Development zakustarennyh land by results of modeling in lysimeters

Cover Page

Abstract


Powered results of experiments on the effect of lysimetric plowing tree and shrub biomass in the sod-podzolic medium loamy soil on yield, nutrients concentration and accumulation of biochemicals substances in aboveground mass sowns grasses fourth to seventh year of use. Studied the formation of productivity of perennial grasses, the loss of nutrients - nitrogen, phosphorus, potassium, calcium on the disapprove background and minerals fertilizers depending on the plowed biomass. The dynamics of the yield, the concentration of nutrients of plant nutrition (NPKCa) and their accumulation in the aboveground part of the sown cereal grass as for years, and an average of four years of research in natural fertility and minerals fertilizers. A comparative assessment of the yield, nutrients and biochemicals sown cereal disapproved herbage, compared with the control (arable land), which pointed to a significant shortfall in crop yields in versions with embedded biomass (shoots of willow, melkoles birch and aspen), an average of 15-20%. On fertilized sown cereal herbage compared with disapprove background herbs yield increased as the plow, and in making biomass - from 35 to 70%. The most optimals conditions for nitrogen absorption grasses over years and an average of 4 years, created when terminating bush aspen.

В Нечерноземной зоне Российской Федерации свыще 40 млн га пашни не используется в селькохозяйственном производстве. Эти земли начинают зарастать нежелательной растительностью. В первые 2-3 года происходит зарастание грубостебельными многолетними сорными травами, образующими мощную дернину. В последующие годы начинает развиваться древесно-кустарниковая растительность, и эти площади переходят в перелогии и залежи. Для их возврата в сельскохозяйственный оборот необходимо прежде всего провести оценку состояния растительного покрова каждого земельного участка, а затем разрабатываются технологические решения по его освоению. При освоении закустаренных залежных земель и их рекультивации необходимо разрабатывать экономически обоснованные технологии, которые включают заделку этой биомассы в нижнюю часть пахотного слоя с целью ее использования в качестве потенциального удобрения. Одним из технологических процессов освоения этих земель является его моделирование в лизиметрах. Ранее проведенными исследованиями [1-5] установлены некоторые закономерности формирования естественных и сеяных агрофитоценозов при освоении залежных земель. Во многих опубликованных работах [6-9] отличается снижение урожайности сеяных злаковых трав в первые годы после запашки биомассы древесно-кустарниковой растительности и обуславливающие их причины. Однако влияние биомассы на количественные и качественные показатели сеяных травостоев в процессе действия и последействия на них запаханной древесно-кустарниковой растительности практически не изучалось. Цель, объекты и методика исследовании. Целью исследований является оценка технологии заделанной в почву различных видов грубостебельной травянистой и древесно-кустарниковой растительности на залежных землях на основе моделирования в лизиметрах и установления ее влияния на урожайность сеяных злаковых трав, содержание питательных веществ в наземной массе травостоя и их потребление в зависимости от минеральных удобрений. Исследования проводились лизиметрическими методами [10] на монолитах ненарушенного сложения с применением стандартных и современных методик. В лизиметрах использовалась 8-летняя залежь дерново-подзолистой почвы, имеющая следующие агрохимические свойства: рНKCL - 5,2, содержание гумуса - 2,2%, гидролитическая кислотность - 2,66 мг-экв/100 г почвы, азот общий - 0,126%, P2O5 (подвижный) - 19,2 мг/100 г почвы, К2О (обменный) - 5,8 мг/100 г почвы. Опыт проводился с 2006 г. с запашкой 8-летних залежей и с заделкой различной биомассы. Контролем является пашня. После закладки опыта с заделкой в почву на