Перспективы возделывания козлятника восточного (Galega orientalis Lam.) на подзолистых почвах средней тайги Западной Сибири (в условиях Ханты-Мансийского автономного округа - Югры)

Экстремальные климатические условия средней тайги Западной Сибири (низкие температуры воздуха с резкими суточными перепадами, короткий вегетационный сезон, промывной режим и наличие мерзлотных процессов в почве) сдерживают воспроизводство гумуса и ограничивают эффективное использование почвенных ресурсов региона. Для их сохранения и рационального использования одним из приоритетных направлений становится биологическое земледелие. В условиях интенсивно используемых техногенно нарушенных земель, к которым необходимо отнести территорию Западной Сибири, особенно остра необходимость интродукции растений, обладающих высокой экологической пластичностью и ценными биологическими свойствами. Перспективной культурой для решения данной проблемы в последние десятилетия является новая нетрадиционная бобовая культура – галега восточная, или козлятник восточный (Galega orien-talis Lam.,). Она отвечает не только вышеперечисленным требованиям, но при этом, обладая мощной корневой системой, высокой скоростью линей- ного роста и облиственностью, может применяться в озеленении города и обеспечить прочную кормовую базу для развития животноводства и охотовод-ства в регионе. Теоретические и практические вопросы интродукции галеги восточной в условиях Ханты-Мансийского автономного округа изучены слабо [1]. Цель наших исследований – оценить с учетом агрохимических показателей плодородия подзолистых почв продуктивность и кормовые достоинства козлятника восточного при его введении в культуру в условиях средней тайги Западной Сибири.

Количество выпавших осадков за исследуемые вегетационные периоды менялось от 144,6 мм (2013 г.) до 471 мм (2015 г.). Сумма эффективных температур ≥ 5˚С варьировала от 1347,25˚С до 1793,1˚С, температур выше 10˚С – от 1291,5˚С до 1597,3˚С. Вегетационный период 2013 г. характеризовался недостаточным поступлением осадков в почву и умеренными температурами. Сумма эффективных температур ≥10˚С составила 1597,3 ˚С, ГТК – 0,8. В период вегетации 2014 г. отмечено недостаточное поступление влаги с атмосферными осадками. ГТК составил 1,2, при норме 1,7, что указывает на низкую влагообеспеченность. Сумма эффективных температур ≥10˚С составила 1291,5˚С, недобор осадков – 10 % от нормы. Вегетационный сезон 2015 г. отличался от предшествующих годов исследования избыточным переувлажнением (ГТК – 2,6). Осадков выпало 741 мм, или 149 % от нормы при среднесуточной температуре воздуха 12,5˚С (норма 11,6 ˚С). Сумма эффективных температур выше 10˚С – 1576,5˚С.

Материал и методы

В почвенно-климатических условиях тайги Западной Сибири был заложен полевой опыт с сортом Гале (с 1988 г. включен в Государственный реестр РФ).

Исследования проведены в 2013–2015 гг. на опытном участке Сургутского государственного университета в пгт. Барсово (Сургутский район Ханты-Мансийского автономного округа – Югры (ХМАО-Югра) в 2013–2015 гг. Опыт заложен согласно следующей схеме: 1. Посев неинокулированных семян (Контроль); 2. Посев инокулированных Байкалом-ЭМ1 семян; 3. Посев неинокулированных семян козлятника под покров гороха.

Определение количества элементов питания (NPK) в слое почвы 0–40 см и кормовую оценку проводили по общепринятым методикам в аккредитованной (акт аккредитации № RA. RU. 21ПЧ23 от 19.08.2015) испытательной лаборатории ФГБУ «Станция агрохимической службы “Марийская”», г. Йошкар-Олы.

