Агрохимия, 2020, № 8, стр. 30-36

ВВЕДЕНИЕ

Развитие высокопродуктивного животноводства и увеличение поголовья скота требует обеспечения животных полноценными кормами [1], что возможно при широком возделывании однолетних и многолетних трав. Эти культуры имеют высокую кормовую ценность, 1 кг сена горохоовсяной смеси содержит 0.55 кормовых единиц (к.е.), 1 кг сена клевера ранней уборки – 0.52 к.е. [2].

Травы в севооборотах имеют огромное агрономическое значение [3], главным их ценным свойством является поддержание гумусового состояния почвы. Например, многолетние травы обеспечивают поступление растительных остатков в размере 8–12 т/га [4], однолетние – 1.4–2.8 т/га [5]. Травы компенсируют потери органического вещества [6], что позволяет не вносить навоз в севообороте, либо сократить его применение в 2.8–3.4 раза [7, 8]. Отсутствие удобрений в севообороте с травами сокращает в 3 раза потери гумуса (относительно пропашного севооборота) [9]. Они также улучшают физико-химические свойства почвы [3]. Фиксация атмосферного азота бобовыми, которыми в основном и представлены травы, улучшает азотный режим почвы, зернобобовые культуры и викоовсяная смесь способны его фиксировать в количестве 36–60 кг/га, с коэффициентом азотфиксации – 0.49–0.54, клевер – в количестве 96–180 кг/га, с коэффициентом азотфиксации – 0.82 [5, 10]. Количество минерального азота почвы после зернобобовых увеличивается на 8–12, многолетних бобовых трав – на 40–80 кг/га [10].

Велика ценность трав для формирования научно обоснованных севооборотов. Клевер – великолепный предшественник для озимых, сахарной свеклы, картофеля, он очищает поля от сорняков, бобово-злаковые смеси вследствие ранней уборки являются хорошим предшественником для озимых [11].

Одно- и многолетние травы хорошо реагируют на внесение удобрений [12–14]. В севооборотах с внесением удобрений под сахарную свеклу травы используют их последействие и способны формировать значительный урожай зеленой массы [15, 16], возделывание сахарной свеклы в звене с многолетними травами возможно при внесении сниженных на 50% доз азотных и на 33–43% – доз фосфорных удобрений [17]. Фосфорные удобрения положительно влияют на урожай многолетних трав [5], также отмечено положительное влияние бобовых трав не только на урожайность первой, но и последующих культур севооборота [3, 18, 19].

Цель работы – изучение продуктивности однолетних трав и клевера при последействии удобрений в зернопаропропашном севообороте.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В стационарном опыте ВНИИСС (год закладки – 1936, продолжается и в настоящее время) многолетние травы (клевер) и однолетние травы (травосмесь овса и гороха) возделывали соответственно как 2-ю и 3-ю культуру после удобренной сахарной свеклы. Опыт представляет собой 9‑польный зернопаропропашной севооборот. Чередование культур в севообороте следующее: черный пар – озимая пшеница – сахарная свекла – ячмень с подсевом клевера – клевер 1-го года пользования – озимая пшеница – сахарная свекла – однолетние травы (горохоовсяная смесь) – овес. В 2017 г. закончилась 9-я ротация севооборота.

Климат района исследования – умеренно-континентальный с неустойчивым увлажнением. Почва опытного участка – чернозем выщелоченный малогумусный среднемощный тяжелосуглинистый.

Минеральные удобрения получала только сахарная свекла, навоз вносили в черном пару, остальные культуры использовали их последействие.

Изучали влияние последействия удобрений на урожайность трав в вариантах: N45P45K45 + навоз 25 т/га, N90P90K90 + навоз 25 т/га, N135P135K135 + навоз 25 т/га, N45P45K45 + навоз 50 т/га и в контроле (без удобрений). Определение урожайности однолетних трав и клевера производили методом пробных площадок; посевная площадь делянки 162 м², учетная – 4 м². Содержание сырого протеина в растениях определяли по ГОСТ 10846-91 [20], азота, фосфора и калия – из одной навески по Куркаеву.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что в 1-й ротации урожайность зеленой массы клевера составила 9.33–11.8 т/га, во 2-й – 13.6–15.6, в 4-й – 22.5–25.5, в 5-й – 14.4–16.7, в 6-й – 10.6–12.8, в 7-й – 13.8–16.6, в 8-й – 13.2–19.9, в 9-й – 16.4–20.4 т/га (табл. 1).

