Использование клевера лугового ярового типа на серых лесных почвах северной лесостепи Западной Сибири в качестве предшественника для зерновых

УДК 631.874.3; 631.452 С.Ю. Артымук

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО ЯРОВОГО ТИПА НА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ В КАЧЕСТВЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКА ДЛЯ ЗЕРНОВЫХ

Рассмотрены варианты использования клевера лугового ярового типа (Trifolium pratense L. var. praecox) на серых лесных почвах лесостепи Западной Сибири. Показана относительная экологическая устойчивость этой культуры в контрастных гидротермических условиях, характерных для места применения. Выявлена его высокая эффективность на урожайность последующих культур в севообороте.

Ключевые слова: клевер луговой, предшественник, серая лесная почва, лесостепь, Западная Сибирь, сидераты.

S.Yu. Artymuk

USE OF SPRING TYPE RED CLOVER ON GREY FOREST SOILS OF THE NORTHERN FOREST STEPPE IN WESTERN SIBERIA AS A FORECROP FOR GRANE CROPS

The variants of spring-type red clover (Trifolium pretense L. var. praecox) use on grey forest soils of forest steppe in Western Siberia are considered. Relative environmental sustainability of this crop in contrasting hydrothermal conditions that are typical for the place of application is shown. High efficiency of spring-type red clover in the yield of subsequent crops in crop rotation is revealed.

Key words: red clover, forecrop, gray forest soil, forest-steppe, Western Siberia, green manure.

В настоящее время всестороннее изучение приемов биологизации в земледелии признано одним из ведущих направлений развития этой отрасли. Концепция агрохимического земледелия, основой которого является полный возврат элементов минерального питания, преимущественно в виде минеральных удобрений, уже в значительной степени не отвечает ни экономическим, ни экологическим требованиям, предъявляемым к современному сельскохозяйственному производству.

Встает вопрос о создании условий для внедрения экологических систем земледелия, воспроизводство плодородия почв в которых будет осуществляться преимущественно биологическим путем. Несмотря на то, что теоретические вопросы биологического земледелия в большей мере разработаны, их практическое внедрение повсеместно сдерживается. Главной причиной этого, скорее всего, следует считать недостаток практических наработок в конкретных почвенно-климатических условиях.

Расширение посевов многолетних трав, использование их в качестве предшественников под зерновые культуры представляется одним из высокоэффективных приемов пополнения почв органическим веществом, повышения урожайности последующих культур. В данной ситуации особую значимость имеют полевые исследования по изучению влияния многолетних бобовых трав на плодородие почвы и урожайность зерновых культур в последействии их пласта. Возделывание многолетних трав позволяет оптимизировать водно-физические, агрохимические показатели, структуру почвы, а при высокой стоимости минеральных удобрений служит действенным средством повышения урожайности зерновых культур [1]. Выбор культуры-почвоулучшителя в этом случае - первостепенная задача, которая должна подкрепляться региональными исследованиями эффективности многолетних трав, как в отношении плодородия почвы, так и в хозяйственно-экономическом плане использования. Поэтому к многолетним травам, культивируемым на пашне, как и ко всем сельскохозяйственным культурам зоны рискованного земледелия, предъявляются повышенные требования по устойчивости к климатическим изменениям, характерным для места их применения. Целью данной статьи является обоснование применения клевера лугового яровой формы (Tr^fol^um pratense L var. praecox) как предшественника для зерновых культур на серых лесных почвах Северной лесостепи Западной Сибири.

Объекты и методы исследований

В качестве объекта исследования выступал сорт клевера лугового Метеор, относящийся к яровым формам данного вида. Продолжительность вегетационного периода сорта от весеннего отрастания до первой укосной спелости - 56 дней, от первого до второго укоса - 57; до созревания - 113 дней. Цветение дружное. Зимостойкость 97 %. Средняя урожайность зеленой массы за два укоса в условиях Новосибирской области - 514 ц/га, сухого вещества - 118 ц/га [2]. Клевер высевали под покров исходя их нормы высева 16 кг/га (в смеси с тимофеевкой луговой (Phleum pratense Ц - 12 кг/га). Первый укос проводили на второй и последующие годы жизни в первой декаде июля с отчуждением надземной массы, второй - во 2 декаде августа с отчуждением или запашкой надземной массы, если вариант использовался как сидеральный. На следующий год после заделки делянки засевались пшеницей из расчета 6,0 млн всхожих семян на один гектар. Посев проводили ручной однорядной сеялкой. Удобрения под пшеницу, как в вариантах опыта, так и на контроле, не применялись.

