Влияние водного и пищевого режимов почвы на продуктивность многолетних бобовых трав

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние водного и пищевого режимов почвы на продуктивность многолетних бобовых трав

Т.Н. Дронова

Н.И. Бурцева

Д.К. Кулик

Е.И. Молоканцева

С.В. Земляницына

Аннотация

Актуальность. Многолетние кормовые культуры выполняют важную и многофункциональную роль в стабилизации и развитии сельскохозяйственного производства. Расширение ассортимента многолетних бобовых трав, введение их в севообороты способствует повышению устойчивости производства различных кормов, улучшению их качественного состава, сохранению и приумножению почвенного плодородия. Отработка приемов возделывания различных видов бобовых трав позволит привлечь в кормопроизводство региона новые виды, способные за счет реализации биологических возможностей обеспечить животноводство ценными кормами. Целью наших исследований является изучение видового состава многолетних бобовых культур для дальнейшего отбора многолетних трав, наиболее полно использующих биоклима - тические ресурсы региона при оптимизации условий возделывания, способных формировать высокие и стабильные урожаи высококачественной биомассы. Объект. Объектом исследований являются традиционные и нетрадиционные виды многолетних бобовых трав. Материалы и методы. Материалом исследований служат: синегибридная, желтая и пестрогибридная люцерна, песчаный и закавказский эспарцет, лядвенец рогатый и клевер луговой. Схема опытов включает варианты внесения расчетных доз удобрений на фоне поддержания трех предполив - ных порогов влажности почвы. Наблюдения, учеты, измерения проводились в соответствии с требованиями общепринятых методик опытного дела. Результаты и выводы. Показатели полноты всходов бобовых культур колебались в пределах 38-50%, густоты стояния растений - 280377 шт./м². В год посева суммарное водопотребление трав изменялось по вариантам поддержания предполивного порога влажности (60, 70 и 80% НВ) от 4,2 до 4,7 тыс. м³/га. Во второй год водопотребление посевов равнялось 4,8-5,6, в третий - 5,3-5,7 тыс. м³/га. В структуре суммарного водопотребления доля оросительной воды составляла 64-77%, осадков - 21-27, влаги, использованной из почвенных запасов влаги - около 8%. На формирование 1 тонны зеленой массы бобовых трав расходовалось от 110 до 203 м³ в вариантах без удобрений и от 70 до 126 м³ - на вариантах с улучшенным фоном питания. Среди видов бобовых трав наиболее отзывчивыми на улучшение условий возделывания оказались растения люцерны синегибридной и пестрогибридной, эспарцета песчаного и закавказского. Посевы трав формировали за три укоса от 32 до 76 т/га зеленой массы. Продуктивность бобовых трав в значительной степени зависела от доз внесенных удобрений и улучшения водного режима (повышение предполивного порога влажности с 60 до 80% НВ). Урожайность зеленой биомассы увеличивалась с 24-40 до 50-80 т/га.

Ключевые слова: многолетние бобовые травы, виды бобовых трав, пищевой режим почвы, водный режим почвы, урожайность бобовых трав.

Abstract

The influence of water and nutrition regimes of the soil on the productivity of perennial legumes