Клевер хорошо реагировал на последействие удобрений, увеличивая урожайность зеленой массы относительно контроля в 1-й ротации на 11.5–26.5%, во 2-й – на 7.35–14.7, в 4-й – на 8.77–11.8, в 5-й – на 12.5–16.0, в 6-й – на 11.3–20.7, в 7-й – на 10.1–20.3, в 8-й – на 34.1–53.8, в 9-й – на 17.1–24.4%, что свидетельствовало о том, что последействие проявилось уже в 1-й ротации, в дальнейшем его влияние стабилизировалось, за исключением подъема в 8-й ротации, что возможно было связано со значительным потеплением климата в этот период. Средняя урожайность за 9 ротаций составила в контроле 14.3 т/га, при действии системы удобрения N45P45K45 + + навоз 25 т/га – 16.3, N90P90K90 + навоз 25 т/га – 16.8, N135P135K135 + навоз 25 т/га – 17.1, N45P45K45 + навоз 50 т/га – 17.8 т/га, увеличение относительно неудобренного варианта составило 14.0–24.5%, максимальным оно было при применении N45P45K45 + навоз 50 т/га, минимальным – при N45P45K45 + навоз 25 т/га.

Изменения урожайности зеленой массы клевера с 1-й по 9-ю ротацию в контрольном варианте составили 13.6–244%, при последействии N45P45K45 + навоз 25 т/га – 16.3–216, N90P90K90 + навоз 25 т/га – 14.3–277, N135P135K135 + навоз 25 т/га – 32.2–210, N45P45K45 + навоз 50 т/га – 39.7–220%, что свидетельствовало о стабилизирующем влиянии удобрений на урожайность данной культуры, кроме системы N90P90K90 + навоз 25 т/га, где показатель возрастал до 277%. В течение всех ротаций наибольшая урожайность культуры была отмечена при действии системы N135P135K135 + + навоз 25 т/га, в 1–2-й и 4–6-й ротациях высокая величина показателя отмечена при действии системы N90P90K90 + навоз 25 т/га, в 7–9-й ротациях – при действии N45P45K45 + навоз 50 т/га.

Во 2-й ротации севооборота после сахарной свеклы возделывали горох на зерно, в 8–9-й ротациях в связи с часто повторявшимися майскими засухами получение зерна гороха стало невозможным (низкорослость растений, раннее завядание и крайне ничтожный урожай культуры, т.к. на одном растении формировалось 1–2 боба с 1‒2 горошинами в каждом), вследствие этого в этом поле севооборота стали возделывать однолетние травы (горохоовсяную смесь).

Урожайность зерна гороха во 2-й ротации в удобренных вариантах составила 2.05–2.11 т/га (табл. 2), соломы – 2.14–2.40 т/га (в контроле –1.88 и 1.89 т/га соответственно). Последействие удобрений во 2-й ротации увеличило урожайность зерна гороха относительно контроля на 9.04–12.2% (более всего при применении N90P90K90 + навоз 25 т/га, менее всего – в варианте N45P45K45 + навоз 50 т/), соломы – на 13.2–27.0%, максимальным ее урожай был при применении N135P135K135 + навоз 25 т/га и N90P90K90 + навоз 25 т/га. В 9-й ротации урожайность зеленой массы горохоовсяной смеси составила 14.1–20.7 т/га, увеличение относительно контроля в удобренных вариантах было равно 31.2–46.8%, более всего – при применении N135P135K135 + навоз 25 т/га.

Для оценки эффекта удобрений во времени рассчитывали кормовую ценность гороха и сравнили ее с аналогичным показателем для однолетних трав в 8–9-й ротациях. Сбор кормовых единиц горохоовсяной смеси в 9-й ротации составил при последействии удобрений 2.85–2.94 т к.е./га (табл. 3), относительно контроля (2.57 т к.е./га) он возрос на 10.9–14.4%, более всего в вариантах с N90P90K90 + навоз 25 т/га и N135P135K135 + навоз 25 т/га.

Горохоовсяная смесь в 9-й ротации имела кормовую ценность от 2.54 в контроле до 3.47–3.78 т з.е./га при последействии удобрений, максимальной она была при применении N45P45K45 + навоз 50 т/га. Увеличение во времени кормовой ценности культуры, следующей после сахарной свеклы, в варианте с N45P45K45 + навоз 25 т/га составило 21.7%, N90P90K90 + навоз 25 т/га – 24.8, N135P135K135 + навоз 25 т/га – 23.7, N45P45K45 + навоз 50 т/га – 31.2%, а в контроле она достоверно не изменялась (снижение на 1.17%).

