Роль многолетних трав в балансе органического вещества каштановых почв зоны полупустынь

УДК 633.2/.03:631.452

Роль многолетних трав в балансе органического вещества каштановых почв зоны полупустынь

В.Г.Гребенников, д. с.-х. н., И.А.Шипилов, к. с.-х. н.

О.В.Хонина, к. с.-х. н.

В процессе земледельческого использования почв основное их богатство - гумус - постоянно минерализуется, освобождая элементы питания, главным образом азот. Поэтому возмещение потерь гумуса, его бездефицитный баланс и накопление в почве является одной из основных задач земледелия и охраны почв. Достигается это за счет внесения органических удобрений, соломы, запашки сидератов, а также благодаря растительным и корневым остаткам. Растительные остатки являются основным, а на огромных пространствах степных областей часто единственным источником органического вещества для образования гумуса в почве. Кроме того, растительные остатки являются источником азота и зольных элементов для питания растений, энергетическим материалом для микроорганизмов. Корни и растительные остатки растений после отмирания разлагаются в результате деятельности разнообразных микроорганизмов и фауны почвы. Под действием бактерий, актиномицетов, плесневых грибов в почве идет процесс аммонификации - превращения органического азота в минеральный.

Разработка и внедрение в практику сельскохозяйственного производства комплекса мер по регулированию почвенного плодородия и борьбы с эрозионными процессами ускорит решение одной из важнейших проблем - роста продуктивности полевых культур и повышения эффективности земледелия.

В этой связи реализация принципов экологической безопасности системы ведения почвозащитного земледелия в аридных районах края возможна на основе расширения посевов многолетних трав, более совершенного технологического конструирования травосмесей, способствующих ослаблению зависимости уровней их продуктивности от колебаний агрометеорологических условий.

По данным М.Т. Куприченкова, Ю.В. Копейкина (1986); О.В. Егоровой (2002); Т.О. Ушаковой (2004); Г.Т. Балакая, О.В. Егоровой (2005), процессы минерализации гумуса без эквивалентного поступления свежей органики в виде растительных пожнивных, корневых остатков, сидератов и органических удобрений ведут к ухудшению структуры почвы и всего комплекса её физических свойств.

Экспериментально установлено (Листопадов, Шапошникова, 1984; Трофимов и др., 2008), что основными из мер по стабилизации плодородия почвы в условиях степной зоны являются: поддержание бездефицитного баланса органического вещества в почве путем регулярного вынесения свежего органического вещества, расширение посевов многолетних бобовых и злаковых трав, сидератов при

соответствующей структуре посевных площадей и типов зернокормовых и кормовых специализированных севооборотов.

Как показали исследования (Каштанов, Заславский, 1984), систематическое обогащение почвы органическим материалом стабилизирует высокое содержание гумуса, улучшает физические свойства почвы и в конечном счете значительно повышает её устойчивость к водной и ветровой эрозии. Особую ценность для земледелия представляют многолетние травы, что обусловлено их комплексным воздействием на плодородие почвы, урожайность последующих культур и продуктивность севооборота. Кроме накопления азота бобовым компонентом, злаковый компонент одновременно создает и оставляет в почве большую массу хорошо разветвленной корневой системы. И корни, и продукты их разложения положительно влияют на структуру почвы и ее гумусовый баланс, на азотный фонд почвы.

Благодаря большой массе растительных остатков, высокой степени их гумификации, многолетние травы стоят в первом ряду почвоулучшающих культур.

Для более полной оценки агрономической роли многолетних трав важно учитывать не только урожай отчуждаемой продукции, но и количество органического вещества, остающееся в почве в виде пожнивных и корневых остатков.

В наших исследованиях, проводимых в полупустынной зоне на каштановых почвах в условиях СПК «Дружба» Апанасенковского района Ставропольского края, при выращивании 4-5-компонентных многолетних бобово-мятликовых травосмесей, к концу четвертого года жизни растения в беспокровном посеве накапливали 8,9-9,9 т/га, в подпокровном посеве - 8,7-9,7 т/га пожнивных и корневых остатков. Введение в структуру фитоценоза донника желтого двулетнего в качестве покровной культуры способствовало увеличению массы пожнивно-корневых остатков в первый год жизни в 2,3 раза, во второй год - в 1,7 раза по сравнению с контролем. Но уже с третьего года жизни многолетних трав за счет большей плотности травостоя большее количество надземной и корневой массы было получено на травосмесях с беспокровным посевом: на третий год - 6,58-8,90 и четвертый - 7,69,90 т/га (табл. 1).

