АГРОХИМИЯ, 2015, № 2, с. 52-63
УДК 631.524.84:633.2:631.459(-925.11)
ПРОДУКТИВНОСТЬ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛУГОВЫХ ТРАВ НА ЭРОДИРОВАННЫХ ПОЧВАХ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
© 2015 г. В. М. Назарюк, М. И. Кленова, Ф. Р. Калимуллина
Институт почвоведения и агрохимии 630090 Новосибирск, просп. акад. Лаврентьева, 8/2, Россия E-mail: fliura.kalimullina@yandex.ru
Поступила в редакцию 16.10.2014 г.
Показана роль условий вегетационного периода и типа эродированных почв в формировании биопродуктивности луговых трав. Выявлена связь между степенью эродированности и характером изменения химического состава луговых трав в связи со спецификой ландшафтной среды. Ключевые слова: продуктивность, химический состав, луговые травы, эродированные почвы, лесостепная зона Западной Сибири.
ВВЕДЕНИЕ
Валовые сборы продукции растений во многом зависят от эродированности почв, площадь которых достигла значительных размеров. Только на территории Алтайского края, Новосибирской и Томской обл. из 11480 тыс. га свыше 50% пашни приходится на пахотные почвы, расположенные на склонах крутизной до 10° [1]. Значительная часть эрозионно-опасных земель расположена в условиях Присалаирской дренированной равнины и Приобья, где присутствует значительная расчлененность территории и сильный плоскостной смыв [2]. Сохранение растительного покрова на подверженных водной эрозии (смытых) почвах способствует улучшению водного и пищевого режимов и активизации ростовых процессов на достаточно высоком уровне [3, 4]. Поскольку в растительном покрове доминируют многолетние травы, идущие на корм животных, важно знать, как изменяется не только синтез биомассы, но и ее химический состав в зависимости от погодных условий, типа почвы и степени их эродирован-ности.
Установлено, что на продуктивность многолетних трав и качество урожая влияют погодные условия [5], тип почвы и ее состояние, а также другие регулируемые и нерегулируемые факторы [6]. Показано, что в условиях богары урожайность, например, многолетних трав даже в пределах одной почвенно-климатической зоны изменяется в значительных пределах, что требует
разработки адаптированной системы удобрения к конкретным условиям среды [7, 8]. Показано, что под влиянием эрозии продуктивность растений изменяется еще больше. На среднеэродирован-ном черноземе выщелоченном по сравнению с неэродированным продуктивность луговых трав в полевых условиях снизилась в 1.8 раза, одновременно уменьшилось содержание общего азота и вынос этого элемента надземной биомассой [9]. Выявлено [10], что при выращивании растений в модельных опытах в равных гидротермических условиях урожай зерновых культур на этом же типе почв в сумме за 6 лет снизился в 1.2 раза, содержание азота и зольных элементов в надземной биомассе незначительно менялось в вариантах с различной степенью смытости почвы. Несмотря на имеющиеся результаты, отметим, что систематических исследований, касающихся продуктивности растений и их химического состава на разных типах эродированных почв, проведено крайне недостаточно.
Цель работы - изучить продуктивность и химический состав растений на основных типах почв Западной Сибири, трансформированных в результате процессов водной эрозии.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Полевые исследования проводили в Новосибирской обл. в Черепановском (Новосибирское Приобье), Искитимском и Тогучинском р-нах (территория Присалаирья, юго-восток Западно-
Сибирской равнины). Объекты исследования -серая лесная среднесуглинистая среднемощная почва (склон юго-западной экспозиции), чернозем опод золенный тяжело суглинистый (склон юго-западной экспозиции), чернозем выщелоченный среднемощный тяжелосуглинистый (склон северо-восточной экспозиции) и черноземно-луговые среднемощные тяжелосуглинистые почвы (склон северо-восточной экспозиции) различной степени эродированности. Содержание общего гумуса и валового азота в серой лесной несмытой (неэро-дированной) почве составило соответственно 5.6 и 0.18%, среднесмытой (среднеэродированной) -2.9 и 0.13%, черноземе оподзоленном несмы-том - 6.5 и 0.25%, в среднесмытом - 3.8 и 0.17%, черноземе выщелоченном несмытом - 6.7 и 0.4%, среднесмытом - 2.7 и 0.15%, лугово-черноземной несмытой почве - 5.6 и 0.28%, среднесмытой -3.4 и 0.19%. Содержание подвижного фосфора и обменного калия в серой лесной несмытой почве составило соответственно 16.6 и 16.7, среднесмытой - 17.0 и 14.7, черноземе оподзоленном несмытом - 32.4 и 25.4, среднесмытом - 17.8 и 22.0, черноземе выщелоченном несмытом - 10.1 и 20.0, среднесмытом - 17.8 и 22.0, черноземно-луговой несмытой почве - 30.9 и 14.5, среднесмытой -15.6 и 9.5 мг/100 г. Величина рН была в пределах от слабокислой до близкой к нейтральной.