T.N. Dronova, N.I. Burtseva, D.K. Kulik,

E.I. Molokantseva, S.V. Zemlyanitsyna

Introduction. Perennial forage crops play an important and multifunctional role in the stabilization and development of agricultural production. The expansion of the range of perennial legumes, their introduction into crop rotations contributes to increasing the sustainability of the productio n of various feeds, improving their qualitative composition, preserving and increasing soil fertility. The development of cultivation techniques for various types of legumes will allow attracting new species to the feed production of the region, capable of providing valuable animal feed through the implementation of biological capabilities. The purpose of our research is to study the species composition of perennial legumes for further selection of perennial grasses that most fully utilize the bioclimatic resources of the region while optimizing the cultivation conditions capable of forming high and stable yields of high-quality biomass. Object. The object of research is traditional and non-traditional types of perennial legumes. Materials and methods. The research materials are: blue hybrid, yellow and variegated hybrid, sandy and Transcaucasian Sainfoin, horned lyadvenets and meadow clover. The scheme of experiments includes options for applying calculated doses of fertilizers against the background of maintaining three pre-watering thresholds of soil moisture. Observations, records, measurements were carried out in accordance with the requirements of generally accepted methods of experimental work. Results and conclusions. Indicators of the completeness of bean seedlings ranged from 38-50%, the density of plant standing - 280-377 pcs./ m². In the year of sowing, the total water consumption of grasses varied according to the options for maintaining the pre-watering moisture threshold (60, 70 and 80% HB) from 4.2 to 4.7 thousand m³/ha. In the second year, the water consumption of crops was 4.8-5.6, in the third - 5.3-5.7 thousand m³/ha. In the structure of total water consumption, the share of irrigation water was 64-77%, precipitation - 21-27, moisture used from soil moisture reserves - about 8%. For the formation of 1 ton of green mass of legumes, from 110 to 203 m³ was spent in variants without fertilizers and from 70 to 126 m³ - in variants with an improved nutrition background. Among the species of legumes, the most responsive to the improvement of cultivation conditions were plants of alfalfa blue hybrid and variegated, sandy and Transcaucasian Sainfoin. Grass crops were formed in three mowing from 32 to 76 t/ha of green mass. The productivity of leguminous grasses largely depended on the doses of fertilizers applied and the improvement of the water regime (an increase in the pre-irrigation moisture threshold from 60 to 80% HB). The yield of green biomass increased from 24-40 to 50-80 t/ha.

Key words: perennial legumes, types of herbs, food regime, water regime, yield.

Основная часть

многолетний бобовый урожай почва

Большая часть территории Нижнего Поволжья характеризуется преобладанием неблагоприятных для выращивания сельскохозяйственных культур факторов. Высокая температура воздуха в летние месяцы, частые суховейные явления, малое количество осадков или полное их отсутствие в отдельные периоды тормозят создание высокопродуктивных травостоев. Повышение устойчивости сельскохозяйственного производства может быть достигнуто за счет рационального использования видов и сортов сельскохозяйственных культур и технологий их возделывания.

Кормопроизводство заслуженно считается важнейшей отраслью сельского хозяйства, которая обеспечивает животноводство разнообразными кормами, сбалансированными по обменной энергии, белку и другим питательным элементам. Оно обеспечивает создание стабильной и прочной кормовой базы. В полевом кормопроизводстве Российской Федерации приоритетным направлением является поиск способов повышения продуктивности кормовых агроценозов. Расширение ассортимента многолетних бобовых трав и введение их в кормопроизводство способствует значительному повышению устойчивости производства кормов, улучшению качественного состава получаемой биомассы [1, 3, 6, 7, 9, 12, 14].

Многолетние бобовые культуры богаты питательными веществами, незаменимы в рационе кормления сельскохозяйственных животных. В растениеводстве травы способствуют созданию эффективных севооборотов и повышению урожайности зерновых и технических культур, в земледелии - повышают почвенное плодородие, защищают земли от деградации и эрозии [8, 11, 13].

Различные сорта кормовых трав позволяют стабилизировать урожайность по годам и делать равномерным поступление кормов в течение вегетационного периода растений. Сорта кормовых культур отечественной селекции по продуктивности находятся на уровне зарубежных, а по зимостойкости, устойчивости к биотическим и абиотическим факторам, толерантности в смешанных посевах - превосходят их. Возделывание многолетних трав на орошаемых землях позволяет реализовать биологические возможности отечественных сортов и получать за 3-4 укоса 60-80 т/га зеленой массы с высоким содержанием питательных веществ [2, 4, 5, 10].

Цель наших исследований - изучение видового состава многолетних агрофитоценозов на орошаемых землях Нижнего Поволжья с последующим отбором продуктивных многолетних трав, в полной мере использующих биоклиматические ресурсы региона в сочетании с улучшенными водным и пищевым режимами почвы для формирования высоких и стабильных урожаев высококачественной кормовой массы.

