Возделывание клевера паннонского (Trifolium pannonicum Jacq.) на юге Западной Сибири

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт почвоведения и агрохимии СО РАН

Сибирский научно-исследовательский институт кормов СФНЦА РАН

Новосибирский государственный педагогический университет

Возделывание клевера паннонского (Trifolium pannonicum Jacq.) на юге Западной Сибири

Якутина О.П., Боголюбова Е.В., Нечаева Т.В., Смирнова Н.В., Танасиенко А.А., Чумбаев А.С.

Аннотация

Дана оценка плодородия почв при возделывании новой для Сибири культуры: клевера паннонского (Trifolium pannonicum Jacq.). В ходе эксперимента был применен новый способ создания высокопродуктивных луговых сообществ путём ускоренного залужения. Установлено, что длительное выращивание клевера (13 лет) не изменило содержание органического углерода и валового азота в почве. Наибольшая урожайность клевера в луговом агроценозе была получена в благоприятных условиях увлажнения и температурного режима на 4-й год жизни: 93.5 ц/га сухой массы. С возрастом прирост надземной биомассы клевера и вынос элементов минерального питания снижался.

Ключевые слова: КЛЕВЕР ПАННОНСКИЙ, СОРТ ПРЕМЬЕР, УРОЖАЙНОСТЬ, ЧЕРНОЗЕМ ВЫЩЕЛОЧЕННЫЙ, УГЛЕРОД, АЗОТ, ФОСФОР, КАЛИЙ, КАЛЬЦИЙ, ВЫНОС МАКРОЭЛЕМЕНТОВ

Актуальность

Решение проблемы восстановления плодородия нарушенных земель в результате эрозии, добычи полезных ископаемых, истощения пастбищ вследствие неконтролируемого выпаса может быть найдено за счет формирования луговых сообществ с участием высокопродуктивных видов, представителей сем. Fabaceae - источников сырого протеина и естественных азотфиксаторов, улучшающих плодородие почвы. Клевер как предшественник улучшает фитосанитарное состояние почвы, в частности, снижает поражение яровой пшеницы корневыми гнилями [1]. Подсев в разработанные полосы ценных в кормовом отношении высокопродуктивных трав с сохранением в межполосном пространстве естественной растительности и создание долголетних одновидовых или смешанных посевов на пашне являются способами улучшения деградированных участков и увеличения флористического разнообразия травяных сообществ. Одним из видов, используемых при данных технологиях, является клевер паннонский (Trifolium pannonicum Jacq.), интродуцированный из природной флоры в Центральном сибирском ботаническом саду СО РАН (Новосибирск). Этот вид обладает высокой засухо- и морозоустойчивостью, а также конкурентоспособностью. Клевер паннонский - стержнекорневое растение, имеющее мощный каудекс, включающий систему разновозрастных побегов и почек возобновления. Среднее продуктивное долголетие составляет 9-14 лет [2, 3]. Культура имеет хорошо развитую и глубоко проникающую корневую систему с большим количеством азотфиксирующих клубеньков, обогащающих почву азотом, она также способна пополнять запасы основных элементов питания растений после отмирания корневой массы и минерализации, накапливая их в верхних слоях почвы. По данным Р.И. Багаутдиновой [4], у 2-летних растений клевера паннонского в корни поступает 20% ассимилятов, а у клевера лугового - только 3%. Вследствие значительного содержания протеина, высокой антиоксидантной активности корма, привлекательности для опылителей, клевер паннонский занимает значительную долю в посевах кормовых культур Средиземноморья и Балканского региона [5, 6]. Пластичность данного вида позволяет ему занимать доминирующее положение и в других почвенно-климатических зонах: так, он успешно акклиматизировался в условиях Западной Сибири, хорошо переносит суровые зимы и сравнительно короткий вегетационный период с ежегодным формированием жизнеспособных семян [7]. Клевер паннонский хорошо зарекомендовал себя при залужении склоновых земель на территории Новосибирской области и рекультивации участков угледобычи в Кузбассе [8], однако его влияние на плодородие почв сибирского региона не изучалось.

