Russian Federation
Concern for the environmental safety of the country requires introduction of modern environmentally friendly management methods. To conserve and restore the soil fertility, it is of great importance to enrich it with an additional amount of organic matter. In agriculture, it is used to fertilise the soil not only with waste products of raised cattle but also with plant organic matter. Planting siderates, which can enrich soils with plenty of useful nutrients, plays a significant role. Before planting such crops, it is important to know that not all of them can enrich the soil composition. For the agroclimatic conditions of the Kirov Region in general and for the years of 2022–2023 in particular, we accessed the possibility of using narrow-leaved lupine. This plant gave good results with the fresh green mass yield of over than 625.6 c/ha. This value significantly exceeded the popular varieties of other agricultural crops, e.g. the field pea varieties Accord, Flamingo, Oligarch, and Fedorovsky (by 28-76 %). By the air-dry green mass yield, narrow-leaved lupine exceeded Accord and Flamingo (by 28 and 40 %, respectively). The Flamingo variety became first in nitrogen collection (4.98 c/ha, or by 72 % more than the control) whereas the Accord variety – in ash collection (13.23 c/ha, or by 64 % more than the control). The varieties of narrow-leaved lupine as Accord, Flamingo, Oligarch, and Fedorovsky can be recommended for use as siderates for restoration (regeneration) of agricultural soils.
legumes, siderates, biologisation, environmental safety, fertilisers, fertility
Актуальным направлением хозяйствования в аграрной сфере в настоящее время становится модель, подразумевающая баланс между удовлетворением потребностей растущей численности населения и сохранением и поддержанием природного биоразнообразия. Применение технологий интенсивного воздействия в земледелии негативным образом сказывается на плодородии почвы и ее качестве, снижая при этом запасы доступных питательных веществ и степень развития почвенной микрофлоры [1, с. 86; 2, с. 28] и оказывая влияние на биоразнообразие [3, с. 975].
Внедрение элементов регенеративного земледелия позволит в ряде случаев сохранить, а в ряде случаев и добиться повышения плодородия почвы, определяемого его качественными показателями, увеличить биоразнообразие земель сельскохозяйственного назначения, производить растительную продукцию заданного качества.
Один из приемов воздействия на почву, способствующий ее восстановлению, – это высадка различных сельскохозяйственных культур, относящихся к категории сидератов. Благодаря данным растениям возможно обогатить почву большим количеством органических веществ, улучшить жизнедеятельность той микрофлоры в земле, которая способствует улучшению состава почвы, очищению грунта от вредных загрязнений и токсинов, а также разного рода вредителей как растительных, так и насекомых. С помощью сидератов можно в краткие сроки повысить объемы гумуса, благотворно влияющего на все сельскохозяйственные культуры [4, с. 3].
Хорошими сидератами являются растения семейства бобовых. Увеличение их доли в структуре посевных площадей позволит снизить применение минеральных удобрений [5, с. 9]. Эти культуры обладают свойством биологической азотфиксации, способны снизить засоренность в посевах. Являясь покровной культурой, они снижают развитие эрозионных процессов, а также улучшают агрофизические свойства почвы [6, с. 18]. Кроме этого, многие бобовые выращивают с целью получения растительного белка, содержание которого может достигать 39 % [7, с. 368].
Однолетним видом бобовых, имеющим разностороннее использование, является люпин узколистный [8, с. 4; 9, с. 342]. В отличие от других видов малого долголетия, обладая меньшей потребностью в тепле, он способен в северных районах давать устойчивые урожаи не только зеленой массы, но и зерна. Его продукция содержит много протеина, обеспечивая при высокой урожайности большой сбор белка с единицы площади. Аминокислотный состав белка достаточно благоприятен, содержит значительное количество незаменимых аминокислот.
На территории рассматриваемой нами станции с 2022 г. проводятся опыты, направленные на исследование основных характеристик люпина и его потенциала в области улучшения состава почвенного покрова на землях сельскохозяйственного назначения.
Основными задачами исследователей стали: оценивание объемов урожайности зеленой массы и потенциала собираемого от растения азота; изучение возможностей данного сорта люпина для широкого его применения на всей территории страны; изучение всех характеристик и возможностей ранних сортов люпина и т. д. Применяя столь доступный подход для восстановления состава почвы, как сидераты, можно экономить значительные суммы денежных средств, создавать питательные пастбища для скота, повышать урожайность различных сельскохозяйственных культур, которые высаживаются в почву после сидератов. Кроме того, данные культуры способствуют удалению сорной травы, повышению процентного содержания питательного гумуса, очищению почвы от спор заболеваний и прочих вредителей.
