Агроэкологические основы формирования урожая донника при орошении в условиях Казахстанского Приаралья

Агроэкологическая обстановка орошаемых земель в Казахстанском Приаралье обусловлена, с одной стороны, ростом минерализации оросительных и грунтовых вод, а с другой – недостаточной дренированностью территории. В результате агромелиоративного обследования и наблюдений за уровенно-солевым режимом грунтовых вод было выявлено, что из 277 тыс. га инженерно-подготовленных орошаемых земель 80–85% засолены в средней и сильной степени, а 28 тыс. га вышли из оборота. Среди типов засоления наиболее часто встречаемые – хлоридно-сульфатное и сульфатное [1, 2].

Одним из способов улучшения и этапом биологической мелиорации таких вторично засоленных почв является возделывание устойчивых к засолению растений. К ним относится донник, возделываемый в рисовом севообороте.

По сравнению с другими культурами донник способен лучше усваивать питательные вещества из труднорастворимых почвенных соединений, усваивать и накапливать при помощи клубеньковых бактерий азот из воздуха. Поэтому донник малотребователен к плодородию почвы, хорошо растет на глинистых с низким содержанием гумуса, а также на засоленных почвах. Использование донника как сидеральной культуры приводит к усилению микробиологической активности, к самоочищению почвы от фитопатогенных грибов и повышению эффективного плодородия [3, 4, 5]. Однако в орошаемом земледелии донник практически не возделывают.

За период интенсификации товарного производства риса (1965–1990) в Казахстанском Приаралье значительно повысились применяемые дозы минеральных удобрений. В 1994– 2004 гг. количество вносимых удобрений резко снизилось из-за дороговизны. Так, объемы минеральных удобрений к уровню 1990 г. снизились в 2,5–3,8 раза, а органических удобрений в 360 раз. В результате на почвах рисового севооборота снизилось содержание гумуса на 25–35%, уменьшается содержание подвижных форм фосфора, азота, калия и микроэлемен-

тов. В этом аспекте посевы донника используются для накопления органических веществ и азота, для уничтожения злостных сорняков (биологический метод) и для ослабления негативного влияния засоления в рисовом севообороте (как фитомелиорант) [1, 2]. Цель работы – оптимизация доз и способов внесения минеральных удобрений на посевах донника с целью усовершенствования технологии его возделывания в условиях орошаемого земледелия Казахстанского Приаралья.

Методика исследования

Опыты проведены в 2007–2009 гг. на экспериментальной базе ТОО «Казахский научноисследовательский институт рисоводства» (Казахстан, Кызылорда). Объект исследования – донник желтый (Melilotus officinalis Desr.), сорт Сибирский желтый .

Почвы опытного участка староорошаемые, карбонатные, лугово-болотные гидроморфного ряда. В слое почвы 0–25 см содержание гумуса – 0,98–1,03%, общего азота (по Къель-далю) – 0,071–0,081%, общего фосфора – 0,053–0,092%, легкогидролизируемого азота (по Тюрину – Кононовой) – 28,7–33,4 мг/кг, подвижного фосфора (по Мачигину) – 23,6– 31,4 мг/кг, обменного калия (из вытяжки на фосфор с определением на пламенном фотометре) – 290 мг/кг почвы.

Предшественник – рис, площадь делянок – 100 м2, повторность опыта четырехкратная. Схема опытов следующая: 1. Без удобрения (контроль). 2. Р30. 3. Р60. 4. Р90. 5. Р120. 6. Р60 + навоз 20 т/га (Н). 7. Р60N30 кг/га д.в. В качестве азотного удобрения использованы сульфат аммония, фосфорного – суперфосфат гранулированный. Удобрения внесены до посева. Расположение делянок в первой повторности систематическое, второй – четвертой повторностях – рендомизированное. При закладке полевых опытов использованы общеизвестные методы [6]. Агротехника общепринятая для региона [7].