Цель работы - оценить изменение основных агрохимических показателей почв, продуктивность и качество урожая при возделывании клевера паннонского на юге Западной Сибири.

Объекты и методы исследования

Исследование проведено в правобережной части реки Обь на территории Предсалаирской дренированной равнины в лесостепной зоне юга Западной Сибири (с. Посевное, Черепановский район Новосибирской области). Экспериментальный участок с клевером 2004 года посева (0.06 га) расположен в середине многоскатного склона с уклоном около 30 на территории опытных полей СибНИИ кормов, координаты N 54? 19' 49.2" E 083? 20' 43.9". В качестве контроля был выбран участок естественного ценоза, расположенный рядом с экспериментальной площадкой. Почва - чернозем выщелоченный среднесуглинистый [9]. Для изучения свойств почв были заложены 2 разреза с отбором образцов в двукратной повторности через каждые 10 см до глубины 60 см (по одному разрезу на контроле и экспериментальной площадке) а также отобраны смешанные образцы из слоя 0-25 см по диагонали участка с клевером.

Почвы проанализированы на содержание гумуса по Тюрину; валового азота (Nвал.) - по Кьельдалю; легкоподвижного фосфора - по Карпинскому-Замятиной; обменных калия, кальция и магния - по Масловой; рН водной суспензии (рНН2О) - потенциометрическим методом, гранулометрический состав почвы - по Качинскому [10]. Определение плотности почвы проведено буровым методом [11] через каждые 10 см до глубины 50 см. Для анализа растений на содержание макроэлементов образцы отбирались в фазы бутонизации, цветения-отцветания и плодоношения. Определение макроэлементов в растениях проводилось из одной вытяжки после мокрого озоления образцов в смеси серной и хлорной кислот [12].

Был применен новый способ создания высокопродуктивных луговых сообществ путём ускоренного залужения с использованием клевера паннонского сорта Премьер. Для создания лугового агроценоза в 2004 году на разнотравно-пырейном деградированном лугу после 3-кратной обработки почвы фрезой посеяли клевер с междурядьями 60 см. В начале опыта в течение первых трёх лет междурядья зарастали сорными растениями, поэтому проводилась культивация. Постепенно в травостой внедрились виды окружающего природного луга, в основном, злаки. Ведущую позицию занял пырей ползучий, особенно в средней части склона. В нижней части склона, кроме пырея, неравномерно, группами распространились кострец безостый, ежа сборная и тимофеевка луговая. Все виды разнотравья были отмечены в небольшом количестве. К 5-6-му году сформировался устойчивый злаково-клеверный агроценоз. За годы существования сообщества (13 лет) долевое участие клевера сохранялось высоким. В течение последних 6 лет оно не опускалось ниже 70%. Удобрения на опытном участке не вносились.

Район исследования относится к лесостепной зоне, дернисто-луговой подзоне. По агроклиматическому районированию он принадлежит к умеренно-теплому увлажненному подрайону (ГТК = 1.4-1.2) [2, 3]. Вегетационные сезоны в годы наблюдений очень сильно отличались погодными условиями. По данным ГМС «Посевная» в Черепановском районе Новосибирской области, наиболее благоприятные условия для развития многолетних растений сложились в вегетационные периоды 2007, 2011 и 2015 гг. В 2007 и 2015 гг. повышенный уровень теплообеспеченности сочетался с большим количеством осадков, в 2011 г. - с невысоким, но равномерным распределением увлажнения. 2008 и особенно 2012 гг. характеризовались сильной засухой (55% от нормы осадков), 2013 г. был, напротив, холодным и сырым (количество осадков в 1.7 раза превышало норму). В 2014 г. была отмечена повышенная нестабильность погоды: сухая и жаркая резко менялась на холодную и дождливую. В течение вегетационного сезона 2016 г. преобладали повышенные температуры воздуха в сочетании с недостатком осадков, особенно в первой половине июня, августе и большей части сентября (20% от нормы).

