Россия
Цель исследования – изучить урожайность зеленой массы и продуктивность кормовых растений в условиях Республики Тыва, определить массу корней в слое 0–30 см, агрегатный состав почвы путем сухого просеивания, дать оценку структурированности почвы под различными кормовыми культурами. Установлено, что урожайность кормовых культур во многом определялась количеством выпавших осадков и продуктивной влагой в начале развития растений, распределением осадков по вегетационному сезону. За 3 года исследований в среднем наибольшую урожайность зеленой массы среди зернобобовых обеспечила вика (14,8 т/га), а из многолетних трав – эспарцет (13,9 т/га). Максимальный сбор сухого вещества у однолетних культур отмечен по варианту горох (6,39 т/га). По кормовым единицам и обменной энергии превосходит другие варианты вика (8,42 тыс и 123,46 ГДж/га). Среди многолетних трав лучшие показатели в среднем за годы исследований по всем параметрам продуктивности зафиксированы у эспарцета: выход сухого вещества – 8,34 т/га, кормовых единиц – 31,57 тыс., обменной энергии –136,99 ГДж/га. Выявлено, что содержание агрономически ценных фракций (АЦФ) под многолетними травами больше, чем под однолетними. Наибольшее количество АЦФ содержится на вариантах люцерна и эспарцет. Коэффициент структурности на верхнем слое многолетних трав находится в пределах от 2,0 до 2,47, что в 2 раза выше, чем у однолетних зернобобовых культур. Структурированность темно-каштановой почвы под многолетними травами оценивается как отличная. Результатами исследований установлено, что возделывание многолетних трав способствует лучшему структурированию почвы по сравнению с однолетними зернобобовыми культурами.
кормовые культуры, урожайность, продуктивность, структура почвы, агрономически ценные фракции, коэффициент структурности
Введение. Республика Тыва – регион животноводческий. Из-за экономических преобразований в конце 90-х гг. XX в., в результате перехода государственной собственности в частную, по сравнению с началом 90-х гг. произошло резкое снижение площади пашни. Площадь сельскохозяйственных угодий в республике составляет 2653,5 тыс. га, из них пашня занимает всего 135,5 тыс. га, или 5 %. Более 60 % посевных площадей республики сосредоточены в центральной части региона в Центрально-Тувинской котловине (Тандинский, Каа–Хемский, Пий-Хемский и Кызылский районы). Большая часть почв, используемых под пашню, это каштановые почвы [1–3].
В настоящее время использование в республике севооборотов с короткой ротацией пар-пшеница привело к потере гумуса, ухудшению качества почвы, одностороннему выносу элементов питания. Вопросы снижения плодородия почвы в пахотных землях Бай-Тайгинского, Дзун-Хемчикского, Сут-Хольского кожуунов республики стоят очень остро. Урожайность сельскохозяйственных культур низкая, так как в структуре посевных площадей многолетних трав и бобовых культур, обогащающих почву необходимыми элементами, улучшающих его агрофизические свойства, мало. По данным В.Н. Жулановой, за последние 35 лет в почвах пашни Тувы содержание гумуса снизилось почти в 1,3 раза [1]. Результаты седьмого цикла сплошного агрохимического обследования пахотных почв специалистами ФГУ ГС Агрохимической службы «Тувинская» показали, что средневзвешенное содержание гумуса в пахотных почвах Тувы составляет 2,78 %, что ниже в 1,5 раза, чем в среднем по России [4]. В различных зонах страны многие ученые рекомендуют вовлечение многолетних трав и однолетних зернобобовых культур в полевые севообороты, так как они являются основными элементами биологизации земледелия [5].
Как известно, на хорошо структурированных почвах, даже в засушливых районах, с низким количеством атмосферных осадков влаги в почве бывает достаточно для получения высоких урожаев. В.Р. Вильямс в своих исследованиях указывал, что только структурная почва может более-менее удовлетворять растения водой и пищей [6].
Цель исследования – изучение структурно-агрегатного состава почвы под однолетними и многолетними кормовыми культурами на темно-каштановой почве в степной зоне Республики Тыва.
