Влияние запаханной дернины на инфильтрационные потери химических элементов и урожайность сеяных трав

УДК 631.432.32

Влияние запаханной дернины на инфильтрационные потери химических элементов и урожайность сеяных трав

H.A. СЕМЕНОВ, доктор биологических наук

Всероссийский НИИ кормов

им. В.В. Вильямса

H.A. МУРОМЦЕВ, доктор

сельскохозяйственных наук

Почвенный институт

им. В.В. Докучаева

A.B. ШУРАВИЛИН, доктор

сельскохозяйственных наук

Российский университет дружбы

народов

E-mail: Khitrov@agro. geortet, ru

Исследовано влияние запаханной бо-бово-злаковой дернины на урожайность сеяных злаковых травостоев и экономию азотных удобрений. Опыты показали, что урожай трав и вынос азота растениями возрастают с увеличением содержания бобовых компонентов в дернине.

Ключевые слова: дернина, бобовые травы, азот, инфильтрационный сток.

В 1998-2001 гг. на лизиметрическом полигоне Всероссийского НИИ кормов им. В.В. Вильямса мы исследовали влияние запаханной дернины на инфильтрационные потери химических элементов и урожайность сеяных трав. Использовались лизиметры площадью (S) 0,8 м2 и мощностью почвенного профиля (h) 130 см. Почва - дерново-подзолистая суглинистая глубокооглеенная. Варианты опыта представлены в таблице 1.

Опыты показали, что величина урожая трав и вынос азота с надзем-

ной массой существенно возрастают с увеличением содержания бобовых компонентов в запаханной дернине. Так, при увеличении содержания бобовых в дернине с 13 до 47 % в среднем за четыре года урожайность травостоя (сухого вещества) возросла с 38S,8 до 46S,3 г/м2, или на 20,6 %, а вынос общего азота с надземной массой - с S,8 до 7,2 г/м2, или на 24,1 % (см табл.1). Удаление крупных корней (>1мм) способствовало снижению урожайности трав и выносу азота растениями.

По мере увеличения содержания бобовых в запаханной дернине масса крупных корней возрастала, а мелких - убывала, что связано с различным строением корневых систем злаковых и бобовых трав. При этом возрастает содержание общего азота в почве за счет увеличения его количества в корнях растений. Так, при 28 %-ом содержании бобовых в запаханной дернине с корнями и стерней в почву поступает около 113 кг/га азота, при 34 %-ом - 161 кг/га, а при 47 %-ом - 181 кг/га.

Объем стока определяется типом почвы, ее физическими свойствами, особенно коэффициентом фильтрации, а также характером поверхности почвы, интенсивностью осадков, особенностями растительного покрова и аэрометеорологическими условиями приземного слоя воздуха [1, 2, 3]. Годовой объем инфильтраци-онного стока в среднем за четыре года при запашке дернины с содержанием бобовых 13 % составил

3S1.S л/м2, а при содержании 47 % снизился до 282,S л/м2, или на 19,6 %. При запашке злаковой дернины он несколько возрастал (316 л/м2). Удаление крупных корней способствовало существенному снижению инфильтрационного стока (до 286,S л/м2).

Наибольшая величина стока приходится на ранневесенний период, а наименьшая - на вегетационный. В среднем за четыре года опыта годовой объем инфильтрационного стока составил 318 л/м2. Из этого объема на ранневесенний период приходилось SS,3 %, на осенне-зимний -2S,8%, а сток за вегетационный период составил всего 18,9 % годовой величины.

За вегетационные периоды 1998, 1999, 2000, 2001 гг. выпало и испарилось соответственно 434 и 281 мм, 226 и 384, 382 и 370, 3S1 и 306 мм атмосферных осадков. 1998 г. можно отнести к сравнительно влажному, а 1999 и 2001 гг. - к засушливым. Дефицит влаги в 2001 г. достигал весьма значительных размеров и охватывал толщу почвы, превышающую 1,0 м. Содержание влаги в кор-необитаемом слое (0-30 см) к середине июля составляло лишь около 6,3 %, т.е. было близким к величине влажности завядания растений [4]. Несмотря на это, испарение влаги из почвы достигало значительных значений. Например, в мае этого года суммарное испарение превысило сумму осадков в 6,3, в июне - в 2,2, июле - в 12,7, августе - в 3,4 и сентябре - в 2,0 раза. Источником влаги для испарения ее с поверхности почвы стали нижние (S0-100 см и глубже) слои почвы.

