Продуктивность люцерны 2-го года жизни при орошении в зависимости от основной обработки и удобрений на выщелоченном черноземе Западного Предкавказья

Люцерна — особо ценная бобовая кормовая культура, завоевавшая признание во всех странах. Наибольшее распространение в культуре люцерна получила в США (11,1 млн. га), Аргентине (7,5 млн. га) и России (4,2 млн. га). Столь широкому возделыванию люцерны в богарном и орошаемом земледелиях способствует ее исключительно полезные биологические свойства, а так же высокие кормовые достоинства, обусловленные большим содержанием в ней белковых веществ. Белки люцерны по данным ряда авторов, относятся к так называемым «конституционным» (физиологически активным), в отличии от запасных белков многих злаковых.

Люцерна содержит значительно больше, чем другие культуры, не только общего азота, но и незаменимых аминокислот. По содержанию этих веществ люцерна более чем в два раза превосходит кукурузу, овес и почти в три раза суданскую траву и сорго-суданковые гибриды. Вавилов П. П., Посы-панов Г. С. (1983) указывают, что люцерна содержит 91 г. десяти незаменимых аминокислот в 1 кг сухого вещества, эспарцет, клевер и другие бобовые растения только 677 6 г, многолетние злаковые травы — всего — 4 6−51 г. Колесников С. В., Моисеенко О. С., Чешок В. П. (1984), проведя биоэнергетическую оценку производства кормового протеина, установили, что на единицу энергии (МДж) использованной на создание сырого протеина, люцерна «выработала» энергии в корме больше, чем злаки, на 209,3−31,6%.

Люцерна не только прекрасная кормовая культура, но и растение, имеющее большое мелиоративное значение. Она улучшает физические, физико-химические и биологические свойства почвы, повышает ее плодородие. Ей принадлежит важнейшая роль в предотвращении засоления орошаемых земель (Лупашку М.Ф., 1988).

Люцерна, как накопитель органического вещества и восстановитель структуры почвы, имеет важное агротехническое значение. За два года пользования люцерна накапливает в пахотном слое от 80 до 95 ц/га корневых и пожнивных остатков (в переводе на сухую массу). По данным Косинского B.C. количество накапливаемых люцерной корневой массы и пожнивных остатков за два года пользования в среднем равно общему урожаю сена за это время.

Являясь азотфиксатором, люцерна обогащает почву азотом, улучшает ее структуру. При благоприятных условиях она может накапливать в почве до 50−300 кг/га азота (Мишус-тин Е.Н., 1985) .

Азот люцерны, в отличие от азота минеральных удобрений (а иногда и органических), не загрязняет окружающую среду, легко усваивается другими растениями, кроме того, возделывание люцерны позволяет резко снизить затраты на все дорожающие азотные удобрения, производство которых так же наносит немалый вред природе. Поэтому люцерна является ценным предшественником для многих сельскохозяйственных культур.

Однако, несмотря на исключительную ценность культуры, ей до недавнего времени уделялось недостаточное внимание. Далеко не до конца использовались ее биологические, агротехнические возможности и кормовые достоинства.

В настоящее время при переходе от интенсивно-затратных агротехнологий на ресурсои энергосберегающие биологизированные системы, значение люцерны как мелиорирующей культуры, особенно в орошаемых условиях, еще более возрастает.

Длительное орошение черноземов в Краснодарском крае с нарушением режимов орошения, техники полива, структуры посевных площадей, нарушение системы основной обработки почвы, системы удобрений, отсутствие почвозащитных технологий возделывания сельскохозяйственных культур и т. д. привело к деградации черноземов, выразившейся в потере гумуса более чем на 40%, уплотнению и слитизации почв, обесструктурива-нию их, снижению водопроницаемости, водного, воздушного и пищевого режимов. В отдельных случаях отмечено осолонцева-ние и засоление черноземов, подъем уровня грунтовых вод, заболачивание. Внедрение технологий, основанных на применении высоких доз минеральных удобрений привело к накоплению в почве нитратного азота, подвижного фосфора, меди, токсичных фосфори хлорорганических веществ. В крае наиболее негативная обстановка сложилась на площади около 60 тыс. га, где полив длительное время проводился или проводится водой с повышенным содержанием токсичных солей. На начало 1990 года в крае орошалось 478, 8 тыс. га, из них 4 67,0 тыс. пашни. Недостатки орошения и развал оросительных систем в настоящее время не решают проблемы деградации староорошаемых земель, для улучшения плодородия которых необходимо разработать целый комплекс агроприемов и специальные почвозащитные технологии.