Объекты и методы. Опыты по изучению однолетних и многолетних кормовых культур заложены на темно-каштановой почве опорного пункта Тувинского НИИСХ. По агрохимическим исследованиям почва характеризуется низким содержанием гумуса – 3,59 % в пахотном слое почвы 0–20 см. Содержание Р2О5 – 16 мг/кг; К2О – 138–222 мг/кг почвы. Общего азота – 0,20 %.
Реакция почвенного раствора рН – 7,0. Агротехника возделывания кормовых культур соответствует принятой в регионе технологии [7]. Объектами исследований являлись следующие однолетние зернобобовые культуры: пeлюшка, гoрoх, викa и многолетние травы (кoстрeц безoстый, эспaрцeт, люцeрнa).
Многолетние травы были посеяны весной 2018 г. Нормы высева семян: люцерна – 14 кг/га; эспарцет – 60; кострец безостый – 22 кг/га; у однолетних: горох – 1,0 млн шт/га; пелюшка – 0,8; вика – 1,2 млн шт/га. Глубина посева многолетних трав: люцерны, костреца – 2–3 см, эспарцета – 4 см. Глубина посева однолетних культур – 6–8 см.
В опытах накопление корней определяли в почвенном слое (0–30 см) осенью 2019 г., во второй год жизни многолетних трав. Монолиты почвы отбирались по методике Н.З. Станкова. В 2020 г. изучен структурно-агрегатный состав почвы. Фенологические наблюдения, учет урожая проведены согласно методическим указаниям [8–10].
Структурно-агрегатный состав почвы определяли осенью методом сухого просеивания почвы через сито (Н.И. Саввинова). Агрегатное состояние почвы оценивали по шкале коэффициента структурности Кстр [11], который установлен расчетным способом. Химический состав растительных образцов проведен в аналитической лаборатории Тувинского НИИСХ. Для характеристики метеорологических условий за вегетационный период за годы исследований использованы данные Сосновской метеостанции Тандинского кожууна РТ.
Рeзультaты и их обсуждение. Погодные условия за 2018–2021 гг. были благоприятными для возделывания сельскохозяйственных растений. Отмечали незначительное превышение средней температуры воздуха по сравнению со среднемноголетними в июне 2018 г. и в июле 2020 и 2021 гг., также в августе 2018 и 2019 гг. Самым влажным был 2018 г., когда количество осадков во все летние месяцы были выше средних многолетних. Гидротермический коэффициент за вегетационный период имел следующие значения: ГТК 2018 г. = 1,6; ГТК 2019 г. = 1,34; ГТК 2020 г. = 1,95; ГТК 2021 г. = 1,81. Избыточно влажными были 2020 и 2021 гг. Показатели запасов продуктивной влаги в слое
0–100 см в период возобновления вегетации по годам жизни изменялись и составили в 2019 г. – 146,90 мм; в 2020 г. – 151,2; в 2021 г. – 131,05 мм, к концу вегетационного сезона снижались: 110,36; 115,61; 111,1 мм соответственно. Хотя 2020 г. был очень влажным, на начало вегетации следующего года продуктивной влаги было на 20 мм меньше, чем в предыдущие годы (табл. 1). Так как в Туве наибольшее пополнение запасов влаги происходит в осенние и предзимние месяцы, когда испарение почвы небольшое и осадки выпадают на хорошо водопроницаемую почву [12].