На широкорядных (с междурядьем 45–60 см) и изреженных посевах стебель донника грубеет и снижается качество кормов. С учетом этого и засоленности почвы в рисовом севообороте донник высевали с нормой 18 кг/га, способ сева – сплошной с междурядьем 15 см.

В условиях Казахстанского Приаралья донник желтый в диком виде растет повсеместно. Сорт донника Сибирский желтый возделывается с 1955–1960 гг. Наблюдения показывают, что без инокуляции семян в корнях донника хорошо развиваются клубеньковые бактерии. Поэтому инокуляции семян не проводилось.

Содержание в навозе основных элементов питания составляет в среднем: азота 0,5%, Р 2 О 5 – 0,3% и К 2 О – 0,6%. По усвояемости растениями за первый год элементы питания навоза неравноценны: наибольшей усвояемостью отличается калий (в среднем 65–70%), за ним следует фосфор (30–40%), на последнем месте азот (25–30%). С 20 т/га навоза в почву вносится в среднем: азота 100 кг, Р 2 О 5 – 40 кг, К 2 О – 120 кг. Из них усвояемых за первый год соответственно: азота 25–30 кг, фосфора 12–16 кг, калия 80–85 кг [8].

Результаты исследований

В результате нарушений экологических условий Приаралья в регионе усиливается ари-дизация климата и иссушающий эффект весенних ветров [1, 3]. Из изученных годов неблагоприятным является 2008-й, благоприятными 2007, 2009-й.

В условиях Казахстанского Приаралья, согласно схеме севооборота, посевы донника размещают после риса. В почвах чеков, где выращивался рис, влаги достаточно. Однако в результате иссушающего эффекта весенних ветров почва на глубине 1–3 см (глубина заделки семян донника) быстро высыхает. Это сильно отражается на всхожести семян донника, если весною (в марте, апреле) осадков выпадает очень мало [3]. Так, в неблагоприятный год (2008) количество растений донника по всходам было изреженным, в пределах 207–252 шт./м2, а всходов сорняков было в 2 раза меньше по сравнению с благоприятными годами (табл. 1).

В неблагоприятный 2008 г. в результате быстрого повышения температуры в марте иссушающий эффект ветра усилился. Это оказало сильное влияние на выживаемость всходов и рост донника. При внесении фосфорного удобрения (Р60–120 кг/га д.в.) выживаемость растений возросла. Количество растений донника в посеве, сохранившихся до 1-го укоса, было в пределах

220–252 шт./м2, при внесении Р60 + 20 т/га навоза количество сохранившихся растений еще больше – 261 шт./м2, а это способствовало повышению урожайности зеленой массы.

При внесении фосфорного удобрения в дозе Р90 кг/га д.в. в неблагоприятный 2008 г. урожайность зеленой массы донника выше по сравнению с вариантом Р60 кг/га. Однако окупаемость 1 кг д.в. удобрений зеленой массой донника оказалась более высокой при внесений Р60 кг/га (51,7 кг) по сравнению с вариантом Р90 кг/га (46,7 кг) и с другими вариантами.

После возделывания риса на полях севооборота возрастает количество сорняков, снижается плодородие, изменяются водный и пищевой режимы почвы. Так, в посеве донника, возделываемого после риса, встречаются сорняки из семейства маревых (лебеда и др.), которые более устойчивы к засолению почвы, а также просо крупноплодное (Echinochloa phyllopogon), рисовое и куриное (Echinochloa crussgalli L.), тростник обыкновенный (Phragmites comminis Тrin.), клубнекамыш (Scirpus maritimus). Из-за дороговизны современных гербицидов их мало применяют на посевах риса для борьбы с клубнекамышом и просянкой. В результате произошло массовое распространение этих злостных сорняков [1, 3].

2007 и 2009 гг. были благоприятными не только для роста и развития донника, но и для сорняков. Так, в 2007 г. на вариантах Р60, Р90, Р120 кг/га, Р60 + 20 т/га навоза количество клубнекамыша было в пределах 58–65 шт./м2, просянок – 36–48 шт./м2. Внесение азотного удобрения N30 кг/га на фоне Р60 способствовало большему сохранению названных сорняков.

