Россия
В 2013–2018 гг. проводилось изучение выхода растительных остатков в зернотравяном севообороте в условиях Республики Марий Эл. Выяснено, что после использования клеверо-люцерно-тимофеечной смеси запахивается наибольшее количество пожнивно-корневых остатков и заключенных в них питательных элементов. При этом преимущества внесения азотных удобрений усиливаются к концу ротации при возделывании однолетних трав.
растительные остатки, элементы питания, ячмень, травосмеси, азот, фосфор, калий
А. С. Башков и др. [1] утверждают, что: «Сохранение и особенно воспроизводство плодородия почв требует обязательного внесения удобрений, то есть полного возвращения главных элементов питания растений». G. Brankatschk, M. Finkbeiner [2, 3] считают, что севооборот способен улучшать питательные ресурсы почвы, сократив потребность в органических и химических удобрениях. Так, если нет возможности внесения органических удобрений в севооборотах, то растительные остатки становятся основными источниками гумуса [4–9]. Доля органических веществ в сухой массе пожнивно-корневых остатков (далее – ПКО) – около 79–82 % [10]. Они минерализуются медленнее гумуса и способны превосходить органические удобрения по своему воздействию [4, 11]. Среди макроэлементов фосфор освобождается быстрее всего [12, 13]. Заключенный в них азот вымывается значительно меньше минеральных удобрений [12, 14]. Согласно данным Е. В. Колобова и П. А. Постникова [15], систематическое внесение удобрений приводило к накоплению растительных остатков под культурами севооборотов. Максимумы были отмечены в зернотравяном севообороте.
В посевах Республики Марий Эл также следует увеличивать количество ПКО, поскольку существует дефицит органических и особенно азотных минеральных удобрений. В данном случае важно определить, на сколько увеличивают выход растительных остатков азотные удобрения и за счет каких культур в структуре зернотравяного севооборота, что стало целью исследований.
Для выполнения цели исследований были использованы данные третьей ротации шестипольного зернотравяного севооборота (2013–2018). Чередование культур было следующее: травосмесь из яровой вики и овса с подсевом многолетних трав из клевера люцерны и тимофеевки → многолетние травы первого года пользования → озимая рожь и поукосно горчица → яровой ячмень → травосмесь из яровой вики и овса и поукосно горчица → травосмесь из яровой вики, овса и подсолнечника. Все культуры, кроме ячменя на зернофураж, возделывались на зеленую массу. В эксперименте сравнивали два уровня внесения азотных удобрений (N60 и N0) в четырех повторностях на фоне P60K60. В почвенном участке (дерново-подзолистый с высоким содержанием фосфора и калия) опыта азотные удобрения в год использования многолетних трав не вносили. Учет ПКО производили перед вспашкой по методу Н. З. Станкова [16]. В растениях определяли общий азот по ГОСТ 13496, калий и фосфор – по ГОСТ 26207–84, сухое вещество – высушиванием до постоянного веса при температуре +105 0С. Для отдельных культур использовали поправочные коэффициенты [17].
Количество сухой массы запахиваемых ПКО многолетней бобово-злаковой смеси не зависело от азотных удобрений и составило около 10,6±1,0 т/га (таблица). Это самый высокий уровнь в опыте, что превышает показатели некоторых публикаций [18, 19] по изучению клевера и многолетних трав [20] более, чем на 3 т/га, клеверо-тимофеечной смеси [18, 19] – на 2 т/га, многолетних трав в Республике Белоруссия [21] – до двух раз, клевера в Кировской области [22] – в три раза. Стоит отметить, что в данных исследованиях указанные культуры также были лучшими среди других по массе ПКО. В них тоже зафиксировано наибольшее количество азота (214±25 кг/га), фосфора (77±9) и калия (102±11 кг/га). При этом влияние азотных удобрений оказалось несущественным.
Поле – озимая рожь и поукосно горчица. Основная масса ПКО поля состояла из растительных остатков озимой ржи. Доля горчицы в вариантах не превышала 40 %. Однако благодаря ему количество сухого вещества запаханных ПКО составляло в среднем 9,5±1,6 т/га, что в сумме с озимой рожью приближает к результатам с многолетними травами. Азотные удобрения по 5%-ной значимости не давали существенных преимуществ как по изучаемому показателю, так и по заключенным в остатках элементах питания. Обычно растениям горчицы свойственна высокая концентрация элементов питания, особенно азота и фосфора [23], но в наших исследованиях, как и в скандинавских опытах [12], наблюдалась похожая ситуация и по калию. Однако озимая рожь оставляла в своем ПКО мало элементов питания, поэтому в общем за год в остатках было заключено невысокое количество азота (95±13), фосфора (49±6) и калия (74±9 кг/га).