Исследования проводились на территории Мошковского района Новосибирской области (ОАО "Бар-лакское”). С позиции физико-географического районирования территория опытного поля относится к лесостепи Западной Сибири, почвенный покров представлен старопахотными серыми лесными среднемощными глубоковскипающими почвами. Почвенно-агрохимическая характеристика пахотного слоя (0-20 см): рН-6,0; органический углерод по Тюрину - 2,5 %; валовой азот - 0,173%; гидролитическая кислотность -7,1 мг экв/100г; сумма обменных оснований - 24,4 мг экв/100г, насыщенность основаниями - 76%; подвижные фосфаты по Чирикову - 180 мг/кг; подвижный калий - 65 мг/кг.

На данном участке в 2004-2005 годах было заложено несколько полевых мелкоделяночных опытов по выявлению влияния бобовых трав и их травосмесей на свойства старопахотных почв. Ставилась задача -выявить перспективность замены чистого пара на серых лесных почвах травяным полем в звене: пар (контроль) / бобовые травы с заделкой биомассы второго укоса (первого, второго, третьего годов пользования) ^ пшеница (действие) ^ пшеница (последействие); целесообразность выращивания второго укоса многолетних трав на зеленое удобрение относительно подъема пласта после первого укоса, а также чистые посевы многолетних бобовых трав сравнивались с бобово-злаковыми травосмесями. Размер делянки - 5-7,5 м2, повторность - трех-, четырехкратная, расположение делянок парное по Константинову [3].

Результаты исследований

Особенностью климата юга Западной Сибири является значительная межгодовая изменчивость метеорологических величин вегетационного периода. Особенно значительный урон продуктивности сельскохозяйственных культур наносят засухи, обусловленные как аномалиями температуры воздуха и дефицитом осадков в период вегетации, так и недобором осадков в предшествующий осенне-зимний период. Наиболее губительной для многих сельскохозяйственных культур является раннелетняя засуха, когда весенний влаго-запас в корнеобитаемом слое практически исчерпан, а атмосферные осадки отсутствуют. Это достаточно распространенное явление в лесостепи Западной Сибири. Так, по данным Гуляевой и Костюковой [5], в мае в окрестностях Новосибирска атмосферная засуха различной интенсивности наблюдалась в 19 случаях за пятьдесят лет наблюдений (1951-2000 гг.). Вероятность засухи в июне по тем же данным составляет 28%.

Наши исследования продуктивности клевера лугового протекали на фоне следующих гидротермических условий (табл. 1).

Таблица 1

Метеорологические условия во время проведения эксперимента

Месяц 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г.

О Гтк О Гтк О Гтк О Гтк О Гтк О Гтк

V 83 0,56 60 0,96 31 0,11 190 2,03 56 0,29 58 0,72

VII 98 1,04 141 1,55 78 0,76 147 1,96 176 1,61 304 3,59

VII 141 1,78 201 2,31 132 1,61 122 1,34 109 1,20 109 1,30

VIII 62 0,99 88 1,25 151 2,84 74 1,19 77 1,18 42 0,65

IX 126 1,57 117 1,00 60 0,84 77 0,47 86 1,95 95 1,38

V 83 0,56 60 0,96 31 0,11 190 2,03 56 0,29 58 0,72

Примечание: О - количество осадков, % от среднемноголетних данных; ГТК - гидротермический коэффициент поГ.Т. Селянинову.

Характеристикой устойчивости культуры к неблагоприятным факторам почвенно-климатических условии места применения можно считать продуцирование культурой надземной биомассы. Она должна быть значительной и достаточно выровненной по годам.