Таблица 1
Метеорологические условия вегетационного сезона
|
Год |
Месяц |
Сумма за вегетацию |
|||
|
май |
июнь |
июль |
август |
||
|
Средняя температура воздуха, °С |
|||||
|
2018 |
9,5 |
19,2 |
16,3 |
16,1 |
1577,2 |
|
2019 |
10,0 |
15,6 |
16,9 |
16,3 |
1647 |
|
2020 |
12,7 |
14,5 |
18,0 |
14,8 |
1577,6 |
|
2021 |
9,9 |
15,1 |
19,1 |
13,0 |
1601,3 |
|
Среднемноголетнее |
11,9 |
15,6 |
16,9 |
14,6 |
1540 |
|
Осадки, мм |
|||||
|
2018 |
38,6 |
24,7 |
139,3 |
47,5 |
250,1 |
|
2019 |
15,5 |
56,7 |
119,2 |
44,5 |
221 |
|
2020 |
40,3 |
97,8 |
116,3 |
69,6 |
308,1 |
|
2021 |
82,8 |
39,1 |
82,1 |
101,1 |
291,1 |
|
Среднемноголетнее |
29 |
48 |
73 |
68 |
242 |
Известно, что важную роль для образования хорошо структурированной почвы играют корни, которые расчленяют почву в отдельные агрегаты. Изучено послойное распределение корневой массы в слое почвы 0–30 см. Злаковые травы развивают мощную корневую систему в пахотном горизонте, быстро разлагаются и способствуют повышению плодородия почвы. В нашем опыте также наибольшее количество корней в слое 0–10 см имеет кострец безостый (9,4 г), так как у него основная корневая масса сосредоточена на верхнем слое почвы, что в 3,1 раза больше, чем у люцерны.
Вес корней эспарцета (8,4 г) чуть ниже, чем костреца. В слое 10–20 см максимальное количество корней также имеет кострец – 4,8 г. Масса корней у люцерны, эспарцета почти одинакова (от 2,3 до 2,7 г). В слое 20–30 см масса корней на всех вариантах выровнялась и составляла от 1,2 (эспарцет) до 1,74 г (кострец).
Наибольшее накопление подземной массы во второй год жизни трав в слое 0–30 см наблюдается у костреца безостого (1,6 т/га), несколько ниже под эспарцетом (1,2 т/га), за ними люцерна (0,7 т/га).
Масса корней у гороха в слое 0–30 см составляет 0,56 т/га; вики – 0,58; пелюшки – 0,55 т/га. Значимых различий по массе корней у однолетних зернобобовых не обнаружено. Средние показатели по массе корней однолетних культур составляют 0,56 т/га, что меньше по сравнению с многолетними травами: люцерной – в 12,7 раза; эспарцета – 27,5; костреца – в 21,0 раза. Наибольшая масса корней получена кострецом – 15,9 т/га, выше люцерны на 8,6 т/га, потому что кострец относится к длиннокорневищным растениям, формирующим больше корней в поверхностных слоях почвы. Эспарцет превысил люцерну по массе корней на 4,7 т/га.
По результатам наших исследований выявлено, что содержание агрономически ценных фракций (АЦФ) под многолетними травами больше, чем под однолетними. Наибольшее количество АЦФ содержится на вариантах люцерна и эспарцет. Под люцерной в слое 0–20 см АЦФ выше, чем у однолетних зернобобовых, в 1,4 раза, под эспарцетом и кострецом – в 1,3 раза. Далее с глубиной содержание АЦФ уменьшается, и в слое 20–30 см превышение составляет 1,1 раза. Под однолетними культурами содержание агрегатов размером 10–0,25 мм находится в пределах от 45,1 до 52,7 %, структура почвы по шкале С.И. Долгова и П.У. Бахтина оценивается как удовлетворительная. Под многолетними травами этот показатель выше на 60 %, что оценивается как хороший (табл. 3).
Анализ коэффициента структурности почвы показывает, что под однолетними зернобобовыми структурированность почвы в слое 0–10 см находится на одинаковом уровне – от 1,0 до 1,1, оценивается как хорошая (табл. 2). Под многолетними травами в слое 0–10 см структурированность почвы отличная, находится в пределах от 2,0 до 2,5 Кстр, в нижних слоях 20–30 см – хорошая. Наибольший отмечен в посевах люцерны (2,5 Кстр). Коэффициент структурности понижается в нижних слоях почвы, это объясняется тем, что в верхнем слое находится наибольшее количество корней, которые пронизывают почву на мелкие агрегаты, в нижних слоях количество корней уменьшается.