Обсуждение результатов

Агрохимический анализ почв показал (табл. 1), что содержание гумуса и валового азота характеризовались низкими значениями. Несмотря на ежегодное значительное отчуждение элементов с надземной биомассой, длительное выращивание клевера паннонского достоверно не изменило содержание органического углерода в сравнении с контролем. На участке под клевером наблюдалась тенденция уменьшения содержания в почве валового азота, легкоподвижного фосфора и обменного калия, при этом отношение С/N расширялось. Содержание легкоподвижного фосфора в почве под 13-летним клевером соответствовало низкому уровню обеспеченности [13]; обменного калия - неустойчивому уровню [14]; обменных кальция и магния - высокому и повышенному уровням [15].

Объемная масса почвы под клевером в слое 0-10 см составила 1.32 г/см3, а под естественным ценозом - только 1.13 г/см3. Вниз по профилю почвы величина объемной массы возрастала как в естественном ценозе, так и под клевером, и варьировала от 1.28 до 1.40 г/см3 с максимальными значениями в слое 20-30 см.

По наблюдениям за клевером паннонским выявлено, что на урожайность культуры оказывали влияние количество осадков и температура воздуха в апреле-июне, а также возраст (рис. 1). Наибольшая урожайность клевера в луговом агроценозе была получена в благоприятных условиях увлажнения и температурного режима на 4-й год жизни: 93.5 ц/га сухой массы. В последующем продуктивность поддерживалась на уровне 41.8-62.5 ц/га, несмотря на засушливые и остро засушливые сезоны, пришедшиеся на 5-й, 7-й и 9-й годы жизни клевера. Это свидетельствует о засухоустойчивости культуры, способности восстанавливаться при наступлении благоприятных условий, формировать высокую урожайность травостоя при наличии конкурентных отношений со стороны естественной растительности, особенно корневищных злаков.

Таблица 1. Показатели плодородия почв (слой 0-25 см) при выращивании клевера паннонского (Trifolium pannonicum Jacq.) на юге Западной Сибири

Примечание. Представлены среднее значение и стандартное отклонение (M±s)

Рис. 1. Динамика урожайности клевера паннонского (Trifolium pannonicum Jacq), осадков и температуры вегетационного сезона (апрель-июнь) на юге Западной Сибири. Представлены среднее значение и стандартное отклонение (M±s)

К моменту скашивания формируется основная масса урожая с высоким содержанием белка [6]. Наши исследования показали, что в период бутонизации-цветения содержание макроэлементов (в %% на сухое вещество) в надземной массе клевера паннонского в среднем за три года составило: азот - 2.31, фосфор - 0.20, калий - 1.48, кальций - 2.49. В сравнении с уровнями содержания макроэлементов, разработанных для клевера красного (лугового) [16], содержание азота, фосфора, калия находилось в очень низкой и низкой градациях, кальция - оптимальной. Полученные данные вполне согласуются с результатами почвенной диагностики и характеризуют недостаточную обеспеченность растений основными макроэлементами. По фазам развития клевера содержание азота, калия и кальция в надземной биомассе культуры варьировало в широком диапазоне (табл. 2). При этом содержание азота, как правило, снижалось к концу вегетационного периода, а содержание кальция, наоборот, повышалось как от фазы бутонизации к плодоношению, так и с увеличением возраста культуры. плодородие почва клевер минеральный

Таблица 2. Содержание элементов в надземной массе клевера паннонского (Trifolium pannonicum Jacq) на юге Западной Сибири

Величина выноса элементов питания варьировала по годам и была связана с урожайностью, возрастом культуры и снижалась в ряду Ca > K > N > P (рис. 2).

Рис. 2. Суммарный вынос элементов питания клевером паннонским (Trifolium pannonicum Jacq) на юге Западной Сибири за 13 лет возделывания