Таблица 1. - Количество надземных и корневых растительных остатков, синтезируемых многолетними травами по годам жизни________________

Вариант Общее количество растительных остатков, т/га

1 год 2 год 3 год 4 год

Без покрова

Житняк + эспарцет (контроль) 0.32 0.87 0.65 3.70 1.36 5.22 1.92 5.67

Пырей + эспарцет 0.29 0.72 1.58 2.14

0.68 4.35 5.80 6.42

Люцерна + эспарцет 0.56 1.34 0.95 4.82 1.95 5.65 3.00 5.98

Пырей + житняк + люцерна + эспарцет 0.48 1.18 1.24 5.00 2.72 6.18 3.15 6.75

Под покровом донника

Житняк + эспарцет 0.68 1.56 0.88 4.42 1.30 4.94 1.85 5.56

Пырей + эспарцет 0.62 1.52 1.00 5.00 1.48 5.58 2.05 5.98

Люцерна + эспарцет 1.04 2.18 1.38 5.26 1.46 5.75 2.96 5.78

Пырей + житняк + люцерна + эспарцет 0.86 1.92 1.62 5.95 2.65 6.10 3.02 6.60

Примечание. В числителе - надземные растительные остатки; в знаменателе - корневые остатки;

На четвертый год жизни наибольшее количество пожнивно-корневых остатков (9,7-9,9 т/га) поступило с посевов 4-5-компонентных травосмесей, которые накопили на 2,1-2,3 т/га больше массы растительных остатков в сравнении с контролем (житняк + эспарцет).

Ежегодный учет накопления пожнивно-корневых остатков в слое 030 см позволил определить динамику накопления органического вещества путем пересчета массы пожнивно-корневых остатков в органическое вещество с помощью изогуминовых коэффициентов (для кормовых культур -0,12).

Проведенные расчеты показали (табл. 2), что многолетние бобовые и бобово-мятликовые травосмеси к четвертому году жизни накапливали в почве органического вещества до 1,17-1,19 т/га, что на 28,6-30,7% больше, чем на контроле (пырей + житняк).

Таблица 2. - Накопление органического вещества многолетними

травами по годам жизни в беспокров ом и подпокровном посевах, т/га

Вариант 1-й год 2-й год 3-й год 4-й год

Без покрова

Житняк + эспарцет 0.14 0.54 0.79 0.91

Пырей + эспарцет 0.12 0.61 0.89 1.03

Люцерна + эспарцет 0.23 0.69 0.91 1.10

Пырей + житняк + люцерна + эспарцет 0.20 0.75 1.12 1.19

Под покровом дон ника желтого

Житняк + эспарцет 0.27 0.64 0.65 0.89

Пырей + эспарцет 0.26 0.74 0.87 1,0

Люцерна + эспарцет 0.39 0.80 0.87 1.05

Пырей + житняк + люцерна + эспарцет 0.42 0.91 1.12 1.17

Воздействие многолетних трав на положительную динамику восстановления исследуемых нами элементов плодородия почвы, по всей вероятности, обусловлено способностью их корневых систем увеличивать порозность почвы, перехватывать капиллярные потоки засоленных грунтовых вод, снижать содержание солей по всему метровому профилю почвы, выводя их в более глубокие горизонты.

Сильный мелиоративный эффект многолетних трав с участием донника, по всей вероятности, связан со значительной способностью этой культуры к опреснению почв. На протяжении своей двулетней жизни в составе травосмесей он развивает мощную корневую систему, хорошо дренирует почву и, как люцерна, способен перехватывать капиллярные потоки грунтовых вод, исключая таким образом возможности засоления верхних горизонтов почвы.