2004 год - год посева клевера под покров - характеризовался умеренной засухой в июне. Следующий год был благоприятным по гидротермическим условиям, в этом году клевер первого года пользования синтезировал свыше одного килограмма сухого вещества на один метр квадратный (рис. 1). 2006 год характеризовался сильной раннелетней засухой. В мае этого года выпало лишь 31% осадков от нормы, а в июне - 78 %, осадки полностью отсутствовали с первой декады мая по вторую декаду июня при действии среднесуточных температур выше, чем обычно. Безусловно, год был экстремальным для возделывания многолетних трав. Абсолютно сухая масса клевера на один квадратный метр варьировала в зависимости от варианта от 680 до 370 г/м2. В этот год наибольшую продуктивность показали варианты использования клевера в чистых посевах, варианты с использованием клевера в травосмеси с тимофеевкой были менее продуктивными. Однако для сравнения следует отметить, что другие исследуемые нами культуры, такие, как донник и люцерна практически вообще в этот год не дали надземной биомассы.

1400

с 1200

2

1_

8 1000

0 03 :>

1 800

ю

к

03

1 600

си

со

4 ГО

I 400

200

0

Рис. 1. Урожайность надземной массы клевера в чистых и смешанных с тимофеевкой посевах за годы исследования (средние значения по нескольким опытам): К1 - клевер первого года пользования;

К+Т1 - травосмесь клевера с тимофеевкой первого года пользования; К2 - клевер второго года пользования; К+Т2 - травосмесь клевера с тимофеевкой второго года пользования; КЗ - клевер третьего года пользования; К+ТЗ - травосмесь клевера с тимофеевкой третьего года пользования

2007 год был самым благоприятным по влагообеспеченности за исследуемый период. Гидротермический коэффициент во все месяцы вегетации клевера лугового превышал единицу, а в мае и июне приближался к двум. В данном году биомасса клевера была максимальная за исследуемый период и относительно выровнена по вариантам. Варианты, в которых клевер использовался в травосмеси с тимофеевкой, уступали вариантам с чистым посевом клевера. Клевер второго года пользования в первый укос давал большую урожайность относительно клевера третьего года пользования, второй укос относительно первого был значительно меньше и составлял в вариантах двухгодичного использования клевера 48-58%, тогда как в вариантах трехгодичного использования урожайность второго укоса составляла не более 40% от первого.

2008 год характеризовался засушливым маем. В этот год в эксперименте присутствовали только травы третьего года. Суммарная урожайность клевера по двум укосам колебалась в пределах 350-410 г/м2. Средняя урожайность чистых посевов была незначительно выше, чем в аналогичных посевах травосмесей.

Анализируя вышеизложенное, можно сделать вывод, что в условиях северной лесостепи Западной Сибири в контрастных гидротермических условиях двуукосный клевер луговой проявил себя как относительно устойчивая по продуктивности надземной массы культура. В самый неблагоприятный год продуктивность его в чистом посеве составляла величину не менее 600 г/м2 абсолютно сухого вещества. Клевер в травосмеси с тимофеевкой давал меньшую урожайность по всем годам исследовании: на 10-20% в благоприятные годы и до 50% в засушливые. Наибольшую биомассу продуцирует клевер луговой второго года пользования, на третий год пользования урожай надземной массы неустойчивый и зависит, по-видимому, от гидротермических условий.

Одним из свойств серых лесных почв тяжелого гранулометрического состава является их склонность сильно заплывать после выпадения осадков и образовывать на поверхности почвенную корку, которая вызывает сток атмосферной влаги, а при высыхании дает глубокие трещины и усиливает испарение влаги из почвы. Такие явления в наибольшей степени проявляются на полях, свободных от растительности, например, в чистых парах.

В последнее время все больший интерес проявляется к использованию в севообороте не чистого пара, а занятого сидерального. Положительный эффект замены чистого пара сидеральным на сегодняшний момент весьма дискуссионный. Ряд исследователей описывают положительное влияние трав, особенно многолетних, на эффективное плодородие в полевом севообороте [5,6], другие регистрируют снижение урожайности последующих культур [7,8]. Зачастую это связывают с иссушением почвенного профиля вегетирующими растениями.