Материалы и методы. Исследования проводились на светло-каштановых тяжелосуглинистых почвах, с содержанием в пахотном слое 18,0-22,2 мг азота, 20,2-26,7 - подвижного фосфора, 232-290 мг/кг почвы - обменного калия, с очень низким содержанием гумуса - 1,46-1,72%. Плотность почвы по горизонтам составляет 1,30-1,44 т/м³, наименьшая влагоемкость 0,7 - метрового слоя - 22,2%, порозность - 48,5%.

Материалом исследований служат люцерна изменчивая и желтая, эспарцет песчаный и закавказский, лядвенец рогатый и клевер луговой. Семена указанных видов бобовых трав были предоставлены ведущими научно-исследовательскими учреждениями Российской Федерации.

Минеральные удобрения (фосфорные и калийные) вносили расчетными дозами по вариантам опыта осенью под основную обработку почвы. Азотные в первый год - под предпосевную культивацию и после уборки покровной культуры, в последующие годы жизни травостоя - весной, в начале отрастания бобовых трав, затем под полив после первого и второго укосов. Весенний посев люцерны, клевера и лядвенца проводили нормой 7 млн, эспарцета - 6 млн, покровной культуры (ячменя) - 4 млн всхожих семян/га. Площадь опытных делянок - 50 м², повторение в пространстве - четырехкратное.

Влажность почвы в вариантах водного режима поддерживалась вегетационными поливами дождевальной машиной Bauer. Ячмень убирали в фазу колошения, бобовые травы - в фазу «бутонизация - начало цветения».

Учеты, измерения и наблюдения на опытных посевах осуществляли в соответствии с методическими указаниями ВНИИОЗ (1989), ВНИИ кормов (1997). Статистическая обработка материалов исследований выполнялась на ПК с использованием компьютерной программы MicrosoftExcel.

Результаты и обсуждение. Полнота всходов бобовых трав при весеннем посеве изменялась от 38 до 50%. Густота стояния растений составила по культурам в среднем 280-377 шт./м² (таблица 1).

Таблица 1. Густота стояния растений в фазу полных всходов на посевах многолетних бобовых трав первого года жизни

В годы проведения исследований зимой складывались благоприятные условия для перезимовки трав. Зимняя гибель растений не превышала 6,5-8,0%, в целом за вегетацию изреживание составляло 17-30%. Большему изреживанию подвергались травостои люцерны желтой, эспарцета песчаного, клевера лугового.

многолетний бобовый урожай почва

Суммарное водопотребление многолетних бобовых культур, среднее за 2019-2021 гг.

Посевы трав первого года жизни поливали 7-10 раз. В период от полных всходов до уборки покровной культуры влажность почвы поддерживалась на заданном уровне проведением частых поливов малыми нормами 150-300 м³/га. Суммарное водо потребление травостоев при поддержании 60, 70 и 80%-ногопредполивного порога влажности составляло в среднем по годам исследований 4248, 4375 и 4660 м³/га соответственно. Во второй год суммарное водопотребление травостоев бобовых трав изменялось от 4844 до 5570 м³/га. На посевах третьего года жизни оросительная норма равнялась 3600-4200, суммарное водопотребление - 5298-5721 м³/га (рисунок 1).

В структуре суммарного водопотребления многолетних трав доля оросительной воды занимала в годы исследований 64,7-77,0%, на долю осадков приходилось 20,727,2, влаги, использованной из почвы - 2,3-8,1% (таблица 2).

Таблица 2. Структура суммарного водопотребления многолетних бобовых культур второго года жизни

Наряду с урожайностью эффективность орошения определяется затратами воды на формирование единицы продукции. Бобовые травы второго года жизни на контрольных вариантах расходовали на формирование 1 т зеленой массы от 110 до 203 м³ воды, на вариантах с внесением удобрений - от 70 до 126 м³. Наиболее отзывчивыми на водный и пищевой режимы почвы оказались растения люцерны сине- и пестрогибридной, эспарцета песчаного и закавказского. Затраты воды на формирование 1 т зеленой массы в вариантах с улучшенным фоном питания составили 70-73 м³. Несколько выше эти показатели были у лядвенца рогатого и клевера лугового - 81-96 м³/т. Во второй и третий годы жизни бобовые культуры расходовали влагу продуктивнее, чем в первый год.