Таблица 1

Влияние возрастающих доз удобрений на густоту стояния и урожайность донника (1-й укос на первом годе жизни)

Показатель	Доза удобрений, кг/га д.в.
	Без удобр. (контроль)	Р30	Р60	Р90	Р120	Р60 + Н	Р60N30
2007 г.
Количество растений донника перед 1-м укосом, шт./м2	468	488	507	493	514	535	503
Высота донника, см	59,3	71,8	90,3	92,4	94,7	104,3	95,6
Ветвление донника, шт./растений	5,8	7,6	13,8	14,5	13,8	15,2	14,1
Количество сорняков, всего, шт./м2 В том числе:	112	101	108	91	101	116	144
а) клубнекамыш	61	56	58	55	60	65	68
б) просянка	43	38	36	28	31	48	71
в) лебеда	8	7	14	8	10	9	5
Урожайность зеленой массы донника, ц/га	242	258	276	297	301	308	291
Урожайность зеленой массы сорняков, ц/га	86	70	68	61	70	89	99
Доля сорняков в составе общей урожайности, %	35,5	27,1	24,6	20,5	23,2	28,9	34,0
Окупаемость 1 кг д.в. удобр. зеленой массой донника, кг	–	53,3	56,7	61,1	49,2	54,9	54,4
НСР 05 : а) для количества растений донника – 11,8 шт./м		2; б) для высоты растений донника				– 4,7 см; в) для зеле-
ной массы донника – 3,2 ц/га
2008 г.
Количество растений донника перед 1-м укосом, шт./м2	207	220	241	252	230	261	235
Высота донника, см	33,8	49,1	61,2	66,3	62,4	70,5	65,1
Ветвление донника, шт./растений	3,5	4,8	7,1	8,3	8,0	9,2	6,8
Количество сорняков, всего, шт./м2 В том числе:	41	27	24	34	40	35	53
а) клубнекамыш	23	14	11	17	15	18	25
б) просянка	8	10	8	5	11	14	23
в) лебеда	10	3	5	12	14	3	5
Урожайность зеленой массы донника, ц/га	88	101	119	130	129	133	125

Окончание табл. 1

Показатель	Доза удобрений, кг/га д.в.
	Без удобр. (контроль)	Р30	Р60	Р90	Р120	Р60 + Н	Р60N30
Урожайность зеленой массы сорняков, ц/га	22,3	13,8	15,2	18,4	22,5	24,0	38,8
Доля сорняков в составе общей урожайности, %	25,3	13,7	12,8	14,2	17,4	18,0	31,0
Окупаемость 1 кг д.в. удобр. зеленой массой донника, кг	–	43,3	51,7	46,7	34,2	44,1	41,1
НСР 05 : а) для количества растений донника – 10,8 шт./м2; б) для высоты растений донника – 4,1 см; в) для зеленой массы донника – 5,3 ц/га
2009 г.
Количество растений донника перед 1-м укосом, шт./м2	471	496	503	581	590	603	531
Высота донника, см	56,0	81,7	91,5	103,6	94,4	110,3	96,6
Ветвление донника, шт./растений	6,2	10,5	17,4	18,8	17,7	20,4	18,3
Количество сорняков, всего, шт./м2 В том числе: а)    клубнекамыш б)    просянка в)    лебеда	97 56 38 3	95 48 41 6	88 51 33 4	91 45 36 10	85 38 40 7	112 61 45 6	129 65 58 8
Урожайность зеленой массы донника, ц/га	254	268	287	312	315	318	307
Урожайность зеленой массы сорняков, ц/га	77	69	58	67	69	84	91
Доля сорняков в составе общей урожайности, %	30,3	25,7	20,2	21,5	19,7	26,4	29,6
Окупаемость 1 кг д.в. удобр. зеленой массой донника, кг	–	46,7	55,0	64,4	50,8	62,7	58,8
НСР 05 : а) для количества растений донника – 12,2 шт./м2; б) для высоты растений донника – 3,6 см; в) для зеленой массы донника – 4,4 ц/га