Яровой ячмень на зерно в агроклиматических условиях Республики Марий Эл – культура, после которой редко размещают промежуточные посевы. К тому же после его возделывания обычно остается лишь 2–3 т/га сухого вещества ПКО [24]. Все же в наших исследованиях в поле сформировалось 6,2±1,3 т/га сухого вещества растительных остатков, главным образом, благодаря достаточному весеннему запасу влаги. Несмотря на то, что многолетние бобово-злаковые травы не были предшественниками, положительное влияние на биомассу ПКО оставалось несущественным. Также ячмень имел в опыте невысокое количество основных элементов питания в своих остатках: азота (73±8), фосфора (32±3) и калия (78±1)0 кг/га. Это соответственно в 2,93; 2,41 и 1,31 раза меньше, чем в растительных остатках многолетних трав.
Поле – викоовсяная смесь и поукосно горчица. Поскольку однолетним травам свойственна низкая корневая биомасса, в данном поле даже с совместно с промежуточной культурой сформировано всего лишь 8,1±1,1 т/га растительных остатков. Тем не менее благодаря бобовому компоненту и аккумулирующей азот горчице данного элемента было соизмеримое количество с многолетними бобово-злаковыми травами. Однако калия было меньше всего по опыту (48±6 кг/га). Стоит отметить, что применение азотных удобрений дало существенное преимущество (43,1 %) по формированию массы фосфора в ПКО, чего по другим рассмотренным показателям не наблюдалось.
Поле с травосмесью из вики, овса и подсолнечника демонстрировало самые низкие изучаемые показатели в опыте. Сбор сухого вещества в ПКО составлял в среднем 3,3±0,6 т/га (на 3,21 раза меньше, чем после многолетних трав). Азота в них было всего 43±8 кг/га, фосфора – 22±3 и калия – 67±12 кг/га, что выше, чем после клеверо-люцерно-тимофеечной травосмеси на 4,98; 3,50 и 1,52 раза соответственно. После данной травосмеси прослеживалось наибольшее влияние азотных удобрений. Так, при внесении азота сухой биомассы ПКО было выше, чем в неудобренном фоне, в 2,09 раза, азота – в 2,31, фосфора – 1,59, а калия – в 1,98 раза.
Заключение
В результате исследований выяснено, что на дерново-подзолистой почве в условиях Республики Марий Эл в зернотравяном севообороте после использования клеверо-люцерно-тимофеечной смеси запахивается наибольшее количество пожнивно-корневых остатков и заключенных в них питательных элементов. При этом преимущества внесения азотных удобрений усиливаются к концу ротации при возделывании однолетних трав.
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
1. Башков, А. С. Фосфатное состояние дерново-подзолистых почв Удмуртии и проблема фосфорного питания сельскохозяйственных культур / А. С. Башков [и др.] // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. – 2017. – Т. 1, № 50. – С. 11–20.
2. Brankatschk, G. Modeling crop rotation in agricultural LCAs – Challenges and potential solutions / G. Brankatschk, M. Finkbeiner // Agricultural Systems. – 2015. – Vol. 138. – P. 66–76.
3. Brankatschk, G. Crop rotations and crop residues are relevant parameters for agricultural carbon footprints / G. Brankatschk, M. Finkbeiner // Agron. Sustain. Dev. – 2017. – Vol. 37, № 6. – P. 58.
4. Свечников, А. К. Накопление пожнивно-корневых остатков и питательных элементов в кормовых севооборотах / А. К. Свечников // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. – 2019. – Т. 20, № 6. – С. 613–622.
5. Левин, Ф. И. Количество растительных остатков в посевах полевых культур и его определение по урожаю основной продукции / Ф. И. Левин // Агрохимия. – 1977. – № 8. – С. 36–42.
6. Донос, А. И. Роль растительных остатков в пополнении почвы органическим веществом и элементами минерального питания / А. И. Донос, П. Н. Кордуняну // Агрохимия. – 1980. – № 6. – С. 63–69.