глубине пахотного слоя 17-23 см в 2006 г. различной биомассы был произведен посев 07-09.05.2007 г. в качестве предварительной культуры райграс однолетний (сорт. Рапид), в 2008 г. - он же в качестве покровной культуры с посевом злаковой травосмеси 4 кг/га. Использование травостоя двухукосное. Наши исследования проводялись в 2011-2014 гг. с 4-7-летним пользованием травостоя. Опыт заложен по двухфакторной схеме: фактор «А» - травостой, фактор «В» - удобрения. В опыте изучалась дернина старосеяного луга и долголетняя залежь с порослью ивы, березы и осины. Злаковый травостой выращивался без удобрений и с минеральными удобрениями (NK). Повторность опыта 3-кратная. Результаты исследований. По годам исследований (2011-2014 гг.) урожайность злаковых травостоев изменялась по вариантому опыта в зависимости от различных факторов - травостой и удобрений (табл. 1). Так, в 2011 г. урожайность была значительно ниже, чем в другие годы, что является следствием природного фактора (экстремальные погодные условия периода вегетации 2011 г.) и соответствующей реакцией торможения ростовых процессов трав на эти условия, особенно в 2011 г. на второй год засухи, и антропогенных факторов - влияния удобрений, различных видов запаханной биомассы и не однозначной их трансформации в процессе не одинаковой их минерализации. Таблица 1 Урожайность сеяных злаковых трав за 2011-2014 гг., ц/га № варианта Вариант опыта Годы исследований Среднее за 2011-2014 гг. Травостой (фактор А) Удобрения (фактор B) 2011 2012 2013 2014 1 Консервация пашни (с 1 года) Без уд. 43,8 52 51,7 45,6 48,3 2 NPK 54,6 82,8 97,4 86,2 80,3 3 Долголетняя залежь (дернина луга) Без. уд. 45,9 54,2 46,7 47,4 48,6 4 NPK 60,4 77,8 91,3 85,7 78,8 5 Долголетняя залежь с порослью: Ивы Без уд. 41,5 44,2 53,8 46,4 46,5 6 NPK 57,7 72,3 76,2 74,6 70,2 7 Долголетняя залежь с мелколесьем березы Без уд. 40,8 45,3 67,8 66,8 55,2 8 NPK 60,1 75 75,1 73,4 70,9 9 Долголетняя залежь с мелколесьем осины Без уд. 30,7 35,2 47,6 65,7 44,8 10 NPK 66,9 92,7 92,4 89,3 85,4 НСР05 по фактору А 7,1 8,2 6,6 6,3 7,9 НСР05 по фактору B 8,4 9,6 7,3 6,8 8,7 НСР05 по взаимодействию факторов А и B 9,2 10,5 8,8 8,5 9,4 Полученные данные за 2011 г. показали, что на неудобряемом фоне наибольшая урожайность сеяных злаковых трав составляла 43.9 ц/га на долголетней залежи, а наименьшая - 30,7 ц/га на долголетней залежи с мелколесьем осины. На удобряемом фоне эти показатели соствественно составляли 66,9 ц/га в варианте с долголетней залежию и мелколесьем осины и 54,6 ц/га в контроле (консервация пашни). В целом, на неудобряемых травостоях в 2011 г. снижение урожайности сеяных злаковых трав по запаханной древесно-кустарниковой биомассы недобор составил 30-36%. Внесение удобрений способствовало снижению потерь на злаковом травостое в среднем на 34%, а их эффективность была минимальной. Следует отметить, что на четвертый год пользования сеяных многолетних злаковых трав (т.е., в 2011 г.) удобрения способствовали снижению потерь урожайности при заделке биомассы в почву. Также были ниже потери по заделке древесной массы, которые составили по осине 30%, иве - 34%, березе - 36%. Однако на неудобряемых фонах по сравнению с контролем (пашня - начало консервации) даже в среднем за 5 лет недобор урожайности трав на злаковых травостоях составил по иве - 11, березе - 12, осине - 19%. На удобряемых вариантах недобор составил по иве - 4, березе - 2% (по осине урожайность была на 2% больше, чем на контроле). Роль удобрений в последующие годы значительно возрастала. Закономерно и то, что в годы с неравномерным увлажнением и температурой (особенно весной и летом) при 2-укосном использовании полноценный корм (по урожайности и качеству) формируется в основном за счет 1-го укоса. По мере усиления степени минерализации запаханной в почву биомассы возрастает и степень доступности биогенных элементов в питании растений, следовательно, растет и величина урожая злаковых трав. В годы исследований наиболее высокая урожайность сеяных трав была