Наибольшие потери химических элементов с инфильтрационным стоком наблюдались в первый год запашки бобово-злаковой дернины (табл. 2). При слабо сформировавшейся корневой системе избыточный азот почти «транзитом» прохо-

I. Урожайность и потребление азота наземной массой высеянного злакового травостоя в зависимости от содержания бобовых в запаханной дернине

Вариант опыта. Тип запаханной дернины Содержание бобовых в дернине, % Урожайность (в числителе) и вынос общего азота (в знаменателе), г/м2, по годам

1998 1999 2000 2001 в среднем

I. Бобово-злаковая 13 348 259 350 586 385,8

со стерней и старикой 5,6 2,4 4,2 108 5,8

2. То же 28 401 343 394 516 413,5

6,4 2,7 6,0 9,8 6,2

3. То же 47 469 368 462 562 465,3

7,8 2,9 7,2 10,8 7,2

4. То же, но с отбором 34 266 220 231 499 304,0

корней > I мм 3,6 2,2 2,8 9,6 4,6

5. Злаковая дернина - 199 278 216 681 343,5

со стерней и старикой 3,5 2,7 2,6 14,8 5,9

20

ÏëîàîÔîâèâ.p65 20 22.03.2009, 18:28

2. Влияние запаханной дернины на концентрацию общего азота (мг/л), вымывание азота и кальция (г/м2) с инфильтратом за вегетационный период

Бобова-злаковая дернина Злаковая дернина

Год исследований Изучаемые показатели Содержание бобовых, % Содержание бобовых с отбором корней,% ОПП*,%

13 28 47 34 55 70

I 998 Концентрация |\1о6щ Вымывание N , С* 1,99 0,17 1,48 4,79 0,46 1,49 6,17 0,59 2,15 3,21 0,25 1,42 1,69 0,11 3,28 2,06 0,09 2,97

I 999 Концентрация Хо6щ Вымывание | СаЩ 0,33 0,021 1,8 0,59 0,013 2,4 0,85 0,004 2,2 0,35 0,016 3,1 0,93 0,012 2,2 0,78 0,011 1,8

2000 Концентрация Хо6щ Вымывание | Са' 2,16 0,17 4,0 2,88 0,18 2,8 3,48 0,23 3,0 2,94 0,202 4,2 2,29 0,17 5,2 1,97 0,124 2,3

2001 Концентрация Хо6щ Вымывание | Са' 1,10 0,03 9,4 2,8 0,36 9,2 3,2 0,38 10,4 4,4 2,2 10,3 0,65 1,1 9,7 0,04 0,07 6,8

*Общеее проективное покрытие.

дит через весь почвенный профиль лизиметров (130 см), безвозвратно теряясь из почвы, загрязняя грунтовые воды и гидрографическую сеть. В последующие два-три года потери общего азота значительно снижаются в зависимости от общего проектного покрытия и возрастают по мере увеличения площади открытой поверхности почвы.

В сумме за четыре года потери общего азота с инфильтрацией при запашке бобово-злаковой дернины (с содержанием бобовых от 13,0 до 47,0 %) изменялись в пределах 3,912,0 кг/га1 (степень проективного покрытия 70,0 %). При запашке злаковой дернины объем потерь общего азота за четыре года значительно меньше (2,3-4,0 кг/га при SS % проективном покрытии почвы).

Потери кальция с инфильтрацией существенно увеличивались с возрастом травянистого покрова. В первый год посева злаковых трав по запаханной бобово-злаковой дернине с содержанием бобовых 13, 28 и 47 % потери кальция составили 14,8, 14,9 и 21^ кг/га, а в четвертый возросли до 94,0; 92,0 и 104,0 кг/га соответственно.