Существует ряд мнений Кисель В. И. (198 9), Bonny S., Le Раре Y. (1984), что достижению этой цели должно послужить биологическое земледелие, как система, которая базируется на переходе к преимущественно не химическим методам защиты растений, усилении роли биологического азота, использовании, наряду с навозом, сидератов и побочной продукции. Основной культурой при переходе к сбалансированному биологи-зированному земледелию является люцерна, для которой в севообороте необходимо создать оптимальные условия для получения высоких урожаев и азотфиксации. Азотфиксация люцерны теснейшим образом связана с агрофизическими свойствами почвы и системой удобрений.

В связи с этим, целью наших исследований является разработка и научное обоснование приемов основной обработки почвы и системы удобрений в травяно-зернопропашном севообороте под люцерну 2-го года жизни, направленных на повышение ее продуктивности, улучшение водно-физических свойств и химического состава почвы и предотвращение дальнейшей деградации плодородия выщелоченного чернозема.

В задачу исследований включалось: установить влияние способа основной обработки почвы и удобрений на динамику почвенных процессов под люцерной в условиях орошения — агрегатный состав выщелоченного чернозема и его водопроч-ность, плотность сложения, влагообеспеченность, содержание и динамику элементов минерального питания в почве в период вегетации растений, засоренность посевов, рост и развитие растений, урожайность, качество и питательную ценность кормов из люцерны. Определить экономическую эффективность и дать биоэнергетическую оценку применяемым способам основной обработки почвы и системам удобрений при возделывании люцерны в травяно-зернопропашном севообороте на поливе .

На основании проведенных исследований хозяйствам центральной зоны Краснодарского края рекомендованы агроприемы возделывания люцерны сорта «Славянская местная», обеспечивающие получение планируемых урожаев экологически безопасного высоко качественного корма из люцерны.

1. ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ НА РОСТ, РАЗВИТИЕ И ПРОДУКТИВНОСТВ ЛЮЦЕРНЫ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).

1.1. Требование люцерны к водно-воздушному режиму почвы.

Сельскохозяйственным культурам в связи с их индивидуальными биологическими особенностями для нормального роста и развития необходимы определенные экологические условия, включая плотность почвы (Шикула Н.К., Назаренко Г. В., 1990; Тулайков Н. Н., 1963).

Результаты обобщенного материала (Василько В.П., Ач-канов А.Я., Соляник Г. М., Леплявченко Л. П. и др., 1997) полученные на черноземных почвах Кубани, свидетельствуют о том, что оптимальная плотность почвы для возделывания люцерны на черноземе выщелоченном составляет.

1,10−1,38 г/см3, а на обыкновенном — 1,27−1,35 г/см3.

Более широких обобщений о реакции люцерны на плотность различных типов почв пока сделать нельзя из-за отсутствия опытных данных.

Коданкова В.И. и Неговелов С. Ф. (1975) считают, что изменения объемной массы выщелоченного чернозема Кубани уже на 0,01−0,02 г/см3 при высоких ее величинах имеет существенное значение для возделывания культур и снижает их продуктивность на 10−15%. Они математически доказывают достоверность снижения урожайности сельскохозяйственных культур при увеличении плотности сложения почвы с 1,35 до 1,37 г/см3. Объясняется это тем, что при такой степени уплотнения даже незначительное повышения плотности сложения ведет к резкому уменьшению общей пористости и аэрации почвы.