В ходе исследования были использованы различные ранние сорта люпина узколистного. В частности, результативно растущие в данных областях сорта: Деко 2, Аккорд, Фламинго, Олигарх и Федоровский. Экспериментальные работы проводили на исследовательской базе Агротехнопарка ФГБОУ ВО Вятский ГАТУ стандартными методиками [10, с. 49; 11, с. 101].
Система обработки почвы соответствует предъявляемым культурой требованиям. Учетная площадь делянки – 4,5 м2. Норма высева – 1,3 млн всх. сем. / га. Посев семян проводили во второй декаде мая, уборку зеленой массы вели в период максимального накопления питательных веществ (конец второй декады июля). Контролем выступил сорт гороха посевного Указ.
Нижепредставленная таблица демонстрирует объемы зеленой массы использованных культур в ходе исследования по таким параметрам, как природная влажность и сухой объем.
Полученные объемы зеленой массы по параметру природного уровня влажности у рассматриваемых сортов культур являются намного выше, чем предоставляют контрольные значения – 433,2 ц/га. Практически аналогичные данные отмечены у сорта Деко 2 (около 434,1 ц/га). По сравнению со всеми сортами, самым урожайным стал сорт Фламинго, который дал около 763,8 ц/га, что превышает объемы контрольного образца приблизительно на 80 %.
Исследуемый сухой объем показал несколько иные результаты. Так, Деко 2 продемонстрировал около 88 ц/га, а контрольный образец – около 135 ц/га. Самые продуктивные результаты получены от таких сортов, как Фламинго и Аккорд – соответственно 177 и 164 ц/га.
На рис. 1 и 2 приведены качественные показатели зеленой массы, характеризующие ее пригодность для регенерации почвы.
Сбор азота определяется его содержанием в зеленой массе и урожайностью. Чем выше этот показатель, тем больше элемента будет доставлено в почву при запашке сидератов. У гороха полевого сорта Указ сбор азота в среднем за 2022–2023 гг. достигал 2,88 ц/га. Из рассматриваемых сортов люпина только у Деко 2 этот показатель оказался ниже (2,18 ц/га) значений контроля, хотя содержание азота в зеленой массе находится на его уровне. Малый сбор азота у этого сорта связан с невысокой урожайностью его зеленой массы и ее высокой влажностью.
Остальные рассматриваемые сорта превзошли по сбору азота контрольный вариант. Все они содержали в абсолютно сухой пробе зеленой массы на 13–43 % больше азота, а сорта Аккорд, Фламинго и Федоровский отличались большим уровнем ее урожайности. Максимальный сбор азота отмечен у сорта Фламинго – 4,98 ц/га, что на 73 % больше контроля.
Все описываемые в опыте сорта узколистного люпина содержат в зеленой массе больше зольных элементов, чем горох полевой. Низкий уровень сбора золы у сорта Деко 2 связан с уровнем его урожайности. У остальных сортов сбор золы на 11-64 % больше, чем у контрольного варианта. Максимальный уровень отмечен у сорта Аккорд и составляет 13,23 ц/га.
Заключение
В агроклиматических условиях северо-востока Нечерноземной зоны в среднем за 2022–2023 гг. по урожайности зеленой массы натуральной влажности достоверно превзошли контроль сорта Аккорд, Фламинго, Олигарх и Федоровский (на 28–76 %); по урожайности зеленой массы абсолютно сухого веса – сорта Аккорд и Фламинго (на 28 и 40 % соответственно). Сорта Аккорд, Фламинго, Олигарх и Федоровский отличались большим сбором азота и золы с урожайностью зеленой массы абсолютно сухой пробы. Лидером по сбору азота стал сорт Фламинго (4,98 ц/га, или на 72 % больше контроля), а по сбору золы – сорт Аккорд (13,23 ц/га, или на 64 % больше контроля). Таким образом, проведенное исследование продемонстрировало, что все рассмотренные нами сельскохозяйственные культуры и их сорта обладают значительным потенциалом и идеальными возможностями, которые важно реализовывать в отечественном сельском хозяйстве с целью восстановления качества почвы. Кроме того, результаты экспериментов позволили понять, что необходимо и далее вести активную исследовательскую работу в этой сфере, так как при помощи различных сидератов можно в краткие сроки улучшить состав почвы, повысить объемы гумуса, обогатить почву полезными веществами и т. д. Особо хотим отметить высокоэффективные сорта Аккорд, Фламинго, Олигарх и Федоровский, которые в условиях Кировской области характеризуются высоким адаптационным потенциалом по отношению к формированию зеленой массы и ее качества. Их можно рекомендовать для использования в качестве сидератов при проведении восстановления (регенерации) почв сельскохозяйственного назначения.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
1. Kong, X. Influence of land use change on soil nutrients in an intensive agricultural region of North China / X. Kong, F. Zhang, Q. Wei, Ya. Xu, Ji. Hui // Soil and Tillage Research. – 2006. – Vol. 88. – № 1–2. – P. 85–94.