В условиях Казахстанского Приаралья на формирование высокопродуктивных агроценозов донника в первый год жизни значительное влияние оказывают дозы и способы внесения минеральных и органических удобрений, наличие осадков рано весною (март, апрель) и умеренная температура воздуха, т.е. взаимодействия NP и гидротермических условий [3]. Так, в 2007 и 2009 гг. варианты Р90 и Р60 + навоз оказались благоприятными для сохранения, роста и развития донника, высота, ветвление растения были больше и сформировался высокий урожай зеленой массы. Увеличение дозы фосфорного удобрения до Р120 кг/га не способствовало повышению этих показателей и урожайности.

На вариантах Р90 кг/га и Р60 + навоз показатели роста растений оказались выше в 2007 г. на 55,8–75,8%, в 2009 г. – на 85,0–97,0%, а в неблагоприятном 2008 г. – на 96,1% и в 2,08 раза; ветвление в 2,5–3,3 раза больше по сравнению с показателем контрольного (без удобрения) варианта. На 105–110-й день после всходов в агроценозе донника произошло полное покрытие поверхности почвы растительным покровом. В это время и сорняки достигли определенной высоты. Так, высота просянок была 88,1–115,6 см, клубнекамыша – 78,4–95,3 см, лебеды – 131–138 см.

В результате доля биомассы сорняков в общей урожайности зеленой массы при 1-м укосе на вариантах Р60, Р90 кг/га составляла 20,5–24,6%, на варианте Р60 + навоз – 26,4–28,9%, на варианте без удобрения (контроль) – 30,3–35,5%, т.е. чем меньше высота донника, тем лучше развивались сорняки.

При этом следует отметить, что внесение N30 кг/га на фоне Р60 кг/га и 20 т/га навоза стимулировало сохраняемость и рост сорняков – просянок и клубнекамыша.

В благоприятные (2007, 2009) годы окупаемость 1 кг д.в. удобрений зеленой массы донника была больше на варианте Р90 (61,1–64,4 кг), чем на варианте Р60 (55,0–56,7 кг). На вариантах внесения Р120 кг/га, Р60 + 20 т/га навоза и Р60N30 окупаемость 1 кг д.в. удобрений была еще меньше. Следовательно, на засоленных почвах рисового севооборота в неблагоприятные годы внесение под посевы донника фосфорных удобрений в дозе Р60 кг/га и в благоприятные годы – Р90 кг/га является оптимальным для формирования высокопродуктивных посевов и получения наибольших урожаев зеленой массы.

Результаты опыта показывают, что на засоленных почвах рисового севооборота в благоприятные (2007, 2009) и в неблагоприятные (2008) годы внесение фосфорных удобрений в дозе Р30 кг/га д.в. для роста и развития донника оказалось недостаточным. При внесении фосфорных удобрений в дозе Р30 кг/га д.в. высота растений донника в благоприятные (2007, 2009) годы была меньше на 10,7–20,5%, ветвление – на 39,7–44,8% и урожайность – на 6,3– 6,6% по сравнению с вариантом Р60 кг/га, а по сравнению с вариантом Р90 кг/га соответственно на 21,2–22,3; 44,2–47,6 и 13,2–14,2% меньше. В неблагоприятном 2008 г. эти показатели были еще меньше.

По результатам многолетних исследований академика Е.П. Алешина [9], на засоленных и бедных гумусом почвах рисового севооборота фосфорные удобрения снижают негативные влияния засоления и рекомендуется увеличить дозу фосфорных удобрений. Доза фосфорного удобрения Р30 кг/га д.в. оказалась менее эффективной на засоленных почвах.