Исследуемый участок окультуренный, почва песчаная подзолистая с содержанием гумуса 5,63 % (по Тюрину), рН сол. – 5,21 (по методу ЦИНАО), сумма поглощенных оснований – 4,7 ммоль/100 г почвы (по Капенну), N-NH4 – 3,85 мг/ кг почвы (по ЦИНАО), N-NO3 – 129 мг/кг почвы (ионометрическим методом), P2O5 – 396,1 мг/ кг почвы (по Кирсанову), К2O – 66,5 мг/кг почвы (по Кирсанову). Агротехника возделывания козлятника восточного в ус- ловиях Сургутского района не изучена. Подготовка почвы, скарификация семян и посев проводились вручную. Норма высева 2,8 млн. всхожих семян/га. Глубина заделки семян при посеве на песчаных почвах 2–3 см [2, 3]. Предпосевная подготовка семян микробиологическим удобрением Байкал-ЭМ1 выполнена в соответствии с рекомендациями. В варианте опыта с бинарным посевом (козлятник с горохом) предпосевная подготовка семян не проводилась. В этом варианте опыта после окончания вегетации горох не убирался.

Делянки в опыте размещались сплошным методом. Общая посевная площадь делянок – 12 м2, учетная площадь делянки – 1 м2, общая учетная площадь – 4 м2. Опыт заложен в 4-кратной повторности. При выполнении исследований использованы общепринятые методики [4–6].

Учет урожая, отбор растительных и почвенных образцов козлятника восточного проведены в конце вегетационного сезона с установлением в течение 5 суток среднесуточной температуры воздуха ниже +5 ˚С. Во всех растительных образцах определялись: сырой протеин, сырая клетчатка и сырой жир, сырая зола, кальций и фосфор (методом спектроскопии в ближней инфракрасной области, ГОСТ 32040–2012), содержание влаги – (ГОСТ 54951–2012), легкогидролизуемые углеводы – (ГОСТ 26176–91 п. 2), калий – (пламенно-фотометрическим методом, ГОСТ 30504– 97), каротин – (ГОСТ 13496.17–95 п. 1). Сведения о кормовых единицах и обменной энергии в полученной массе козлятника определены расчетным способом.

Результаты и обсуждение

Содержание гумуса и питательных элементов в почве

Содержание гумуса. При возделывании козлятника восточного на подзолистой почве на третий год жизни культуры в пахотном горизонте (0–30 см) отмечен прирост гумуса (табл. 1).

Таблица 1

Динамика содержания гумуса и элементов питания в почве после возделывания козлятника в условиях интродукции(среднее за 2013–2015 гг.)

Table 1

Dynamics of humus and nutrients content in soil after Galega cultivation in introduction conditions (average for 2013–2015)

Вариант опыта	Год жизни	Гумус, %	Кислотность солевой вытяжки, ед. рН	Массовая доля фосфора, мг/кг	Массовая доля калия, мг/кг
Исходные показатели почвы до посева		5,3	4,0	382,0	30
Контроль	1	5,3	4,0	382,2	30
	2	3,2	4,4	437,0	24
	3	5,0	4,2	300,0	< 50
Инокуляция семян Байкалом – ЭМ1	1	5,0	4,0	374,2	33
	2	4,0	5,3	375,0	21
	3	7,4	4,3	374,0	< 50
Посев семян под покров гороха	1	4,1	4,3	255,3	52
	2	4,2	4,4	386,0	31
	3	6,0	4,2	293,0	< 50
НСР 05	1	0,1	0,48	0,35	-
	2	0,20	0,19	1,0	-
	3	0,18	0,28	1,1	-

Максимальный прирост гумуса в варианте с посевом инокулированных семян составил 40 % к фоновым значениям 2013 г. и 37 % – к контролю в 2015 г. Бинарный посев обеспечил увеличение содержания данного показателя в пахотном горизонте почвы только на 13 % к исходным данным и на 20 % – к контрольным показателям. В первый и второй года интродукции козлятника отмечено общее снижение гумуса в почве. Возможно, это связано с усилением микробной активности почвы под влиянием жизнедеятельности интродуцента.

Изучаемые приемы возделывания козлятника восточного за три года исследований существенно не повлияли на реакцию почвенного раствора. К концу вегетационного сезона 2013 г. содержание подвижных форм фосфора в почве по вариантам опыта были различными. Покровный посев козлятника в год посева растений привел к достоверному снижению уровня содержания подвижного фосфора на 33 % в сравнении с исходными показателями (382 мг/кг почвы) (ά > 0,05). Это, вероятнее всего, обусловлено более активным биологическим потреблением фосфора покровной культурой. На второй год вегетации по всем вариантам опыта отмечена тенденция к накоплению P 2 O 5 в пахотном горизонте. Особенно интенсивно этот процесс наблюдался при бинарном посеве козлятника с горохом. Содержание подвижной формы фосфора увеличилось на 51% (сравнение с осенью 2013 г.).