Один из изучаемых нами вопросов - перспективность замены чистого пара сидеральным на серых лесных почвах лесостепной зоны Западной Сибири. В качестве сидеральных культур использовались различные однолетние бобовые культуры, донник и клевер луговой однолетнего и двухлетнего использования. В качестве основной характеристики эффективности использования той или иной культуры как сидеральной служила урожайность последующих культур. Урожайность в данном случае выступала интегральной характеристикой эффективного плодородия.

Данные по урожайности яровой пшеницы в действии и последействии сидерального клеверного пласта приведены в таблице 2. В таблице приведены данные последействия заделки клевера в качестве зеленого удобрения (по типу отавной сидерации [9]) в 2005 году, данные действия и последействия от заделки биомассы клевера в 2006 году и данные действия при заделке биомассы в 2007 году. В 2006 и 2009 годы исследования урожайности в этих опытах не проводились.

Таблица 2

Урожайность яровой пшеницы при использовании второго укоса клевера лугового на зеленое удобрение в условиях северной лесостепи Западной Сибири, г/м2

Предшественник Действие Последействие

2007 г. 2008 г. 2007 г. 2008 г.

Пар чистый (контроль) Пласт клевера I года пользования с запашкой 180 160 165 112

надземной биомассы второго укоса (отавная сидерация) Пласт клевера II года пользования с запашкой 260* 253* 154*

надземной биомассы второго укоса (отавная сидерация) 259* 251* - 166*

НСРо,95 70 67 22 18

Примечание: звездочкой помечены варианты, достоверно различающиеся с контролем на уровне достоверности 0,95.

Заделка надземной биомассы клевера в размере 470 г/м2 в 2005 году сказалась прибавкой урожая в 2007 году в размере 88 г/м2 относительно варианта с чистым паром. Заделка зеленой массы клевера первого года пользования в 2006 году составила 300 г/м2 (в пересчете на абсолютно сухую массу), а клевера второго года пользования - 290 г/м2. Прибавка урожая пшеницы в год действия составила 80 и 79 г/м2 соответственно, а в последействии 42 и 54 г/м2. Прибавка урожая пшеницы имела место за счет увеличения массы 1000 семян и количества зерен в колосе, влияние применения многолетних трав на количество растений на

1м2 и коэффициента кущения было не выражено. В 2007 году было внесено 400 г/м2 в варианте двухлетнего использования клевера. Этот вариант характеризовался наибольшей продуктивностью за все время исследований. В результате это оказало действие в виде прибавки урожая в последующий год на 91 г/м2 . Подводя итог, можно сказать, что за время исследований урожайность пшеницы в вариантах, где была произведена замена чистого пара одним или двумя полями клевера, была значительно и достоверно выше. Прибавка урожая составляла 44-57% в первый год возделывания пшеницы и 34-53% в последующий, в год действия прибавка урожая была несколько выше относительно года последействия. Прибавка урожая последующих культур в вариантах одногодичного и двухгодичного использования клевера не имеет существенных различий. Следует учесть, что в данном варианте хозяйственного использования клевера лугового при однолетнем возделывании один, а при двулетнем суммарно три укоса используются для производственных нужд хозяйства (сено, силос, отчуждаемая сидеральная масса). Соответственно экономический эффект проявляется не только за счет повышения урожайности последующих культур, но и стоимости полученной продукции от укосов.

Также исследовались варианты оптимизации хозяйственного использования клевера лугового в полевом севообороте. Был проведен ряд исследований в трехфакторном полевом опыте. Первый фактор заключался в использовании чистых посевов клевера и его травосмеси с тимофеевкой, второй - в сроках подъема пласта многолетних трав: среднелетний, когда пласт разделывался в первой декаде июля после отчуждения первого укоса на сено, и позднелетний, когда первый укос отчуждался на сено, второй в середине августа заделывался в почву (использование по типу отавной сидерации). Третий фактор - двух- и трехлетнее использование клевера. Интегральным показателем эффективности того или иного приема служила продуктивность последующей культуры - яровой пшеницы. Данные об ее урожайности приведены в таблице 3.

Таблица 3

Урожайность яровой пшеницы после клевера лугового при некоторых видах его хозяйственного использования, г/м2

Вариант Действие Последействие

2008 г. 2009 г. 2009 г.