Сравнивая темпы накопления растениями органического вещества, отметили, что накопление корневой массы в первые два года жизни проходило в 1,5 раза быстрее, чем образование сухого вещества надземной биомассы. Развитие мощной корневой системы к четвертому году жизни многолетних трав (9,7-9,9 т/га) обеспечило создание мощного средообразующего потенциала, где под влиянием взаимодействия растений различных ботанических видов формировался устойчивый фитоценоз. Ярусная взаимодополняемость сложных травосмесей с различным биоритмом и интенсивностью развития обеспечила полное освоение единицы сформировавшейся корневой системы, что выразилось в формировании высокого урожая травосмесей (табл. 3).

Как свидетельствуют приведенные данные, выращивание многолетних многокомпонентных травосмесей позволило в сумме за 4 года получить на беспокровном посеве сухого вещества на 25,6%, а сырого протеина на 66,5% больше, чем на контроле. Что касается подпокровного посева, то выход сухого вещества превысил контроль на 69,4%, а сырого протеина более чем в 2 раза.

Следовательно, создание в зоне сухих степей элементов системы почвозащитного земледелия с участием многолетних трав позволяет решить сразу несколько проблем: получить высокие урожаи многолетних трав, локализовать и даже свести к минимуму влияние негативных процессов на каштановых почвах, усилить их противоэрозионную устойчивость. Кроме того, равномерное распределение в верхних слоях биомассы растений повышает биологическую активность почвы, защищает ее, повышает эрозионную устойчивость, устраняет потери питательных веществ, гумуса и самой почвы от губительного воздействия сильных сухих ветров и поверхностного стока.

Таблица 3. - Суммарная продуктивность многолетних травосмесей

Суммарная продуктивност ь за 4 года

Вариант Зеленая Сухое Сырой

масса, т/га вещество, протеин,

т/га кг/га

Без покрова

Житняк + эспарцет (контроль) 39,7 12,1 1177

Пырей + эспарцет 47,8 13,7 1338

Люцерна + эспарцет 54,1 11,6 1823

Пырей + житняк + люцерна + эспарцет 61,2 15,2 1960

Под покровом донника

Житняк + эспарцет 58,3 16,3 1639

Пырей + эспарцет 68,1 18,4 1800

Люцерна + эспарцет 71,0 16,7 2328

Пырей + житняк + люцерна + эспарцет 85,4 20,5 2519

Таким образом, многолетние травы позволяют получать не только сельскохозяйственную продукцию, но и обогатить почву свежим органическим веществом. Позитивная фитомелиоративная роль многолетних трав даже при среднесрочном их использовании (4-5 лет) позволяет на

каштановых почвах устранить многие возникающие негативные процессы, снизить эрозию, сохранить и даже повысить их плодородие, оптимально сбалансировать систему земледелия, растениеводства и животноводства, что имеет особое значение для каштановых почв Ставропольского края, бедных органическим веществом.

Литература:

1. Егорова О.В. Актуальность возделывания бобово-мятликовых

травосмесей при орошении в Ростовской области // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. науч. тр. / ФГНУ

«РосНИИПМ». М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2002. С. 211-214.

2. Балакай Г.Т., Егорова О.В. Урожайность люцерно-мятликового агроценоза в зависимости от влагообеспеченности // Пути повышения эффективности использования орошаемых земель: сб. науч. тр. / ФГНУ «РосНИИПМ». Новочеркасск, 2005. С. 161-164.

3. Каштанов А.Н., Заславский М.Н. Почвоохранное земледелие. М.: Россельхозиздат, 1984. 462 с.

4. Куприченков М.Т., Копейкин Ю.В. Пути регулирования гумуса в земледелии Ставропольского края. Ставрополь, 1986. 47 с.

5. Листопадов И.Н., Шапошникова И.М. Плодородие почвы в интенсивном земледелии. М.: Россельхозиздат, 1984. 200 с.

6. Трофимов И.А. Управление агроландшафтами / И.А. Трофимов, Л.С. Трофимова, Е.П. Яковлева, Т.М. Лебедева // Кормопроизводство. 2008. № 9. С. 4-6.

7. Ушакова Т.О. Агроэкологическая оценка и комплекс мер по улучшению состояния агроландшафтов северной части Ставропольской возвышенности: автореф. дисс. ...к. с.-х. наук / Ушакова Татьяна Олеговна. Ставрополь,2004. 24 с.