получена в вегетационные периоды 2012 и 2013 г., которые отличались более высокой влагообеспечностью и благоприятным тепловым режимом для указанных травостоев. В 2012 г. урожайность трав без внесения удобрений изменялась в пределах 35,2 и 54,2 ц/га соотвественно в вариантах 9 и 3, а на фоне удобрений 72,3-92,7 ц/га (варианты 10 и 4). В 2013 г. показатели урожайности злаковых трав на неудобряемом фоне изменялись от 46,7 ц/га на долголетней залежи до 67,8 ц/га в варианте 7 с мелколесьем березы. На фоне внесения минеральных удобрений показатели урожайности трав варьировали от 75,1 ц/га в варианте 8 с мелколесьем березы до 97,4 ц/га в контроле (консервация пашни). Заметное снижение урожайности злаковых трав отмечалось в 2014 г. (на 7-й год использования), вегетационный период которого был очень теплым и сухим. В вариантах без удобрений урожайность злаковых трав была получена наименьшей в контроле (вариант 1) и составила 45,6 ц/га, а наибольшая - в варианте 7 с мелколесьем березы и достигла 66,8 ц/га. На фоне внесения минеральных удобрений урожайность увеличивалась в 1,1-1,9 раза. При этом наименьшая урожайность трав получена в варианте 8 с мелколесьем березы (73,4 ц/га), а наибольшая - в варианте 10 с мелколесьем осины (89,3 ц/га). В среднем за 4 года в вариантах опыта с травостоем без внесении удобрений урожайность сеяных злаковых трав изменялась в пределах 42,6-55,2 ц/га. В контроле (пашня) и в варианте 3 (дернина старасеяного луга) урожайность злаковых трав за четырехлетный период составила соответственно 48,3 и 48,6 ц/га, т.е. была примерно одинаковой. На фоне запашки биомассы древесно-кустарниковой растительности из ивы, березы и осины урожайность трав без удобрений соответственно составляла 46,5; 55,2 и 42,6 ц/га. Эти данные свидетельствуют о том, что без внесения удобрений наиболее низкая урожайность трав была получена на фоне запашки осины и была меньше контроля на 5,7 ц/га, или на 11,8%. Более высокая урожайность обеспечивалась при запашки березы, которая превышала контроль на 6,9 ц/га, или на 14,3%. Иная картина в изменении урожайности трав была выявлена на фоне внесения минеральных удобрений. Здесь в среднем за годы исследований урожайность трав изменялась в пределах 70,2-85,4 ц/га и была выше, чем на неудобряемом фоне, в 1,3-2,0 раза. При этом наименьшая урожайность злаковых трав была получена на фоне запашки мелколесья ивы и была меньшей контроля на 12,6%. Минеральные удобрения обеспечивали получения наиболее высокой урожайности трав при запашке биомассы из мелколесья осины. В среднем за 4 года урожайность трав была выше, чем на неудобряемом фоне, в 2 раза, а по сравнению с удобряемым контролем - на 5,1 ц/га, или на 6,4%. В целом, влияние удобрений ослабевает (снижается) по мере возрастания степени минерализации запаханной в почву биомассы и, следовательно, - усиления вследствие этого степени доступности высвобождающихся в процессе разложения биомассы элементов питания растений. Таким образом, эффективность удобрений ослабевает (снижается) по мере возрастания степени минерализации запаханной в почву биомассы и усиления степени доступности высвобождающихся в процессе разложения биомассы элементов питания растений. Варьирование величины урожая на неудобряемых травостоях при заделке в почву различной по видам биомассы зависело от содержания в ней потенциальных элементов питания растений. Удобрение сеяного злакового травостоя при заделке мелколесья осины было наиболее эффективным агротехнологическим приемом, который обеспечил прибавку урожая в среднем за 4 года в 2 раза и превосходил по урожайности пашню на 6,4%. Большой интерес представляют исследований о влиянии биомассы из древесно-кустарниковой растительности на концентрацию в корме сеяных трав NPKСа. Исследования показали, что в среднем за 4 года на контроле без внесения удобрений содержание (концентрация) азота в травостое было меньше, чем на удобряемом фоне. Наибольшее содержание азота в растениях в среднем за 4 года было зафиксировано в дернине