На намытой лугово-черноземной почве, сформированной на катене, изучали продуктивность растений по степени ее намытости: начало намытой площадки (слабонамытая почва), середина (средненамытая) и конец намытой площадки (сильнонамытая), примыкающей непосредственно к ручью (конец намытой почвенной площадки). Для изучения сравнительной оценки эффективного использования плодородия эродированных почв отбирали образцы многолетних трав на одних и тех же площадках в трех-, четырехкратной повторности. Продуктивность растений определяли с помощью рамки размером 50 х 50 см в период укосной спелости (15-20 июля). Содержание биогенных элементов в растениях определяли следующими методами: валовой углерод - на основе поправочного коэффициента (0.42), полученного экспериментальным путем для зеленой фитомас-сы [11], и (0.52) - углерода белков [12]; общий азот - после мокрого озоления по Кьельдалю, в расчетах количества сырого протеина учитывали величину содержания общего азота, умноженную на коэффициент 6.25. Фосфор определяли колориметрическим методом, калий, кальций и магний -методом атомно-адсорбционной спектрофотомет-рии. Зольность в растениях определяли весовым методом после сухого озоления в фарфоровых
тиглях в муфельной печи. Содержание безазотистого органического вещества (БОВ) находили по разнице между величиной сухой биомассы и содержанием сырого протеина и золы. Заметим, что величина БОВ несколько больше, чем безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ), поскольку в последнем случае экстрагируется лишь часть безазотистых органических веществ.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Различные погодные и почвенно-агрохимиче-ские условия сказались на продуктивности луговых трав неоднозначно (табл. 1). Она в значительной мере зависела от гидротермических условий, типа почвы, ее смытости и складывающегося в итоге пищевого режима. Значительные различия наблюдали в погодных условиях по годам. Вегетационный период 2005 г. отличался острым недостатком влаги в первую половину вегетации растений, вторая половина по количеству осадков и температурному режиму была характерной для данного региона. Накопление сухой биомассы было невысоким. Гидротермические условия 2006 г. были весьма жесткими по обеспеченности растений теплом и влагой в течение всего вегетационного периода, характерными для засухи. Это отразилось на продуктивности луговых трав, она была самой низкой среди исследованных периодов. Наиболее благоприятным по тепло- и влаго-обеспеченности был 2007 г., в котором получена максимальная урожайность луговых трав.
В условиях рискованного земледелия важную роль в синтезе биомассы играет тип почвы, отличающийся тепловыми, водно-физическими и физико-химическими свойствами [13]. В проведенных опытах наименьшую продуктивность луговых трав наблюдали на серой лесной почве, значительно большую - на черноземно-луговой и на черноземе оподзоленном. Максимальная продуктивность луговых трав была сформирована на черноземе выщелоченном. В среднем за 3 года на весьма бедной по плодородию серой лесной почве был получен урожай трав »300 г/м2, в то же время на более богатом черноземе выщелоченном - примерно в 2 раза больше. По суммарному накоплению биомассы несмытые почвы распределились в следующем ряду: чернозем выщелоченный > чернозем оподзоленный > черноземно-луговая > серая лесная почва.
Смытость почвы оказала существенное влияние на формирование биомассы луговых трав на всех изученных типах почв. Она была значительно меньше на среднесмытых почвах по сравне-
Таблица 1. Продуктивность луговых трав на смытых почвах
Почва Степень эродиро-ванности 2005 г. 2006 г. 2007 г. В среднем за 3 года
Серая лесная а 272 199 416 296
б 73 78 120 96
199 155 499 284
Чернозем а 492 376 637 502
оподзоленный б 41 32 65 49
201 121 416 246
Чернозем а 652 338 985 658
выщелоченный б 30 47 33 34
199 158 323 227
Черноземно-луговая а 336 437 599 457
б 54 24 26 32
181 106 155 147
нср05 22 16 35
Примечания. 1. а - несмытая, б - среднесмытая почва. То же в табл. 2, 3. 2. Над чертой - % от биомассы растений на несмытой почве, под чертой и для несмытой почвы - г/м2.
нию с несмытыми. Особенно большие различия в продуктивности растений отмечены на черноземе выщелоченном и черноземно-луговой почве, что связано с ухудшением водного и пищевого режимов.
На серой лесной почве заметные различия в продуктивности луговых трав наблюдали в разные годы. В условиях 2007 г. на среднесмытой почве урожайность была даже достоверно больше, чем на несмытой. Это связано с тем, что на почвах, обедненных гумусом, лучше развивались бобовые культуры: горошек мышиный (Vicia cracca L.), люцерна серповидная (Medicago falcate L.) и на особо увлажненных понижениях -клевер луговой (Trifolium pretense L.). Известно, что бобовые растения существенно обогащают почвы биологическим азотом, улучшая их азотный режим, и тем самым повышают продуктивность злаковых культур. Роль бобовых растений на малоплодородных почвах отмечена в ряде работ [14, 15]. В данном опыте на эродированных почвах доминантными видами злаковых культур являлись кострец безостый (Bromus inermis L.), ежа сборная (Dactylis glomerata L.), тимофеевка луговая (Phleum pratense L.), дополняющими -пырей ползучий (Agropyron repens L.), овсяница луговая (Festucapratense Huds.), из разнотравья -одуванчик обыкновенный (Taraxacum vulgare L.), осот полевой (Sonchus arvensisd L.)
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.