Имеющиеся экспериментальные данные показывают, что сельскохозяйственные культуры по-разному реагируют на плотность и оптимальная величина ее на разных типах и разностях почв для одной и той же культуры различна. Это свидетельствует о том, что плотность почвы имеет зональный характер и ее следует изучать применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям и биологическим особенностям различных культур (Васильев A.M., Ревут И. Б., 1965).

По многочисленным экспериментальным данным.

Долгов С.И., Модина С. А., 19 69- Ревут И. Б., 1972; Горди-енко В.П., 1980; Бахтин П. У., 1969; Царичанский А. П., 1973; Наумов С. А., 1969), каждому виду растений в зависимости от почвенно-климатических условий соответствует своя оптимальная величина объемной массы, при которой создаются наилучшие условия для роста и формирования урожая.

Как считает Квасников В. В. (1964) плотная почва меньше оседает и иссушается, но здесь ухудшаются водои воздухопроницаемость, создаются препятствия для роста корневой системы. Все это затрудняет появление всходов, уменьшает аэрацию и доступность для растений почвенной влаги.

С плотностью сложения тесно связан показатель общей пористости. В излишне плотной почве ухудшается обмен почвенного воздуха с атмосферой, резко снижается запас кислорода. Все это тормозит активность микробиологических процессов и развития клубеньковых бактерий на корнях люцерны и др. бобовых (Долгов С.И., Модина С. А., 1969). По данным Астапова С. В., Долгова С. И. (1959) и Качинского А. Н. (1958), хорошая и оптимальная пористость считается при значении 55−65%, а удовлетворительная — 50−55%. Когда общая плотность составляет менее 50%, почва сильно уплотняется и в ней значительно ухудшается газообмен.

В зонах достаточного и неустойчивого увлажнения в осенне-зимний и ранне-весенний периоды в следствии насыщения почвенных пор водой, степень аэрации значительно уменьшается.

Исследованиями Долгова С. И. (1970) установлено, что пределом до которого может снижаться степень аэрации без вреда для растений, является 15%. При содержании воздуха в порах менее 10−15% от объема почвы, их биологическая активность резко снижается, ухудшается или совсем прекращается рост корней, урожайность сельскохозяйственных культур резко падает. Однако, и излишняя пористость почвы также приводит к снижению урожайности, особенно в засушливых условиях (Роктанэн J1.C., 1963; Коротков В. А., 1966; Буров Д., 1967; Зоря С., 1969; Иванов П., 1971).

Люцерна, как многоукосное растение обладает высокими потенциальными возможностями повышения урожая. Однако высокую урожайность зеленой массы и сена получают только при определенном водном режиме почвы.

По этому вопросу накоплен богатый материал. Большинство исследователей как в нашей стране (Иванов А.Ф., Медведев Г. А., 1977; Овсянников Н., Шевченко П., Тимофеев Д., 1978; Губайдулин Х. Г., Еникеев Р. С., 1983; Зыков Ю. Д., 1982; Надиров Н. Г., 1979; Мамедов М., Лигачев Ф., Богманов Т., 1976) так и за рубежом (Механджиева А., 1974; Личев Б., 1978; Reszel R., 1979; Kesmarki J., 1981; Dey A. et al., 1980) пришли к выводу, что наибольшую продуктивность люцерна дает при влажности не ниже 70−80% ППВ в слое почвы 7 0−80 см.

В Болгарии по данным Дельчева И. (1976), на опытной станции поливного земледелия «Пазарджик» в среднем за 2 года в контроле (среднее годовое количество осадков 540 мм, за период вегетации — 362 мм) собрано 166,8 ц/га сена, при орошении в первом варианте (влажность 7 0% ППВ в метровом слое почвы) — 211,1 и во втором варианте (80% ППВ) — 210,9 ц/га в среднем за 3 года собрано соответственно 174,5- 195,7 и 190,4 ц/га сена.