Сравнение коэффициента структурности темно-каштановой почвы под многолетними травами и однолетними культурами показывает, что в верхнем слое Кстр в 2 раза выше у многолетних трав, чем у однолетних. Лучшие показатели структурности выявлены под люцерной. Незначительно уступает люцерне эспарцет и чуть ниже коэффициент структурности у костреца.
Таблица 2
Содержание агрономически ценных агрегатов
и коэффициент структурности под кормовыми культурами
|
Культура |
Слой почвы, см |
Содержание агрегатов, % |
Кстр |
||
|
> 10 мм |
10–0,25 мм |
> 0,25 мм |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Горох |
0–10 |
41,4 |
51,0 |
7,9 |
1,0 |
|
10–20 |
42,6 |
49,5 |
7,8 |
1,0 |
|
|
20–30 |
39,7 |
52,7 |
7,4 |
1,1 |
|
|
Вика |
0–10 |
34,0 |
48,4 |
17,5 |
1,0 |
|
10–20 |
32,7 |
47,3 |
19,9 |
1,0 |
|
|
20–30 |
35,7 |
45,1 |
19,2 |
0,8 |
|
|
Пелюшка |
0–10 |
30,1 |
52,1 |
17,8 |
1,1 |
|
10–20 |
38,6 |
48,4 |
12,9 |
1,0 |
|
|
20–30 |
30,6 |
51,7 |
17,7 |
1,1 |
|
Окончание табл. 2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Люцерна |
0–10 |
23,2 |
71,2 |
5,6 |
2,5 |
|
10–20 |
24,8 |
68,8 |
6,4 |
2,2 |
|
|
20–30 |
32,7 |
60,6 |
6,7 |
1,5 |
|
|
Эспарцет |
0–10 |
22,8 |
67,8 |
10,1 |
2,1 |
|
10–20 |
33,3 |
60,6 |
6,1 |
1,5 |
|
|
20–30 |
44,9 |
50,1 |
5,0 |
1,0 |
|
|
Кострец |
0–10 |
21,3 |
66,7 |
12,0 |
2,0 |
|
10–20 |
27,5 |
66,5 |
6,1 |
2,0 |
|
|
20–30 |
41,1 |
53,8 |
5,1 |
1,2 |
|
|
НСР05 |
0–10 |
|
0,22 |
||
|
10–20 |
|
0,20 |
|||
|
20–30 |
|
0,16 |
|||
Урожайность однолетних культур в среднем за годы исследований находится на уровне 11,9–14,8 т/га. Наибольшая зеленая масса (14,8 т/га) получена викой, что незначительно выше гороха и пелюшки. Как указано выше, годы исследований были влажными, благодаря этому вика имела высокую урожайность, так как она самая отзывчивая на влагу. По нашим исследованиям предыдущих лет известно, что вика в сухие годы формирует низкий урожай зеленой массы.
При оценке продуктивности по выходу сухого вещества и протеина лидирует горох. Его показатели незначительно выше вики. По выходу кормовых единиц и обменной энергии лучше всех показала себя вика яровая – 8,4 тыс. и 123,5 ГДж/га соответственно. Самые низкие показатели по всем параметрам продуктивности выявлены у пелюшки. Сбор сухого сырого протеина ниже гороха на 3,5 т/га, ниже вики на 3,0 т/га. Энергонасыщенность гороха на 16,9 ГДж/га, вики – на 26,3 ГДж/га (табл. 3).
Таблица 3
Продуктивность однолетних культур и многолетних трав за 2019–2021 гг.