За период вегетации посевы первого года жизни в 2019 и 2020 гг. после уборки покровной культуры формировали один-два укоса. Урожайность зеленой массы бобовых трав составила в среднем за три года 6,4-14,1 т/га. Улучшение пищевого режима почвы за счет внесения расчетных доз удобрений способствовало формированию более высоких урожаев по сравнению с контрольными вариантами. Урожайность люцерны на контроле без внесения удобрений равнялась 5,5-9,4, лядвенца - 6,3-7,8, клевера - 6,27,4, эспарцета - 7,4-10,0 т/га. При внесении удобрений расчетными дозами урожайность трав повышалась по культурам на 1,7-4,4 т в вариантах поддержания 60%-ного порога влажности почвы, на 2,3-5,8 - при 70%-ном и на 2,7-6,8 т/га - при поддержании 80%-ногопредполивного порога.

Посевы второго года жизни формировали за вегетационный период три полноценных укоса. В среднем за 2020 и 2021 гг. урожайность люцерны синегибридной составила 32,1-76,8, пестрогибридной - 31,7-76,8 т, желтой - 24,4-52,0, лядвенца - 29,157,9, клевера - 33,0-69,2, эспарцета песчаного - 39,3-79,8, закавказского - 40,1-79,2 т/га зеленой массы (таблица 3).

Таблица 3. Урожайность многолетних бобовых трав второго года жизни, среднееза 2020-2021 гг.

При анализе полученных данных выяснилось, что на продуктивность бобовых культур значительное влияние оказывали удобрения, внесенные расчетными дозами и водный режим. В вариантах без удобрений урожайность люцерны сине- и пёстрогибридной составила 31,7-49,0 люцерны жёлтой и лядвенца - 24,4 -39,2, клевера лугового - 33,0-41,3, эспарцета песчаного и закавказского - 39,3-50,5 т/га зеленой массы. При улучшении фона питания за счет внесения расчетных доз удобрений урожайность повышалась по сравнению с контролем в 1,2-1,4 раза. Улучшение водного режима (повышение предполивного порога влажности почвы с 60 до 70 и 80% НВ) положительно сказывалось на формировании биомассы: урожайность бобовых трав увеличивалась по вариантам опыта на 9,0-38,0% (таблица 3).

В третий год жизни на контроле травы формировали урожай зеленой массы на уровне 20,8-37,7 т/га. При улучшении фона питания и условий водного режима урожайность повышалась до 43,3-74,0 т/га (таблица 4).

Таблица 4. Урожайность бобовых трав третьего года жизни, 2021 г.

НСР₀₅ А - 1,23; В - 1,51; С - 2,30

Наибольшая доля в общем урожае бобовых культур приходилась на первый укос, в котором формировалось 41,8-52,2% биомассы от общего урожая, доля второго укоса составляла 33,4-36,2%, третьего - 17,3-26,2%.

Итоги исследований показали, что рассматриваемые виды бобовых трав в условиях региона имели различную полноту всходов: люцерна сине- и пестрогибридная, лядвенец и эспарцет - 48,0-49,8, клевер луговой - 43,7, люцерна желтая - 37,3%. Густота стояния растений в фазу полных всходов колебалась в среднем от 270 до 380 штук на 1 м.

В первый год жизни за период вегетации изреживание травостоя составляло около 17-30%. Люцерна сине- и пестрогибридная по сравнению с другими видами бобовых культур оказалась более устойчивой: изреживание за сезон оценивалось в 17-19%.

Суммарное водопотребление бобовых трав первого года жизни изменялось по вариантам водного режима от 4,2 до 4,7, второго года - от 4,8 до 5,6 и третьего - от 5,3 до 5,7 тыс. м³/га. На долю оросительной воды приходилось от 64 до 77%, осадков - 2127, из запасов почвенной влаги травами использовалось до 8%.