В Куйбышевском НИИСХ урожай сена люцерны (в среднем за 5 лет использования) составил при влажности почвы в слое 0−80 см 60% НВ -101.5 ц/га/ 70% - 110,6 ц/га- 80% - 128,5 ц/гасбор переваримого сырого белка соответственно — 15,83- 16,70- 19,53 ц/га, (Поротькин Е.И., 1973) .

При оптимальном водообеспечении повышается питательная ценность и переваримость корма. Так, в опытах Войкова С. (1975) люцерна на богаре обеспечила сбор сырого протеина 30, 94 ц/га, а на участках, где применяли различные способы орошения — 33,53−36,07 ц/га.

На Украине, как сообщает Л. Н. Куриная (1982), люцерна при орошении превзошла по выходу кормопротеиновых единиц и переваримого протеина кукурузу соответственно в 2 и 3,4 раза, однолетние травы в 2,7 и 4,2 и корнеплоды соответственно в 1,8 и 3 раза.

В Волгоградской области, в АО «Ахтубенское» Среднеах-тубенского района на аллювиально-луговых сильноуплотненных почвах урожайность зеленой массы люцерны второго года жизни составила при поддержании влажности на уровне 65−70% НВ -79,2 .т/га- 70−75% НВ — 84,2 т/га- 75−80% НВ — 88,2 т/га (Григоров М.С., Перекрестов Н. В., 1999).

Опытами Миронова Ю. Ф., Шипилова И. А. (1985), проведенными в Ставрополе, установлено, что урожай сена люцерны максимальный получен при поддерживании влажной почвы на уровне не ниже 7 0−8 0% НВ. Снижение предполивного порога влажности до 65−70% приводит к уменьшению урожайности на 16−20%.

На Донецкой противоэррозионной опытной станции по исследованиям Русько Н. П. (1980) орошение привело к повышению урожая сена в сравнении с контролем на 34,2%.

В Молдавии собрали урожай зеленой массы люцерны в 1-й год жизни без полива 194, с поливом — 438 ц/га, на 2-й год соответственно 380 и 761 ц/га (Лупашку М.Ф., 1980).

На основании приведенного обзора литературы можно сделать вывод, что показатели оптимальной для растений влажности почвы зависят от метеорологических факторов и во многом определяются водно-физическими свойствами почвы.

ВЫВОДЫ.

1. Физическая и химическая деградация чернозема выщелоченного является основной причиной падения продуктивности орошаемой пашни в условиях Западного Предкавказья. На этом фоне резко возрастает роль агроприемов (системы основной обработки и удобрений) способствующих восстановлению плодородия и повышению продуктивности орошаемой пашни, а так же возделываемых в севообороте культур фитоме-лиорантов, в частности люцерны, и разработке для нее оптимальных технологий возделывания.

2. На фоне отвальной и безотвальной обработки почвы содержание агрономически ценных агрегатов под люцерной 2-го года жизни в пахотном слое 0−30 см было на 4,7 и 4,2% больше, чем по поверхностному рыхлению. Применение органических удобрений в сравнении с неудобренными вариантами повышало содержание агрономически ценных агрегатов в слое 0−30 см на 5,9−9,2%. Наибольшая доля влияния на вышеуказанный показатель была у способа основной обработки почвы (33−45%) .

3. Изучаемые способы основной обработки почвы оказали определенное влияния на водопрочность структурных агрегатов выщелоченного чернозема. Наиболее интенсивно восстановление водопрочности агрегатов проходило при внесении органических удобрений особенно на фоне безотвального рыхления. Доля влияния удобрений на водопрочность структурных агрегатов по вариантам опыта колебалась от 12 до 4 6%.

4. Наибольшее уплотнение пахотного слоя 0−30 см под люцерной 2-го года жизни произошло на варианте с поверхностной обработкой. Удобрения снизили плотность почвы в этом слое на 0,02−0,03 г/см3. На всех изучаемых вариантах основной обработки общая пористость и степень аэрации по вспашке была выше, чем на безотвальной и поверхностной обработках .