2. Khamova, O. F. Vliyanie resursosberegayushchikh tekhnologij obrabotki pochvy i primeneniya sredstv intensifikacii na mikrofloru lugovo-chernozemnoj pochvy [The influence of resource-saving tillage technologies and intensification agents on the microflora of meadow-chernozem soil] / O. F. Khamova, L. V. Yushkevich, E. V. Paderina // Bulletin of the Omsk State Agrarian University]. – 2011. – № 3 (3). – P. 26–32.
3. Tsiafouli, M. Intensive agriculture reduces soil biodiversity across Europe / M. Tsiafouli, É. Thébault, S. Sgardelis, P. C. Ruiter, W. H. Putten [et al.] // Global Change Biology. – 2015. – Vol. 21. – № 2. – P. 973–985.
4. Mishchenko, Yu. Microbiological activity of soil under the influence of post-harvest siderates / Yu. Mishchenko, I. Kovalenko, A. Butenko, Yu. Danko, V. Trotsenko [et al.] // Journal of Ecological Engineering. – 2022. – Vol. 23. – № 4. – P. 122–127.
5. Vakhnyi, S. The efficiency increase of the nutrition element uptake by various potato cultivars grown in one-crop system and in crop rotation / S. Vakhnyi, V. Khakhula, Y. Fedoruk [et al.] // EurAsian Journal of BioSciences. – 2018. – Vol. 12, № 1. – P. 1–7.
6. Egamberdiev, Sh. K. Effect of siderates on soil agrochemical properties / Sh. K. Egamberdiev, H. H. Salimova, I. N. Bobobekov, Sh. Sh. Nafetdinov, M. M. Sattorova // Science and Innovation. – 2022. – Vol. 1. – № 3. – P. 122–128.
7. Batirov, K. F. Ecological role of different siderate crops in improving soil properties / K. F. Batirov, S. M. Turdimetov, R. B. Nurillaeva // American Journal of Agriculture and Horticulture Innovations. – 2023. – Vol. 3. – № 01. – P. 1–6.
8. Stagnari, F. Multiple benefits of legumes for agriculture sustainability: an overview / F. Stagnari, A. Maggio, A. Galieni, M. Pisante // Chemical and Biological Technologies in Agriculture. – 2017. – Vol. 4. – P. 1–13.
9. Meena, R. S. Legumes and sustainable use of soils / R. S. Meena, R. Lal // Legumes for Soil Health and Sustainable Management. – 2018. – P. 1–31.
10. Khramova, V. N. Obzor antinutrientov bobovykh kul’tur [Overview of the antinutrients of legumes] / V. N. Khramova, D. I. Surkov, K. A. Lubchinskij // Innovacionnye podkhody k razvitiyu ustojchivykh agrarno-pishchevykh system [Innovative Approaches to the Development of Sustainable Agricultural and Food Systems] : Materials of the Int. Sci-Practical Conf., Volgograd, June 10, 2022. – Volgograd: OOO “SFERA”, 2022. – P. 367–370.
11. Khlopov, A. A. Lyupin uzkolistnyj kak al’ternativnyj istochnik belka v pitanii zhitelej Volgo-Vyatskogo regiona [Narrow-leaved lupin as an alternative source of protein in the diet of residents of the Volga-Vyatka Region] / A. A. Khlopov, E. S. Lybenko, T. A. Lekonceva // Bulletin of the Vyatka SATU. – 2022. – № 3 (13). – P. 2–12.
12. Emelev, S. A. Lyupin uzkolistnyj kak sideral’naya i kormovaya kul’tura v usloviyakh Kirovskoj oblasti [Narrow-leaved lupine as a sideral and forage crop in the conditions of the Kirov Region] / S. A. Emelev, E. S. Lybenko // Biodiagnostika sostoyaniya prirodnykh i prirodno- tekhnogennykh sistem [Biodiagnostics of the State of Natural and Man-Made Systems] : Materials XX All-Russ. Sci.-Practical Conf. with Int. Pat., Kirov, December 1, 2022. – Kirov : Vyatka State University, 2022. – P. 341–346.
13. Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya sel’skokhozyajstvennykh kul’tur. Vyp. 2. Zernovye, krupyanye, zernobobovye, kukuruza i kormovye kul’tury [The methodology of the state variety testing of agricultural crops. Iss. 2. Grain, cereal, legumes, maize and fodder crops] / Prep. M. A. Fedin [et al.]. – Moscow, 1989. – 194 p. : ill.
14. Dospekhov, B. A. Metodika polevogo opyta : s osnovami statisticheskoj obrabotki rezul’tatov issledovanij [Field experience methodology : with the basics of statistical processing of research results] / B. A. Dospekhov. 5th ed., added and revised. –Moscow : Agropromizdat, 1985. – 351 p.
