Влияние сильфии пронзеннолистной как предшественника на урожайность зерновых культур

Введение. Биологическая необходимость чередования сельскохозяйственных культур в севообороте вызывается их различным отношением к сорнякам, вредителям и болезням. Многолетние кормовые культуры являются ценными предшественниками для зерновых культур, так как позволяют улучшить стабильность работы агроэкосистемы, оказывают благоприятное фитосанитарное и мелиоративное воздействие на почву. Они, благодаря большой массе корней и подземных растительных остатков, хорошо влияют на структуру и физические свойства почв. На протяжении всего вегетационного периода транспортируют влагу и до минимума сокращают вымывание питательных веществ, способствуют хорошему очищению участка от сорняков [1–2].

Эффективность многолетних трав как предшественников будет зависеть от условий увлажнения, массы и состава корневых и по-укосных остатков, сроков и способов разделки дернины, зараженности посевов сорняками и других условий [2].

Однако за последние годы посевные площади под многолетними травами значительно сократились по ряду экономических и организационных причин. За счет внедрения в хозяйствах Западной Сибири новой высокопродуктивной многолетней кормовой культуры силосного направления сильфии пронзеннолистной воз-м ожно решение ряда проблемных вопросов, касающихся увеличения производства дешевых сочных кормов в регионе. Посевные площади этой культуры будут расти, так как это ценная в кормовом отношении культура, которая обладает высоким потенциалом урожайности и пластичности в отношении почвенных и климатических условий произрастания. Поэтому вопрос изучения сильфии как предшественника для основных зерновых культур считается не только актуальным, но и производственно необходимым.

Цель исследования. Изучение сильфии пронзеннолистной как предшественника для зерновых культур в лесостепной зоне Омской области.

Объект, условия и методы исследования. Исследования проводили в южной лесостепи Омской области на лугово-черноземной маломощной малогумусовой среднесуглинистой почве с содержанием гумуса в пахотном горизонте 3,4 %, легкогидролизуемого азота – 12 мг, подвижного фосфора – 284 мг и обменного калия – 225 мг на 1 кг почвы. Объектом исследования являлись старовозростные посевы сильфии пронзеннолистной, пшеница яровая (Омская 35) и ячмень (Омский голозерный 1). Годы исследований (2011–2013) существенно отличались по агроклиматическим условиям. Количество осадков за вегетационный период по годам варьировало от 168,0 до 219,0 мм, сумма активных температур – от 1863 до 2129 °С, ГТК – от 0,8 до 1,2.

Изучение проводилось на старовозрастном 12-летнем травостое сильфии и костреца безостого (контроль). Распашка старовозрастного костреца безостого (сорт СибНИИСхоз 189) проводилась плугом ПН-4-35 весной 10–15 мая, тогда как травостоя сильфии проводилась в годы исследований в три срока: весной – 10–15 мая, летом – 10–15 июля и осенью – 10–15 сентября. При летнем сроке распашки проводили два варианта запашки: первый – поукосные и корневые остатки первого укоса; второй – зеленая масса первого укоса сильфии. Тогда как при осеннем сроке распашки при первом варианте запашки заделывались поукосные и корневые остатки после учета первого и второго укоса сильфии, а при втором варианте запашки – ота- ва (зеленая масса) второго укоса. По изучаемым предшественникам высевались рядовым способом яровые зерновые культуры: пшеница (10–15 мая, норма высева 5,0 млн/га всхожих семян) и ячмень (15–20 мая, норма высева 4,5 млн/га). Уборку зерновых проводили однофазным способом в фазу полной спелости пшеницы 10–15 сентября и ячменя 25–30 августа. Учетная площадь делянок 10 м2, повторность в опыте четырехкратная. Учеты и наблюдения проводились в соответствии с рекомендациями ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса, анализ данных – по методике Б.А. Доспехова [3–4].