Таблица 2

Влияние возрастающих доз удобрений на рост растений донника после первого укоса

Показатель	Доза удобрения, кг/га д.в.
	Без удобр. (контроль)	Р60	Р90	Р120	Р60+Н	Р60N30
На 36-й день после укоса
Высота донника, см	58,1	63,8	69,4	69,0	74,4	73,0
Ветвление первого порядка, шт./стебель	8,4	8,5	9,2	9,8	10,1	8,4
Ветвление второго порядка, шт./стебель	0,8	0,8	1,8	1,8	2,1	1,5
На 52-й день после укоса
Высота донника, см	80,8	94,5	106,2	106,2	111,6	114,5
Ветвление первого порядка, шт./стебель	18,0	20,5	22,0	21,7	23,0	24,5
Ветвление второго порядка, шт./стебель	3,6	3,6	5,4	4,6	5,8	6,8

Другая закономерность наблюдалась после укоса посева донника (табл. 2). Так, после первого укоса донник рос сначала медленно, затем быстро. На 36-й день после первого укоса на вариантах Р90, Р120, Р60 + 20 т/га навоза, Р60N30 кг/га д.в. высота донника достигла 63,8–74,4 см, ветвление – 8,5–10,1 шт./стебель, а сорняки (просянки, клубнекамыш, лебеда) практически не росли. На 52-й день после укоса высота растений донника на вариантах Р90, Р120, Р60 + Н, Р60N30 кг/га достигла 106,3–114,5 см, ветвление первого порядка 21,7– 24,5 шт./стебель, ветвление второго порядка 4,6–6,8 шт./стебель. Произошло полное покрытие поверхности почвы растением донника. В это время корневая система донника углубляется до 80–100 см и доходит до влажного слоя почвы. Благодаря этому донник хорошо противостоит высоким дневным июльским и августовским температурам (38–45ºС), иссушающему ветру, быстро растет, интенсивно накапливает биомассу. Корневая система донника иссушает поверхностный (0–30 см) слой почвы. Это оказывает отрицательное влияние на рост и развитие влаголюбивых сорняков – просянок и клубнекамыша, корневая система которых расположена в поверхностном горизонте (5–30 см). Высокий (106,2–114,5 см) расти- тельный покров донника полностью затеняет медленно растущие после укоса сорняки (просянка, клубнекамыш, лебеда) и значительно снижает их фотосинтез. В результате сорняки ослабляются, прекращают свой рост и уничтожаются высоким растительным покровом донника.

Известно, что порог вредоносности клубнекамыша на посевах риса составляет 19 шт./м2, просянок 45–48 шт./м2 [10, 11]. При такой засоренности посевов эти сорняки оказывают комплексное (совместное) негативное влияние и урожайность риса снижается на 10–15 ц/га [1]. А на посевах донника при внесении Р60–120 и Р60N30 кг/га д.в. засоренность посевов клубнекамышом в благоприятные годы достигла 55–68 шт./м2, а просянками – до 36– 71 шт./м2. Однако такое количество сорняков полностью уничтожено после 1-го укоса, на втором году жизни на высокопродуктивных агроценозах донника. Следовательно, фитосани-тарная роль донника достаточно высока и эту культуру следует размещать на полях (чеках), засоренных клубнекамышом и просянками.

Итак, агроэкологическая и фитосанитарная роль донника в рисовом севообороте достаточно высока, растение оказывает определенное влияние на процесс биологической мелиорации засоленных почв. Поэтому в условиях Казахстанского Приаралья надо ввести донник в рисовый, хлопковый и зерновой севообороты в качестве предшествующей и кормовой культуры, и в ближайшие годы необходимо увеличить площадь посева до 10–15 тыс. га.

Донник, оставляя большое количество корневых и пожнивных остатков, обогащает почву органическими веществами, оказывает благоприятное влияние на плодородие и улучшает физико-химические свойства почвы. При разложении корневых и пожнивных остатков донника в почве образуется дикумарин, вызывающий гибель почвообитающих вредителей и возбудителей болезни [4, 5, 12, 13, 14], особенно возбудителя болезни фузариозной корневой гнили [14]. Рис, хлопчатник, ранние зерновые (пшеница, ячмень, овес) культуры, возделываемые после донника, практически не болеют этой болезнью.