7. Шапошникова И. М. Послеуборочные остатки полевых культур в зернопаропропашном севообороте / И. М. Шапошникова, А. А. Новиков // Агрохимия. – 1985. – № 1. – С. 48–51.
8. Сатаров, Г. А. Влияние удобрений на количество и состав растительных остатков / Г. А. Сатаров // Агрохимия. – 1988. – № 11. – С. 74–77.
9. Тишков Н. М. Надземные растительные остатки подсолнечника – источник пополнения органическим веществом и элементами питания чернозема типичного / Н. М. Тишков, А. Н. Назарько // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень ВНИИМК. – 2015. – Т. 1, № 161. – С. 57–71.
10. Ерёмин, Д. И. Химический состав растительных остатков сельскохозяйственных культур, выращенных на различном агрофоне в лесостепной зоне Зауралья / Д. И. Ерёмин, А. А. Ахмятова // Вестник КрасГАУ. – 2017. – № 2. – С. 20–38.
11. Кузнецова, Л. Н. Накопление корневой массы и пожнивных остатков растениями ячменя в плодосменном и зернопропашном севооборотах / Л. Н. Кузнецова // Вестник Курской ГСХА. – 2015. – № 8. – С. 132–136.
12. Torma, S. Residual plant nutrients in crop residues - an important resource / S. Torma [et al.] // Acta Agriculturae Scandinavica, Section B – Soil & Plant Science. – 2018. – Vol. 68, № 4. – P. 358–366.
13. Matos, E. da S. Decomposition and nutrient release of leguminous plants in coffee agroforestry systems / E. da S. Matos [et al.] // Rev. Bras. Ciênc. Solo. – 2011. – Vol. 35, № 1. – P. 141–149.
14. Aulakh, M. S. Yields and nitrogen dynamics in a rice-wheat system using green manure and inorganic fertiliser / M. S. Aulakh [et al.] // Soil Sci Soc Am J. – 2000. – № 64. – P. 1867–1876.
15. Колобов, Е. В. Микробиологическая активность почвы как фактор оценки биологизированных севооборотов / Е. В. Колобов, П. А. Постников // Аграрный вестник Урала. – 2012. – Т. 2, № 94. – С. 4–6.
16. Станков, Н. З. Корневая система полевых культур / Н. З. Станков. – Москва : Колос, 1964. – 280 с.
17. Трепачев, Е. П. Агрохимические аспекты биологического азота в современном земледелии / Е. П. Трепачев. – Москва : Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К. А. Тимирязева, 1999. – 532 с.
18. Косолапова, А. И. Агроэкологическая роль севооборотов в обеспечении устойчивого функционирования ландшафтов / А. И. Косолапова // Агроэкологические аспекты адаптивно-ландшафтного земледелия и органическое вещество пахотных почв Предуралья. – Пермь : ПОНИЦАА, 2006. – С. 43–48.
19. Завьялова, Н. Е. Методические подходы к изучению гумусного состояния пахотных почв / Н. Е. Завьялова // Плодородие. – 2006. – Т. 1, № 28. – С. 11–15.
20. Mudrykh, N. M. Effect of fertilizers on the productivity of crop rotation and on organic matter in the soil / N. M. Mudrykh // 8th International Soil Science Congress ‘Land Degradation and Challenges in Sustainable Soil Management’. – Izmir, 2012. – Vol. I. – P. 335–338.
21. Никончик, П. И. Севооборот и воспроизводство плодородия почвы. Результаты 30-летнего стационарного опыта / П. И. Никончик // Известия ТСХА. – 2012. – № 3. – С. 88–98.
22. Козлова, Л. М. Значение органического вещества почвы в современном земледелии / Л. М. Козлова [и др.] // Современные проблемы устойчивого конструирования агроландшафтов и ресурсосберегающие технологии в сельском хозяйстве Северо-Восточного региона европейской части России. – Пермь : ОТ и ДО, 2009. – С. 77–81.
23. Dubey, R. K. Response of Indian mustard to nutrients and plant growth regulators: The influence on yield, available soil P balance and P recycling through residues / R. K. Dubey [et al.] // Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci. – 2017. – Vol. 6, № 8. – P. 3319–3331.
24. Борисова, Е. Е. Роль в севооборотах многолетних трав / Е. Е. Борисова // Вестник НГИЭИ. – 2015. – Т. 8, № 51. – С. 12–19.