Отбор крупных корней отрицательно повлиял на объем вымывания кальция: за четыре года его потери составили 190 кг/га по запаханной бобово-злаковой дернине с плотностью покрытия 70,0 %. Суммарные потери кальция по злаковой запаханной дернине с такой же плотностью покрытия значительно ниже - 139 кг/ га. В год запашки злаковой дернины и посева трав инфильтрационные потери кальция были более значи-

'При анализе данных таблицы в тексте изучаемые параметры пересчитаны с г/м2 на кг/га.

тельны, чем при запашке бобово-злаковой дерниной (29,7 кг/га). Это обстоятельство свидетельствует о низкой степени усвояемости азота из дернины и корней злаковыми травостоями первого года их функционирования. При снижении общего проективного покрытия до SS % потери кальция с инфильтратом были максимальны как в первый год жизни трав (33,0 кг/га), так и за четыре года (20,0 кг/га).

Уменьшение мощности почвенной толщи в лизиметрах со 130 до 3S см потери азота, нитратов и кальция с инфильтраций существенно возрастают [S]. Например, содержание нитратов в грунтовых водах по запаханной злаковой дернине в год посева трав находилось в пределах 3,9-7,7 мг/л, а по бобово-злаковой дернине в интервале 6,S-12,1 мг/л. Примерно такое же содержание N-N03 было и в вариантах с запаханной злаковой дерниной (S,1-11,8 мг/л). На третий год функционирования трав, т.е. по мере уменьшения проектного покрытия почвы растениями, содержание N-N0q в инфильтрате заметно снижается. По-видимому, в этот период возрастают газообразные потери азота [S, 6].

Экспериментальные материалы свидетельствуют о достаточно высоком положительном влиянии запаханной бобово-злаковой дернины на урожайность сеяных злаковых травостоев и экономию азотных удобрений. В зависимости от содержания клевера в травостое (23,32 и 42 %) в запаханной фитомассе содержалось IIS, 147 и l63 кг/га азота. В результате минерализации запаханной органической массы потребление азота урожаем последующего злакового травостоя, созданного по этим фо-

нам, составило в среднем за четыре года S8,0; 62,0 и 67,0 кг/га. Со временем эффект последействия дернины снижается.

Литература

1. Муромцев Н.А. Мелиоративная гидрофизика почв. - Л.: Гидрометеоиз-дат, 1991. - 272 с.

2. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. - Л.: Гидрометеоиздат, 1965. Т. 2. - 663 с.

3. Харченко С.И. Гидрология мелиорированных земель. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 373 с.

4. Шишов Л.Л. Муромцев Н.А., Большаков В.А., Орлова Л.П. Исследование режима влаги и химических веществ в агроландшафтах южной тайги. - М.: Изд-во РАСХН, 2001. - 230 с.

5. Семенов Н.А., Муромцев Н.А., Аб-рамчик А.А. Инфильтрационный отток и потери азота на сеяных травостоях в зависимости от условий их формирования/ / Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. - М.: 2002, с. 39-43.

6. Коротков Б.И., Гречишников Н.Н. Вымывание питательных веществ на пастбищах//Химия в сельском хозяйстве, 1987, № 4, с. 19-22.

Influence of ploughed in sod cover on infiltration losses of chemical elements and yield of grasses

N.A. Semenov, N.A. Muromtsev, A.V. Shuravilin

Influence of ploughed in legume-cereals sod cover on yield of cereal herbage and cost saving for nitrogen fertilizers is investigated. Experiments have shown increase of grass' harvest and takeout of nitrogen by plants jointly with increase of legumes content in sod cover. Keywords: sod cover, legumes, nitrogen, infiltration flow.

u ф 2

ä

ф

S

(B ä

s

ф

CO IP

о о

(О

Ieiäiöiäea.p65

22.03.2009, 18:28

21