Результаты исследования. Исследования показали, что в 2011 г. под кострецом безостым в метровом слое почвы содержалось 116 мм продуктивной влаги, что по шкале С.А. Вериго и др. [5] соответствовало средней степени увлажнения (табл. 1). При распашке сильфии в летние сроки содержание влаги было на 16–20 мм больше, тогда как при весенней распашке её было всего 107 мм. В 2012 и 2013 гг. при весеннем сроке распашки сильфии содержание продуктивной влаги было 82,3–88,2 мм, т.е. удовлетворительное, что превосходило другие варианты опыта: на 4,1–11,9 мм вариант кострец безостый и на 1–12 мм летне-осенние сроки распашки поукосно-корневых остатков и сидерата. Наши данные показали: на вариантах, где осуществлялась запашка сидерата сильфии, в 2012 и 2013 гг. отмечается некоторое увеличение содержания продуктивной влаги в почве на 0,9–4,9 мм как при летнем, так и при осеннем сроке распашки.

Таблица 1

Динамика содержания продуктивной влаги в зависимости от предшественника и срока распашки по годам исследований, мм

Год	Слой почвы, см	Предшественник
		Кострец безостый (контроль)	Сильфия пронзеннолистная
			Срок распашки
			Весенняя	Летняя		Осенняя
				а	б	а	б
1	2	3	4	5	6	7	8
2011	0–20	25,0	25,4	24,1	26,7	35,0	33,1
	0–50	56,5	48,3	57,8	61,2	68,1	69,6
	0–100	116,2	107,5	136,2	134,8	133,5	131,2
2012	0–20	20,7	22,1	19,4	21,2	20,3	21,4
	0–50	40,3	47,7	38,0	41,4	39,8	43,8
	0–100	76,3	88,2	76,2	80,6	80, 3	85,2

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6	7	8
2013	0–20	24,7	27,6	25,3	26,6	25,7	26,1
	0–50	55,5	58,2	56,5	57,0	52,0	54,5
	0–100	78,2	82,3	80,4	81,3	79,2	80,8
В среднем	0–20	23,5	25,0	22,9	24,8	27,0	26,9
	0–50	50,8	51,4	50,8	53,2	53,3	56,0
	0–100	90,2	92,7	97,6	98,9	97,7	99,1

Примечание : а – запашка поукосных и корневых остатков; б – запашка зеленой массы и корневых остатков.

В метровом слое различия в запасах влаги в зависимости от предшественника и срока распашки были незначительные и варьировали от 90,2 мм после костреца до 99,1 мм при осеннем сроке запашки сидерата.

Плотность почвы оказывает существенное влияние на рост и развитие растений, так как с уплотнением почвы уменьшается общая пористость, а значит, уменьшается ее аэрация, вла-гоемкость и затрудняется распространение корней.

Плотность почвы в слое 0–10 см перед уборкой под кострецом безостым и сильфией прон-зеннолистной в среднем за годы исследований существенно не различалась и составляла 1,03–1,05 г/см3. Такие же незначительные различия наблюдались и в слое почвы 20–30 см – 1,11–1,14 г/см3, что соответствует оптимальным значениям для зерновых культур.

Однако на изучаемых предшественниках наблюдаем, что с годами почва становится плотнее. Так, под сильфией в 2011 году в слое 10–20 см плотность составляла 1,01 г/м3, тогда как к 2013 году она увеличилась на 0,19 г/м3 и по шкале Н.А. Качинского [6] оценивалась как уплотненная пашня. Аналогичная закономерность наблюдается и на контрольном варианте. Можно отметить, что кострец с увеличением продолжительности использования травостоя приводит к некоторому разрыхлению на 0,02– 0,1 г/см3 пахотного слоя (0–10 и 10–20 см) по сравнению с сильфией.

Масса корневых остатков и их распределение зависят от биологических особенностей культуры и продолжительности использования многолетних трав. На накопление и распределение корней, как показывают исследования, влияние оказывают биологические особенности культур. У сильфии пронзеннолистной по годам исследований большая часть боковых корней (1,7–2,2 т/га, или 36,2–46,0%) располагалась в слое почвы 0–10 см, тогда как с глубиной проникновения на 40 см их масса уменьшалась на 1,2–1,3 т/га (табл. 2). У костреца безостого наибольшая корневая масса находилась также в слое 0–10 см – 1,4–2,0 т/га, или 43,2–55,7 % от всей корневой массы в слое почвы 0–40 см. Однако у сильфии более мощные боковые корни способны проникать на большую глубину в слои почвы в отличие от костреца. Поэтому в слоях 10–20 и 20–30 см по годам исследований под сильфией пронзеннолистной корневая масса превосходила на 0,3–0,6 т/га.