Существенных различий по содержанию обменного калия (К 2 О) в пахотном горизонте почвы в год посева в двух вариантах опыта (контрольный опыт и вариант с применением Байкала-ЭМ1) по сравнению с исходными показателями почвы не наблюдалось. Максимальное значение К 2 О отмечено при посеве интродуцента под покров гороха (52 мг/кг почвы). Вероятнее всего, это связано с усилением микробиологического процесса в этом варианте опыта. Начиная с 2014 г. в пахотном горизонте подзолистых почв прослеживается четкая тенденция к снижению содержания обменного калия.

В целом, можно сказать, что зеленая масса гороха в варианте с подсевом его под козлятник, способствовала увеличению подвижности калия и мобилизации его в пахотном горизонте уже в первый год жизни растений. При этом за счет повышения содержания гумуса эффект последействия подсева гороха отмечается и на второй год.

Наблюдения за ростом и развитием козлятника в 2013–2015 гг. позволили установить, что его урожайность при выращивании в условиях средней тайги Западной Сибири определяется в большей степени приемами возделывания и возрастом культуры (табл. 2).

В среднем за три года наблюдений максимальная высота козлятника, независимо от года жизни растений, отмечена в варианте с применением микробиологического удобрения Байкал-ЭМ1 для инокуляции семян – 17,51–133,4 см, что на 30– 87 % выше контрольных значений. Подсев дополнительного компонента гороха оказал отрицательное последействие на рост культуры в целом. В год посева в варианте опыта с применением Байкала-

ЭМ1 наблюдалось снижение всхожести семян растений на 30 % по сравнению с контрольными образцами (215 шт/м2). Это отразилось на снижении урожайности козлятника. Интенсивное побегообразование отмечено лишь со второго года жизни культуры: количество побегов увеличилось на 65 % (356 шт/м2) и в два раза (420 шт/м2) – к концу вегетации третьего года жизни в сравнении с контролем (216 и 204 шт/м2, соответственно). Анализ динамики густоты стеблевания козлятника выявил, что покровная культура (горох) оказала негативное влияние на развитие стеблестоя интродуцента. Последействие подсева гороха негативно повлияло на количество образовавшихся побегов козлятника как на второй, так и на третий годы вегетации. Так, в год посева густота стеблевания была в сравнении с контролем ниже на 24 %, во второй год – на 43 % и на 47 % – в 2015 г. По-видимому, это связано с тем, что козлятник – это светолюбивая культура, отрицательно реагирующая на затенение, особенно в год посева. В условиях затенения снижаются темпы роста и развития растений, что приводит к замедлению формирования корневой системы и ведет к гибели значительной части растений зимой. Следовательно, с первого года жизни травостоя между компонентами складывались определенные конкурентные взаимоотношения, это последействие проявилось в дальнейшем развитии растений.

С возрастом культуры урожайность козлятника восточного возрастала и за три года составила в контроле: 243 ц/га, в варианте с применением Бай-кала-ЭМ1 – 280 ц/га, при совместном посеве козлятника с горохом – 66,7 ц/га. Микробиологическое удобрение увеличило урожайность культуры на 15%, сухого вещества – на 11 % от контроля. Дополнительный бобовый компонент в сравнении с контрольными образцами снизил выход зеленой массы на 72,5 %, сухого вещества – на 71 %. В течение трех лет накопление надземной фитомассы козлятника за вегетационный период коррелировало с высотой растений ( r = 0,95–0,94, r² = 0,901–0,898).

Результаты наблюдений за ростом и развитием козлятника в культуре позволяют предположить, что дополнительный бобовый компонент горох еще в год посева оказал угнетающее влияние на рост и развитие интродуцента, вступив с ним в конкурентные взаимоотношения за ресурсы, что в последующем привело к снижению урожайности сырой и сухой массы козлятника восточного.