Содержание сухого вещества в зеленой массе горохоовсяной смеси составило в контроле 27.2% (табл. 4), в удобренных вариантах – 26.3–28.3%, в основном последействие удобрений повышало этот показатель на 0.3–1.1 абс.%, только при применении системы N135P135K135 + навоз 25 т/га отмечено снижение этого показателя на 0.9  абс.%. Содержание сухого вещества в зеленой массе клевера было несколько больше (на 0.4–1.0  абс.%) и составило 27.3–28.7%, более всего в контроле (28.7%). Данный показатель у клевера при последействии достоверно снижался на 0.8‒1.6 абс.%, более всего при применении N135P135K135 + навоз 25 т/га и N45P45K45 + навоз 50 т/га, только в варианте N45P45K45 + навоз 25 т/га он достоверно не изменялся.

В сухом веществе горохоовсяной смеси содержалось 2.54–3.78 т к.е./га (табл. 4) (в контроле – 2.54 т к.е./га), применение удобрений увеличивало данный показатель вследствие возросшей урожайности на 36.6–48.8%, максимально – в вариантах N45P45K45 + навоз 50 т/га и N90P90K90 + + навоз 25 т/га. Кормовая ценность клевера была сопоставима с кормовой ценностью горохоовсяной смеси (2.45–3.57 т к.е./га), максимальной она была при системах N90P90K90 + навоз 25 т/га и N45P45K45 + навоз 50 т/га, последействие удобрений проявилось в увеличении данного показателя относительно контроля на 35.1–45.7%. Влияние последействия на кормовую ценность культуры во 2-й ротации было значительно меньше (увеличение относительно контроля на 12.2–20.4%), чем в 9-й ротации. От 2-й к 9-й ротации кормовая ценность клевера возросла на 66.7–108%, менее всего – в контроле, более всего – при последействии N90P90K90 + навоз 25 т/га.

Содержание сырого протеина в сухом веществе клевера во 2-й ротации составило 14.1–16.5% (табл. 6) (в контроле – 16.4%), в 9-й ротации – 11.1–14.0% (в контроле – 11.1%), за этот период произошло снижение данного показателя на 2.5–5.3 абс.%, более всего – в контроле, менее всего – при последействии N135P135K135 + навоз 25 т/га и N45P45K45 + навоз 50 т/га. В экспериментальных вариантах с горохом не отмечено достоверного изменения данного показателя, также не выявлены изменения и средних показателей для 2-х культур во 2-й ротации.

К 9-й ротации содержание сырого протеина не зависело от последействия удобрений, только в клевере варианте N45P45K45 + навоз 50 т/га было отмечено повышение его содержания на 2.9  абс.%. При этом отмечено достоверное снижение содержания протеина в горохоовсяной смеси на 0.25–1.13 абс.%, более всего – в варианте N90P90K90 + навоз 25 т/га, менее всего – в вариантах N45P45K45 + навоз 25–50 т/га. Среднее содержание протеина в кормовых культурах также не было подвержено достоверным изменениям, отмечена тенденция к увеличению на 1.35 абс.% в варианте N45P45K45 + + навоз 50 т/га.

Замена гороха на горохоовсяную смесь отрицательно сказалась на кормовой ценности культуры, следующей после удобренной сахарной свеклы в звене с клевером. Произошло снижение показателя в 1.28–1.85 раза, с увеличением доз удобрений разница увеличивалась, кроме варианта N45P45K45 + навоз 50 т/га, где этот показатель был самым низким. Средняя величина содержания сырого протеина для 2-х культур в 9-й ротации также снизилась в 1.64–2.00 раза, более всего – при последействии системы N90P90K90 + + навоз 25 т/га, менее всего – в варианте N45P45K45 + навоз 50 т/га, также значительно оно снижалось и в контроле (на 86.5%).

Последействие удобрений во 2-й ротации достоверно увеличивало содержание K₂O в сухом веществе клевера с 1.76% (табл. 7) в контроле до 1.92–2.14% в удобренных вариантах, максимум отмечен при применении N135P135K135 + навоз 25 т/га, что составило 9.09–21.6%. Содержание P₂O₅ не было в относительном выражении подвержено изменениям, отмечена только тенденция к его повышению на 0.02–0.03 абс.%, содержание азота достоверно снижалось на 10.3–14.1%, более всего при применении системы N135P135K135 + навоз 25 т/га.