|
Вид растений |
Урожайность, т/га |
Сухое вещество, т/га |
Протеин т/га |
Кормовые единицы, тыс/га |
Обменная энергия, ГДж/га |
|
Однолетние зернобобовые |
|||||
|
Горох |
13,3 |
6,4 |
12,5 |
7,9 |
114,0 |
|
Вика |
14,8 |
6,1 |
12,0 |
8,4 |
123,5 |
|
Пелюшка |
11,9 |
5,2 |
9,0 |
6,6 |
97,1 |
|
НСР 05 |
3,3 |
2,6 |
2,9 |
2,5 |
35,9 |
|
Многолетние травы |
|||||
|
Люцерна |
12,6 |
7,6 |
13,1 |
27,0 |
117,6 |
|
Эспарцет |
13,9 |
8,3 |
12,3 |
31,6 |
137,0 |
|
Кострец |
10,7 |
6,3 |
10,8 |
20,6 |
95,2 |
|
НСР 05 |
1,1 |
0,6 |
2,05 |
3,6 |
45,53 |
Из многолетних трав высокую урожайность и продуктивность зеленой массы обеспечил эспарцет. Средняя урожайность за годы исследований составила 13,1 т/га, что выше люцерны и костреца на 1,3 и 3,2 т/га соответственно. Все его показатели продуктивности, кроме выхода протеина (12,3 т/га), превысили люцерну и кострец. Вышеуказанная величина ниже показателей люцерны на 0,8 т/га. Самые низкие показатели урожайности и продуктивности выявлены у костреца безостого.
Заключение. По результатам исследования установлено, что посевы многолетних трав по сравнению с однолетними зернобобовыми более благоприятно воздействовали на улучшение структуры темно-каштановой почвы в условиях Республики Тыва. Почвы под многолетними травами оцениваются как отличные по структурному составу. При таком структурном составе почвы накопление корневой массы и количества агрономически ценных агрегатов у многолетних трав лучше, чем у однолетних.
Урожайность кормовых культур во многом определялась количеством выпавших осадков и продуктивной влагой в начале развития растений, распределением осадков по вегетационному сезону. Среди однолетних культур самой высокой продуктивностью характеризовалась вика яровая с урожайностью зеленой массы 14,8 т/га, из многолетних трав наибольшей урожайностью зеленой массы (13,9 т/га) и продуктивностью выделился эспарцет.
Таким образом, в результате сравнения влияния однолетних и многолетних кормовых культур на структуру почвы пришли к выводу, что для улучшения агрофизических свойств темно-каштановых почв Тувы целесообразно увеличение площадей под многолетними травами.
1. Жуланова В.Н., Лопсан А.С. Оценка плодородия почв земледельческой территории Центрально-Тувинской котловины // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4, № 1. С. 82–86. URL: http://bulletennauki.com/zhula¬nova (дата обращения: 15.01.2018).
2. Самбуу А.Д., Оксюлюк А.О., Калдар-оол А.Ю. Эколого-экономическая оценка деградации сельскохозяйственных земель Центральной и Западной зон Республики Тыва // Аридные экосистемы. 2022. Т. 28, № 4 (93). С. 132–139.
3. Динамика сельскохозяйственных угодий как индикатор биоразнообразия в Республике Тыва / З.Н. Квасникова [и др.] // Геосферные исследования. 2021. № 2. С. 77–86.
4. Белек А.Н., Соловьева В.М., Порядина Е.А. Агроэкологический мониторинг почв земледельческой территории Республики Тыва // Агрохимический вестник. 2017. № 2. С. 55–58.
5. Вихорева Г.В., Каширских М.В. Влияние бобовых трав на агрофизические свойства дерново-подзолистых почв и продуктивность севооборотов Верхневолжья // Владимирский земледелец. 2019. № 4 (90). С. 24–27.
6. Вильямс В.Р. Избранные сочинения. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1955. Т. 3. 1008 с.
7. Зональные системы земледелия РТ: руководство. Кызыл, 2019. 252 с.
8. Методика по проведению полевых опытов с кормовыми культурами. М., 1983. 197 с.
9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М., 1985. 351 с.
10. Околелова А.А., Стяжин В.Н., Касьянова А.С. Оценка продуктивности почв с помощью регрессионного анализа // Фундаментальные исследования. 2012. № 3, ч. 2. С. 328–332.
11. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. Краснообск: РПО СО РАСХН, 2004. 162 с.
12. Жарова Т.Ф. Биологические приемы повышения плодородия почвы и урожайности яровой пшеницы // Вестник КрасГАУ. 2016. № 7. С. 161–166.