Питательная ценность культуры. При интродукции кормовой культуры в регион и определении эффективности возделывания культуры для вскармливания животным важное значение имеет оценка химического состава и питательной ценности получаемого корма. В среднем за 2013–2015 гг. установлено, что независимо от варианта опытов с увеличением года жизни травостоя козлятника восточного отмечается и увеличение питательной ценности культуры. Применение удобрения для инокуляции семян перед посевом способствовало увеличению на третий год жизни культуры содержания сырого протеина на 9 %, перевариваемого протеина – на 9,6 %, жира – на 6,8 %, золы – на 3,7 %, об-

Таблица 2

Высота и урожайность козлятника восточного в зависимости от возраста травостоя и приема возделывания в условиях интродукции (среднее за 2013–2015 гг.)

Table 2

Height and crop yield of Eastern Galega depending on the herbage age and cultivation methods in introduction conditions (average for 2013-2015)

Вариант опыта	Высота растений, см		Урожайность, ц/га
	среднее	± к контролю	зеленой массы / ± к контролю —1 сухой массы / ± к контролю
1-й год жизни
Контроль	13,52±1,46	0	140	39
Инокуляция семян Байкалом – ЭМ1	17,51±1,89*	+4,1	120 / + 20	32,4 / - 6,6
Посев семян под покров гороха	13,31±1,26	-0,09	70 / - 70	21 / - 187
НСР 05		0,12
2-й год жизни
Контроль	40,55 ±2,52	0	200	56,2
Инокуляция семян Байкалом – ЭМ1	75,83±2,53*	+34,75	250 / + 50	68 / + 11,8
Посев семян под покров гороха	22,00±3,23*	-18,45	70 / - 130	20,9 / - 35,3
НСР 05		2,62
3-й год жизни
Контроль	91,9 ±2,52	0	390	111,2
Инокуляция семян Байкалом – ЭМ1	133,4±2,53*	+41,5	470 / + 80	128,8 / + 17,6
Посев семян под покров гороха	42,3±3,23*	-49,6	60 / - 330	18 / - 93,2
НСР 05		2,37

Примечание. *Р ≤ 0,05 (*– значимость различий ά (альфа) < или – 0,05 между вариантами). Коэффициент надежности Р = 0,95.

Таблица 3

Питательная ценность биомассы козлятника восточного в зависимости от возраста травостоя и приема возделывания в условиях интродукции (среднее за 2013–2015 гг.)

Table 3

Nutritional value of Eastern Galega biomass depending on the herbage age and cultivation methods in introduction conditions (average for 2013–2015)

Вариант опыта Год жизни Содержание в сухой биомассе % г/кг в 1 кг Сырой протеин Сырой жир Сырая зола Сырая клетчатка Перевариваемый протеин Корм. ед. ОЭ, МДж Контроль 1 12,3 2,5 7,0 28 102 0,7 9,2 2 13,6 2,6 7,4 28 114 0,7 9,3 3 14,7 2,7 7,8 26 123 0,7 9,6 Инокуляция семян Байкалом-ЭМ1 1 14,4 2,7 7,5 28 120 0,7 9,2 2 14,0 2,6 7,2 26 114 0,7 9,6 3 16,2 2,9 8,1 23 136 0,8 10 Посев козлятника под покров гороха 1 13,9 2,7 7,4 27 116 0,7 9,5 2 13,4 2,5 7,2 28 112 0,7 9,3 3 14,0 2,7 7,5 24 117 0,8 9,8 менной энергии – на 0,4 МДж/кг и снижению в сравнении с контролем сырой клетчатки на 13 %, (табл. 3).

Содержание питательных веществ в козлятнике

Сырой протеин. Максимальное его содержание в сухой биомассе козлятника отмечено в варианте с применением Байкала-ЭМ1. В остальных вариантах опыта существенных различий по годам вегетации культуры не зарегистрировано. С увеличением возраста травостоя наблюдалась тенденция увеличения содержания сырого протеина и, следовательно, ценности кормов из козлятника восточного. Незначительное снижение данного показателя отмечено только в 2014 г., возможно, из-за недостаточной теплообеспеченности вегетационного сезона.

Сырой жир . Независимо от года жизни козлятника в изучаемых вариантах опыта его содержание находилось на одном уровне (2,5–2,9 %), а содержание сырой золы отвечало зоотехническим нормам дойных коров.