К 9-й ротации содержание азота в растениях клевера повысилось на 0.40–0.86 абс.%, более всего в контроле и в варианте N45P45K45 + навоз 25 т/га, что очевидно было связано с особенностями современных сортов. Была отмечена тенденция к увеличению его содержания относительно контроля при применении N135P135K135 + + навоз 25 т/га и N45P45K45 + навоз 50 т/га. Также было больше и содержание P₂O₅, (на 0.05–0.28%) и K₂O (на 0.08–0.65%), с увеличением доз разница уменьшалась. Удобрения в 9-й ротации не способствовали достоверному изменению содержания P₂O₅ относительно контроля, но снижали содержание K₂O, на 4.87–11.5%, более всего при применении системы N90P90K90 + навоз 25 т/га. Была установлена тенденция к повышению содержания N при внесении N45P45K45 + + навоз 50 т/га, в других вариантах различий не было отмечено.

В 9-й ротации содержание NPK в горохоовсяной смеси составило: N – 1.13–1.27% от сухого вещества, P₂O₅ – 0.90–1.11%, K₂O – 1.70–1.97%. Влияние удобрений прослежено только в отношении изменения содержания K₂O, его содержание относительно контроля возросло на 14.1‒15.9%, более всего – при последействии N45P45K45 + навоз 50 т/га. Проявлялась тенденция к снижению содержания N при последействии систем N90P90K90 + навоз 25 т/га и N135P135K135 + навоз 25 т/га (до 13.7%), P₂O₅ – к повышению при действии системы N90P90K90 + + навоз 25 т/га (до 18.1%).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, уже во 2-й ротации зернопаропропашного севооборота последействие удобрений способствовало значительному увеличению урожайности зеленой массы клевера, ее повышение относительно контрольного варианта составило 11.5–26.5%, тогда как в 9-й ротации – 17.1–24.4%, с увеличением длительности применения удобрений не отмечали увеличения урожайности культуры, но при этом варианты с последействием низких доз минеральных удобрений (N45P45K45 + навоз 25 т/га и N45P45K45 + навоз 50 т/га) с течением времени способствовали большему повышению урожайности клевера относительно контроля, чем во 2-й ротации.

Средняя урожайность зеленой массы клевера за 9 ротаций увеличивалась на 14.0–24.5% относительно контроля, наибольшее влияние оказала система удобрения N135P135K135 + навоз 25 т/га. Отмечено стабилизирующее влияние удобрений на урожайность клевера в ротациях, выражавшееся в снижении варьирования показателя в экспериментальных вариантах.

Последействие удобрений во 2-й ротации повысило содержание кормовых единиц в горохе на 10.9–14.4% относительно контрольного варианта, в 9-й ротации в однолетних травах – более значительно (на 36.6–48.8%), что свидетельствовало о повышении влияния удобрений на этот показатель с течением времени.

Содержание кормовых единиц в культурах, использующих последействие удобрений на первый год после сахарной свеклы в клеверном звене, в 9-й ротации повысилось на 21.7–31.2% относительно 2-й ротации, наибольший эффект отмечен в варианте N45P45K45 + навоз 50 т/га.

В вариантах с последействием удобрений в 9-й ротации кормовая ценность клевера была более высокой, чем горохоовсяной смеси, повышение относительно контроля составило 36.6–48.8 и 35.1–45.7% соответственно. От 2-й к 9-й ротации кормовая ценность клевера в удобренных вариантах возросла на 87.0–113%.

Последействие удобрений, примененных в севообороте, отрицательно сказалось на содержании сырого протеина в биомассе культур, отмечено снижение его содержания, в большей степени – в клевере во 2-й ротации (на 2.5–5.3 абс.%), в меньшей степени – в однолетних травах в 9-й ротации (на 0.25–1.13 абс.%). Замена гороха однолетними травами в 1.64–2.0 раза снизила содержание сырого протеина в среднем для 2-х культур (горох + клевер во 2-й ротации и однолетние травы + клевер в 9-й ротации), но удобрения способствовали сокращению разницы вследствие стабилизации содержания протеина в клевере в 9-й ротации.

Увеличение длительности внесения удобрений способствовало более стабильному содержанию основных элементов питания в растениях клевера, количество общего N и P₂O₅ относительно контроля в 9-й ротации не изменялось, отмечено снижение содержания K₂O на 4.8–11.5%, тогда как во 2-й ротации отмечено повышение содержания K₂O на 10.3–14.1% и на 9.1-21.6% – общего N (относительно варианта без удобрений).

Содержание P₂O₅ в сухом веществе клевера как в удобренных вариантах, так и в контроле от 2-й к 9-й ротации повысилось на 0.05–0.28 абс.%, N – на 0.40–0.86, K₂O – на 0.08–0.65%, что было связано с особенностями химического состава современных сортов культуры.

Последействие примененных в течение 9-ти ротаций севооборота удобрений способствовало достоверному повышению содержания K₂O в сухом веществе горохоовсяной смеси относительно варианта без последействия удобрений.