Клевер

Пласт клевера 198

Пласт клевера с запашкой надземной биомас-

сы второго укоса

Клевер + тимофеевка

Пласт трав 261

Пласт трав с запашкой надземной биомассы

второго укоса

Примечание: II - по травам второго года пользования; III - по травам третьего года пользования.

Из таблицы видно, что урожайность пшеницы по многолетним травам относительно высока, если сравнивать с вариантами использования пшеницы по чистому пару (см. табл. 2). Продуктивность пшеницы по пласту многолетних трав различных вариантов использования максимальна в первый год, в последействии урожайность значительно снижается: так, урожайность яровой пшеницы при среднелетней заделке пласта клевера в 2008 году составляла 198 г/м2 и при заделке второго укоса на зеленое удобрение - 257 г/м2 , а в последующем году (год последействия) 163 и 209 г/м2 соответственно. Такой же эффект наблюдается и при использовании клевера в смеси с тимофеевкой. Применение чистых посевов клевера дало большую прибавку относительно вариантов использования клевера в смеси с тимофеевкой при заделке биомассы в 2007 году, вероятно, за счет большей продуктивности надземной массы в чистых посевах. Между вариантами использования клевера с отчуждением и без отчуждения надземной массы есть статистически достоверная разница: использование клевера с заделкой второго укоса на зеленое удобрение дает большую прибавку урожая, как в действии, так и в последействии.

Выводы

Клевер луговой ярового типа в условиях северной лесостепи Западной Сибири в контрастных гидротермических условиях проявляет себя как достаточно устойчивая по продуктивности культура. В самый неблагоприятный год продуктивность его в чистом посеве составляла не менее 600 г/м2 за два укоса абсолютно сухого вещества, а в благоприятный - свыше 1200 г/м2. Наибольшую биомассу клевер луговой синтезирует на второй год пользования. Наиболее продуктивен клевер в чистых посевах, в травосмеси с тимофеевкой дает меньшую урожайность: на 10-20% в благоприятные годы и до 50% в засушливые. Урожайность яровой пшеницы по клеверу при отавной сидерации выше, чем по пару чистому неудобренному в первый год на 80-90 г/м2, во второй на 42-88 г/м2. Эффект повышения урожайности зерновых культур после клевера лугового слабо зависит от времени возделывания клевера на поле. При использовании второго укоса клевера, а также его смеси с тимофеевкой на зеленое удобрение (отавная сидерация), урожайность достоверно выше, чем при подъеме пласта многолетних трав после первого укоса с отчуждением надземной биомассы на хозяйственные нужды. Можно рекомендовать клевер луговой ярового типа как эффективную сидеральную культуру на серых лесных почвах в условиях лесостепи Западной Сибири.

Литература

1. Шевчук В.Е. Бобовые культуры и почвенное плодородие. - Иркутск, 1963. - 98 с.

2. Полюдина Р.И. Основные методы и результаты селекции клевера лугового (Trifolium pratense L.) в условиях Западной Сибири: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. - М., 2005. - 34 с.

3. Константинов П.Н. Основы сельскохозяйственного опытного дела. - М., 1952.

4. Гуляева Н.В., Костюков В.В. Пространственно-временная изменчивость атмосферного увлажнения лесостепей Урала и Западной Сибири в вегетационный период // Метеорология и гидрология. - 2003. - № 2. - С. 97-102.

5. Роль многолетних трав в полевых севооборотах засушливой степи Поволжья / Ю.Ф. Курдюков [и др.] // Аграр. вестн. Юго-Востока. - 2009. - № 2. - С. 38-42.

6. Берзин А.М., Шпедт А.А. Использование зеленых удобрений в Красноярском крае // Агрохимия. -2001. - № 5. - С. 27-32.

7. Гавар С.П., Макаров А.Р., Кошелев Б.С. Влияние сидерального удобрения на урожай зерновых культур в лесостепной зоне Омской области // Агрохимия. - 1997. - № 12. - С. 41-46.

8. Зезюков Н.И., Придворев Н.И., Дедов А.В. Сидеральные пары ЦЧЗ России // Агрохимия. - 1999. - № 4. -С. 24-34.

9. Классификация и терминология сидератов / А.С. Цыгуткин [и др.] // Агрохим. вестн. - 2005. - № 6. -С. 25-26.