луга с порослью осины. Его концентрация составила 2,01%. При этом наименьшая концентрация азота отмечалась в варианте 3 (дернина луга без удобрений) - 1,32% (табл. 2). Таблица 2 Концентрация N, P, K, Cа в среднем за 4 года исследований (2011-2014), % № варианта Вариант опыта Показатили Травостой (фактор А) Удобрения (фактор B) N P2O5 K2O СаО 1 Пашня Б/уд. 1,59 0,88 2,55 1,12 2 С удобр. NK 1,94 0,70 3,10 0,97 3 Залежь (дернина луга) Б/уд. 1,32 0,81 2,45 1,13 4 С удобр. NK 1,79 0,69 3,04 0,98 5 Залежь с порослью ивы Б/уд. 1,49 0,87 2,49 1,39 6 С удобр. NK 1,95 0,73 3,31 1,03 7 Залежь с мелколесьем березы Б/уд. 1,37 0,86 2,30 1,28 8 С удобр. NK 1,99 0,70 3,04 0,91 9 Залежь с мелколесьем осина Б/уд. 1,51 0,88 2,69 1,46 10 С удобр. NK 2,01 0,72 3,24 1,02 Концентрация фосфора в растениях на фоне ежегодного внесения азота и калия была ниже чем без внесения удобрений. То есть произошло резкое обеднение почвы подвижным фосфором. Следовательно, без внесения фосфорных удобрений при большом выносе P2O5 с урожаем потребность резко увеличивается, что указывает на то, что и в этих условиях возникает потребность в дополнительном фосфорном питании почвы. Внесение калийных удобрений в почву заметно повышала содержание K2O в растениях. При этом наиболее высокая концентрация K2O (3,31% в среднем за 4 года) установлена в варианте 6 - залежь с порослью ивы на фоне внесения калийных удобрений. Наименьший показатель концентрации калия (2,30%) характерен для варианта 7 - залежь с мелколесьем березы без удобрений. При внесении азотных и калийных удобрений (без фосфорных) содержание кальция в растениях снижалось. Если на неудобряемом фоне концентрация СаО в растений изменялась в зависимости от травостоя в пределах 1,12-1,46%, то при внесении NK-удобрений концентрация кальции снизилась до 0,91-1,03%. ВЫВОДЫ 1. Урожайность сеяных злаковых трав изменялась в зависимости от погодных условий вегетационного периода, особенности возделывания травостоя и внесения минеральных удобрений. Из четырех лет исследований наиболее засушливыми были 2011 и 2014 г., которые отличались низкой урожайностью трав. Наиболее благоприятные условия по тепло-влагообеспеченности для возделывания трав создавались в периоды вегетации 2012 и 2013 г. В среднем за 2011-2014 гг. на неудобряемом фоне наибольшая урожайность была получена на долголетней залежи с мелколесьем березы, а наименьшая - на долголетней залежи с мелколесьем осины (42,6 ц/га). При внесении минеральных удобрений урожайность сеяных злаковых трав в среднем за годы исследований увеличивалась в 1,1-2,0 раза. При этом наибольшая урожайность (85,4 ц/га в среднем за 4 года) получена на долголетней залежи с мелколесьем осины, а наименьшая - 70,2 ц/га на долголетней залежи с порослью ивы. 2. Концентрация биогенных элементов при возделывании сеяных злаковых трав на залежных землях с внесением биомассы из древесно-кустарниковой растительности увеличивалась по азоту и калию и снижалась по фосфору и кальцию при внесении только азотных и калийных удобрений. Следовательно, без внесения фосфорных удобрений при большом выносе P2O5 с урожаем потребность в фосфоре резко увеличивается, что указывает на необходимость внесения фосфорных удобрений в дерново-подзолистую почву. © Адико Япо Ив Оливье, Н.А. Семенов, А.В. Шуравилин, 2017

Yapo Olivier Adiko

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Author for correspondence.
Email: adikoivesolivier@yahoo.fr
Miklukho-Maklaya st., 6, Moscow, Russia, 117198

N A Semenov

Russian Academy of Agricultural Sciences, GNU “All-Russian Research Institute of forages of W.R. Williams”

Email: adikoivesolivier@yahoo.fr
Scientific town, Lobnya, Moscow region, Russia, 141005

A V Shuravilin

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: stanislavpiven@mail.ru
Miklukho-Maklaya st., 6, Moscow, Russia, 117198

Views

Abstract - 1053

PDF (Russian) - 62

PlumX


Copyright (c) 2017 Адико Я.О., Семенов Н.А., Шуравилин А.В.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.