Сырая клетчатка . Значение этого показателя в корме более 28–30 % [7] приводит к снижению перевариваемости корма, способности растительными тканями удерживать воду и, в целом, к ухудшению кормовой ценности культуры. Биохимический анализ зеленой массы козлятника восточного показал, что на протяжении трех лет исследований во всех вариантах опыта содержание сырой клетчатки находилось в пределах нормы (23–28 %). На третий год жизни травостоя этот показатель снижался на 2–5 %. Минимальное значение сырой клетчатки наблюдалось в варианте с инокуляцией семян микробиологическим удобрением (23 %), что свидетельствует о положительном влиянии Байка-ла-ЭМ1 на питательную ценность корма.

Перевариваемый протеин. Максимальное его содержание характерно для биомассы козлятника восточного, выращенного из инокулированных семян. Данный показатель составил 114–136 г. на 1 кг сухой биомассы интродуцента, что в среднем на 10% выше контрольных значений. Отмечено так- же постоянное возрастание по годам содержания перевариваемого протеина в биомассе козлятника с контрольного варианта опыта – на 20,5 % и на 13% в варианте с применением Байкала-ЭМ1. Незначительное сокращение данного показателя в 2014 г. (второй год вегетации), а также снижение содержания сырого протеина авторы связывают с уменьшением теплообеспеченности вегетационного периода. Бинарный посев козлятника с горохом оказал положительное влияние и обеспечил только в год посева в сравнении с контролем (102 г/кг СВ) перевариваемого протеина на 14 г. В дальнейшем наблюдалось негативное последействие гороха на питательную ценность полученной биомассы. В целом за три года исследований инокуляция семян козлятника обеспечила содержание перевариваемого протеина 164 г/кг на 1 корм. ед. и в 1 МДж обменной энергии – 12,8 г. (норма для дойных коров 8–12 г), при контрольных значениях 161 и 12,0 г соответственно. Для биомассы, полученной с варианта совместного посева козлятника с горохом, данные показатели соответствовали значениям 153 и 12 г на 1 кг СВ.

Содержание кормовых единиц в 1 кг сухого вещества биомассы интродуцента за три года наблюдений составило 0,7–0,8 корм. ед., что свидетельствует о хороших кормовых достоинствах культуры.

Концентрация обменной энергии в среднем за все годы исследований составила по вариантам опыта в единице абсолютно сухого вещества биомассы козлятника 9,4–9,6 МДж/кг СВ. Наибольшие показатели отмечены на третий год вегетации в варианте с инокуляцией семян козлятника перед посевом – 10 МДж/кг (при контрольных значениях 9,6 Мдж/кг). В целом, анализ содержания питательных веществ в сухом веществе козлятника восточного показал, что биомасса козлятника, полученная в условиях средней тайги Западной Сибири, по химическому составу соответствует зоотехническим нормам кормления для дойных коров.

Заключение

Козлятник восточный может стать перспективной кормовой и почвоулучшающей культурой для возделывания на подзолистых почвах средней тайги Западной Сибири. Эту культуру отличает высокая экологическая пластичность к неблагоприятным условиям среды, высокая биологическая продуктивность и кормовые достоинства. Введение козлятника в культуру наиболее перспективно с использованием перед посевом для инокуляции семян микробиологического удобрения Байкал-ЭМ1. С накоплением растительных остатков в почве увеличивается содержание гумуса на 40 % (по отношению к фоновым значениям). Подкормка обеспечила увеличение урожайности зеленой массы козлятника (280 ц/га) на 15 %. Отмечено процентное увеличение и целый ряд других показателей: сухое вещество – 11%, сырой протеин – 9%, жир – 6,8%, зола – 3,7 %, перевариваемый протеин – 9,6 %. Обменная энергия увеличилась на 0,4 МДж/кг. В сравнении с контролем количество сырой клетчат- ки снизилось на 13 %. Подсев второго бобового компонента оказал угнетающее действие на рост и развитие козлятника восточного. Дополнительный бобовый компонент уменьшил выход зеленой массы интродуцента (66,7 ц/га) на 72,5 %, сухого вещества – на 71 %. Зеленая масса козлятника обладает высокой питательной ценностью и может использоваться для кормления животных с первого года вегетации интродуцента.