По годам у сильфии и костреца наблюдалась прибавка корневых остатков за счет отрастания новых молодых корней. Так, у сильфии в 2011 году в слое 0–40 см масса составила 3,7 т/га, тогда как в 2013 году уже в 1,6 раз больше, или 6,1 т/га. По сравнению с кострецом безостым у сильфии прирост корней по годам на 1,2– 1,5 т/га выше.

Анализ корней многолетних трав на содержание элементов питания показал, что сильфия накапливала их в почве в виде корневых остатков меньше, чем кострец безостый: азота – на 34–51, фосфора – на 20–23 и калия на 44– 61 т/га (табл. 3).

Таблица 2

Слой почвы, см	Предшественник
	Кострец безостый (контроль)						Сильфия пронзеннолистная
	2011 г.		2012 г.		2013 г.		2011 г.		2012 г.		2013 г.
	т/га	%	т/га	%	т/га	%	т/га	%	т/га	%	т/га	%
0–10	1,4	55,7	1,7	47,3	2,0	43,2	1,7	46,0	1,9	39,6	2,2	36,2
10–20	0,6	24,0	0,8	23,7	1,1	23,8	0,9	24,5	1,2	25,0	1,7	27,8
20–30	0,3	12,4	0,6	16,8	0,9	19,6	0,7	19,2	1,0	20,8	1,3	21,3
30–40	0,2	7,9	0,4	12,2	0,6	13,4	0,4	10,3	0,7	14,6	0,9	14,7
0–40	2,5	100	3,6	100	4,6	100	3,7	100	4,8	100	6,1	100

Таблица 3

Предшественник, срок распашки		Элементы питания
		N	Р 2 О 5	K 2 O
Кострец безостый (контроль)		101	33	113
Сильфия	Весенняя распашка	50	10	52
пронзенно-	Летняя распашка	67	13	69
листная	Осенняя распашка	66	12	68

Масса корневых остатков (сухая масса) многолетних культур в почве

Содержание элементов питания в корнях многолетних трав в слое 0–40 см (в среднем за 3 года), кг/га

Особенно низкое содержание элементов питания в корнях сильфии было при весенней распашке: азота не более 50 кг/га, фосфора – 10 и калия 52 кг/га.

В среднем за три года исследований при летнем и осеннем сроке распашки сильфии с запашкой сидерата в почву поступило 7,9– 12,1 т/га абсолютно сухого органического вещества, содержащего 185,2–282,2 кг/га азота, 21,4–32,4 фосфора и 242,1–449,8 кг/га калия (табл. 4). Тогда как с поукосными и корневыми остатками при распашке сильфии как в летний, так и в осенний срок в почву поступило абсолютно сухого вещества в 13–30 раз меньше, а значит, и азота в 14–32 раза, фосфора в 14–29 и калия в 13–41 раз меньше. Причем при запашке сидерата в летний срок поступление элементов питания в почву было в 1,5–1,8 раза больше. Объясняется это тем, что сильфия пронзеннолистная наибольшую урожайность зеленой массы (63,9 т/га) формировала в первый укос, тогда как во второй (отава) урожайность зеленой массы снизилась на 23 %.

Таблица 4

Предшественник, срок распашки			Зеленая масса (сидерат)	Поукосные остатки	Опад	Абсолютно сухая масса	Поступление элементов питания, кг/га
							N	Р 2 О 5	K 2 O
			т/га
Сильфия пронзен-нолистная	Летняя распашка	а	-	3,2	-	0,6	13,4	1,5	17,6
		б	63,9	3,2	0,6	12,1	282,1	32,4	449,8
	Осенняя распашка	а	-	2,1	-	0,4	8,7	1,1	11,4
		б	49,4	2,1	0,4	7,9	185,2	21,4	242,1

Примечание : а – запашка поукосных и корневых остатков; б – запашка зеленой массы и корневых остатков.