5. В начале вегетации люцерны 2-го года жизни запасы продуктивной влаги в слое 0−160 см на безотвальной обработке были на 19,1 и 22,9 мм выше, чем по вспашке и поверхностному рыхлению. Органические удобрения увеличивали этот показатель на 4,3−22,8 мм. Суммарное водопотребление посевов люцерны по безотвальной обработке составило 662 9 м3/га, а по отвальной и поверхностной обработкам на 101−34 0 м3/га меньше. Минеральные удобрения снизили коэффициент водопотребления люцерны 2-го года жизни на 3 0,634,7%, а органические на 29,6−36,4%.

6. Безотвальная обработка почвы способствовала большей мобилизации азота в пахотном слое выщелоченного чернозема при орошении. Минеральные удобрения на фоне отвальной обработки почвы улучшали обеспеченность почвы азотом, а органические (внесение навоза, запашка соломы сои, озимой пшеницы) — фосфором и калием.

7. Отвальная обработка почвы уменьшала потенциальную засоренность люцерны 2-го года жизни по сравнению с безотвальной и поверхностной обработками в 1,4−2 раза.

8. Изучаемые агроприемы выращивания люцерны 2-го года жизни в орошаемых условиях на выщелоченном черноземе не оказали существенного влияния на сроки наступления фенологических фаз и продолжительность межфазных периодов. Эти показатели в большей мере определялась погодными условиями, особенно период начало отрастания — цветение 1-го укоса .

9. Агроприемы, изучаемые в опыте, оказывали влияние на рост и развитие люцерны 2-го года жизни: густоту стояния, высоту, среднесуточный прирост, облиственность. Внесение удобрений положительно влияло на изучаемые биометрические показатели.

10. Урожайность зеленой массы люцерны 2-го года жизни при орошении на выщелоченном черноземе зависит от способа основной обработки и удобрений. Самая высокая урожайность (336,2- 327,2 ц/га) получена на вариантах с отвальной и безотвальной обработкой. Поверхностная обработка снижала урожайность зеленой массы на 64 ц/га или на 19%. Применение минеральных удобрений способствовало повышению урожайности на отвальной обработке на 157,5, на безотвальной на 173,4 и на поверхностной на 138,3 ц/га, а органические соответственно на 160,9, 184,8, 124 ц/га. Математическая обработка позволила установить, что доля влияния удобрений составила 33,4%, погодных условий 23,56% и обработки почвы 17,65%.

11. Взаимодействие обработки почвы (отвальной и безотвальной) и системы удобрений позволяет повышать качество и питательную ценность зеленой массы растений люцерны 2-го года жизни. Наилучшие показатели питательности зеленой массы люцерны были получены при сочетании безотвальной обработки почвы и органической системы удобрений.

12. С точки зрения биоэнергетической эффективности целесообразно выращивать люцерну 2-го года жизни по безотвальной обработке на фоне органических удобрений (6,66 т/га соломы озимой пшеницы и N60 до посева + N30K30P30 в подкормку). При таком сочетании агроприемов было получено наибольшее приращение энергии 4 8,88 ГДж, а также высокий коэффициент чистой эффективности — 3,06.

13. При возделывании люцерны 2-го года жизни на выщелоченном черноземе при орошении целесообразно на фоне без.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

1. Для повышения продуктивности и фитомелиоративного влияния люцерны 2-го года жизни в условиях орошения на черноземе выщелоченном Краснодарского края целесообразно применять безотвальную обработку на глубину 30−32 см с периодическим глубоким рыхлением до 7 0 см.

2. С целью повышения урожайности и качества зеленой массы люцерны 2-го года жизни, а также снижения ее себестоимости при посеве под основную обработку (безотвальное рыхление на глубину 3 0−32 см) следует вносить измельченную солому предшествующей озимой пшеницы в количестве 6,6 т/га совместно с азотными удобрениями в дозе 60 кг по д. в. На люцерне 2-го года жизни после 1го укоса проводить подкормку в дозе Ы30РзоКзо.