Заключение

Содержание гумуса и валового азота в почве как под клевером, так и под естественным ценозом характеризовалось низкими значениями. Длительное выращивание клевера паннонского (13 лет) существенно не изменило содержание органического углерода и валового азота в почве в сравнении с естественным ценозом, несмотря на ежегодное значительное отчуждение этих элементов с надземной биомассой. Отношение С/N в почве под клевером расширялось. Максимальная объемная масса почвы под клевером (1.3 г/см3) была зафиксирована в слое 0-10 см. Наибольшая урожайность клевера в луговом агроценозе была получена в благоприятных условиях увлажнения и температурного режима на 4-й год жизни: 93.5 ц/га сухой массы. Среднее содержание макроэлементов в надземной массе клевера паннонского в период бутонизации-цветения составило: азота - 2.31; фосфора - 0.20; калия и кальция - 1.48 и 2.49 %, соответственно. Содержание азота, фосфора и калия в растениях было отнесено к низкой степени обеспеченности и отражало недостаток этих элементов в почве, содержание кальция в почве варьировало от среднего до повышенного, в растениях - было оптимальным и повышалось как от бутонизации к плодоношению, так и с увеличением возраста культуры.

Список использованных источников

1. Манишкин С.Г., Апаева Н.Н., Савоськина О.А., Гогмачадзе Г.Д. Экологические функции приемов обработки почвы разной степени интенсивности в стабилизации биологических показателей плодородия почвы // АгроЭкоИнфо. - 2012, №1.

2. Пленник Р.Я. Природный генофонд бобовых Сибири и пути микроэволюции видов в связи с экологией и интродукцией // Сибирский экологический журнал. - 1997, №1. - С. 39-44.

3. Жмудь Е.В. Интродукция Trifolium pannonicum Jacq в лесостепь Западной Сибири: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Новосибирск. - 1997. - 15 с.

4. Багаутдинова Р.И. Фотосинтез, рост и продуктивность клевера паннонского разных лет жизни // Рост, развитие и продуктивность травянистых кормовых растений. - Свердловск. - 1987. - С. 105-112.

5. Petrovic M.P., Stankovic M.S., Andelkovic B.S., Babic S.Z., Zornic V.G., Vasiljevic S.L., Dajic-Stevanovic Z.P. Quality parameters and antioxidant activity of tree clover species in relation to the livestock diet. Not Bot Horti Agrobo. - 2016, 44 (1): 201-208.

6. Vymyslicky T. Minor forage legume crop genetic resources. Legume Perspectives. - 2015, 6: 9-10.

7. Боголюбова Е.В. Сезонное развитие клевера паннонского Trifolium pannonicum Jacq.) в лесостепи Западной Сибири // Труды VIII Международной конференции по морфологии растений, посвящённой памяти Ивана Григорьевича и Татьяны Ивановны Серебряковых. - М.: МГПУ. - 2009, т. 1. - С. 62-65.

8. Пленник Р.Я. Бобовые и злаковые растения природной флоры в восстановлении нарушенных и техногенных земель и вопросы их семеноводства // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 1995, № 3-4. - С. 57-61.

9. Классификация и диагностика почв СССР. - М.: Колос. - 1977. - 224 с.

10. Агрохимические методы исследования почв // Отв. ред. А.В. Соколов. - М.: Наука. - 1975. - 656 с.

11. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. - М.: Высшая школа. - 1973. - 393 с.

12. Гинзбург К.Е., Щеглова Г.М., Вульфиус Е.В. Ускоренный метод сжигания почв и растений // Почвоведение. - 1963, № 5. - С. 89-96.

13. Берхин Ю.И., Чагина Е.Г., Янцен Е.Д. Проблема диагностики фосфорного питания в условиях интенсивного земледелия // Почвенно-агрохимические проблемы интенсификации земледелия Сибири: Сб. науч. тр. / ВАСХНИЛ, Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим. - Новосибирск. - 1989. - 176 с.

14. Якименко В.Н., Нечаева Т.В. Действие и последействие калийных удобрений в Западной Сибири // Вестник Международного института питания растений. - 2016, № 2. - С. 9-13.

15. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М.: ФГНУ «Росинформагротех». - 2003. - 240 с.

16. Церлинг В.В. Диагностика питания сельскохозяйственных культур. - М.: Агропромиздат. - 1990. - 235 с.

Цитирование

Якутина О.П., Боголюбова Е.В., Нечаева Т.В., Смирнова Н.В., Танасиенко А.А., Чумбаев А.С. Возделывание клевера паннонского (Trifolium pannonicum Jacq.) на юге Западной Сибири // АгроЭкоИнфо. - 2018, №3.

Размещено на Allbest.ru