Поступление элементов питания в почву с сидератом и растительными остатками сильфии (в среднем за 3 года)

Разные сроки распашки пласта сильфии пронзеннолистной повлияли на биометрические показатели и засоренность посева зерновых культур. Засоренность посева зерновых оценивалась как средняя: пшеницы – 11–12 %, ячменя – 12–13 % при посеве этих культур после сильфии, что на – 2–4 % меньше, чем после костреца безостого (табл. 5).

В ходе исследования было выявлено, что несколько лучшие биометрические показатели пшеница имела при весенней и летней распашке пласта сильфии, высота растений составила 58–59 см, а густота стеблестоя 252–256 побе-гов/м2. В среднем за два года при весеннем сроке распашки пшеница формировала достоверно большую урожайность зерна (2,15 т/га), тогда как при осенних сроках распашки урожайность зерна была существенно меньше (на 0,3– 0,4 т/га). Контрольный вариант по урожайности зерна пшеницы уступал весеннему сроку распашки сильфии на 27,9 %. Это во многом объясняется тем, что на данном варианте пшеница формировала более низкорослый (не более 55 см) и разреженный стеблестой (густота не более 250 побегов/м2) при наибольшей засоренности (15%). При летнем сроке запашки зеленой массы и корневых остатков (сидерата) урожайность зерна пшеницы была также одной из самых наибольших, но существенно уступала (на 0,05 т/га).

Таблица 5

Предшественник, срок распашки			Пшеница яровая				Ячмень
			)S CD 1— CD о- о CU 1— О CD m	of о i— CD M ® s 05 £ 2 CD 1_______	o'- CD О X CD О CD 05 CO	05 X a CD CO ё 2 о u 05 О о.	X CD 1— CD о- о 05 1— О CD m	о CD ® s 05 KO £ 2 CD 1_______	o'- CD О X X CD Q. О CD 05 CO	05 X CD CO ё 2 о u 05 ^ О о.
Кострец безостый (контроль)			55	250	15	1,68	58	226	15	1,30
Сильфия пронзен-нолистная	Весенняя распашка		58	255	12	2,15	64	229	13	1,62
	Летняя распашка	а	59	252	11	1,87	61	228	13	1,55
		б	58	256	12	2,10	63	230	13	1,70
	Осенняя распашка	а	55	250	11	1,75	61	227	12	1,45
		б	57	252	12	1,85	62	228	13	1,55
НСР 05						0,03				0,03

Примечание : а – запашка поукосных и корневых остатков; б – запашка зеленой массы и корневых остатков.

Биометрические показатели и урожайность зерновых культур в зависимости от предшественника (в среднем за 2 года)

Урожайность зерна ячменя была больше при летней распашке сильфии при запашке сидерата 1,70 т/га, при этом прибавка по сравнению с контролем составила 30 %, а в других вариантах относительно контроля – 19–25 %. Ячмень по предшественнику сильфия формировал бо- лее высокорослый стеблестой (61–64 см) с густотой 228–230 побегов/м2 и засоренностью посевов не более 12–13 %.

Выводы. Старовозрастные посевы сильфии пронзеннолистной можно рассматривать как хорошие предшественники для зерновых куль- тур. Причем лучше их возделывать после силь-фии пронзеннолистной весеннего срока распашки и летнего срока при запашке зеленой массы и корневых остатков, что позволяет повышать урожайность яровой пшеницы на 25,0– 27,9 % и ячменя на 24,6–30,0 % по сравнению с предшественником – кострец безостый. Использование сильфии пронзеннолистной в качестве сидерата позволяет запахивать от 49,4 до 63,9 т/га зеленой массы, что обеспечивает поступление в почву от 7,9 до 12,1 т/га сухого органического вещества и при разложении биомассы сидерата возврат в почву 185,2– 282,1 кг/га азота, 21,4 –32,4 кг/га фосфора и 242,1– 449,8 кг/га калия.