Сочетание водного и пищевого режимов почвы позволило многолетним бобовым травам во второй год жизни сформировать урожайность на уровне 24,4-79,8 т/га зеленой массы. В вариантах без удобрений при поддержании 60%-ногопредполивного порога влажности почвы урожайность различных видов трав составила 24,4-40,1 т/га. Внесение удобрений расчетными дозами и проведение более частых поливов (повышение предполивного порога с 60 до 80% НВ) способствовало повышению урожайности до 44,3-79,8 т/га. В третий год жизни улучшение условий водного и пищевого режимов почвы также способствовало повышению урожайности по всем изучаемым культурам.

Таким образом, изучаемые виды бобовых трав способны формировать на орошаемых землях высокие и стабильные урожаи биомассы. Для реализации их потенциала следует использовать оптимальные сочетания водного и пищевого режимов почвы.

Библиографический список

1. Бирюкович А.Л., Саскевич Л.А., Цубленок А.В. Возделывание люцерны посевной и клевера лугового на мелиорированной почве Белорусского Поозерья // Мелиорация. 2021. №4 (98). С. 26-34.

2. Бурцева Н.И., Молоканцева Е.И. Получение семян клевера лугового в Нижнем Поволжье при орошении // Аграрный вестник Урала. 2021. №8 (211). С. 2-8.

3. Донских Н.А., Михайлова А.Г., Пивень М.Г. Сравнительная продуктивность разных сортов клевера лугового при возделывании на кормовые и семенные цели в условиях Ленинградской области // Известия Санкт-Петербургского аграрного университета. 2021. №1 (62). С. 17-26.

4. Дрозд Д.А. Особенности развития клевера лугового при различной обеспеченности влагой // Мелиорация. 2018. №3 (85). С. 69-73.

5. Дронова Т.Н. Сочетание основные регулируемых факторов для формирования высокопродуктивных травостоев // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. 2018. №4 (52). С. 146-152.

6. Дьяченко В.В. Продуктивность сортов клевера лугового различного уровня плоидно - сти в агроклиматических условиях серых лесных почв Брянской области // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2022. №1 (89). С. 33-40.

7. Игнатьев С.А., Регидин А.А. Оценка продуктивности и качества корма сортов эспарцета // Зерновое хозяйство России. 2020. №3 (69). С. 12-15.

8. Косолапов В.Г., Муссие С.А. Питательная ценность люцерны различных сортов в процессе роста и развития // Кормопроизводство. 2020. №10. С. 17-24.

9. Монгуш Л.Т. Возделывание эспарцета песчаного (Onobrychisarenaria) на корм в условиях Республики Тыва // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2018. №7 (165). С. 31-35.

10. Нелюбина Ж.С., Касаткина Н.И. Влияние технологических приемов на формирование семенной продуктивности лядвенца рогатого в Удмуртской республике // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017. №1 (56). С. 15-20.

11. Спиридонов А.М., Мазин А.М. Урожайность и качество травостоев сортов клевера лугового на северо-западе России // Аграрная Россия. 2021. №10. С. 8-11.

12. Юзупанов А.В., Лученок Л.Н., Пташец О.В. Урожайность люцерны желтой (Medi - cagofalcateL.), возделываемой на агроторфяных почвах Полесья // Мелиорация. 2021. №1 (95). С. 38-45.

13. Productivity and nutritional value of 20 species of perennial legumes in a low-rainfall mediterranean-type environment in southern Australia / H.C. Norman, A.W. Humphries, E. Hulm, D.M. Peck, P.E. Vercoe // Grass and Forage Science. №76 (1). Р. 134-158.

14. Xie K.-Y. Change in productivity of swards of different forage legume and grass species monocultures and combinations in the semi-arid region of Xinjiang Province // ActaPrataculturaeSinica. 2020. №29 (4). Р. 29-40.

Размещено на Allbest.ru