Влияние систем удобрения на разных фонах кислотности на урожайность и показатели качества зелёной массы вико-овсяной смеси

Вико-овсяная смесь – важнейшая кормовая смесь, возделываемая в хозяйствах, занимающихся молочным животноводством. Благодаря сочетанию бобового и злакового компонентов она способна обеспечить высокий уровень протеина в корме при хорошей биомассе.

Вместе с тем, поскольку в состав смеси входит бобовый компонент, данная культура способна накапливать биологический азот, за счет симбиотической азотфиксации вики ( Vicia sativa L.). И тем самым, способствует обеспечению элементом питания овса. По некоторым данным, вика может накапливать до 40-70 кг/га биологического азота [1].

Вико-овсяная смесь может накапливать до 15-18% сырого протеина, при урожайности до 10-15 т/га с.в. [2-4].

В исследованиях, проведенных в различных почвенно – климатических условиях Нечерноземной зоны (основного региона молочного животноводства), доказана высокая эффективность систем удобрения, увеличивающих урожайность посевов вико - овсяной смеси более чем в 2 раза [5-8].

Результаты полевых опытов в северной части Нечерноземной зоны, на дерново-подзолистой почве показали, что известкование слабокислой почвы увеличивает выход зеленой массы с единицы площади вико-овсяной смеси на 13%, по сравнению с фоном без известкования [2].

Стоит отметить, что часть данных, приведенных в настоящей работе, ранее анализировалась в вышеприведенном источнике.

Однако в большинстве приведенных исследований изучались или только системы с минеральными удобрениями, в сравнении с контролем (без удобрений), либо несколько систем удобрений, но на одном фоне кислотности.

Между темизвестно, что кислотность почвыоказываетзначительное воздействие на качественные показатели зеленой массы вико – овсяной смеси [9].

Стоит отметить, что большинство результатов, по изменению урожайности и качества зеленой массы вико - овсянной смеси, получено в опытах длительностью 2-3 года. Что не является достаточным временным промежутком, способным нивелировать влияние агрометеоусловий и оценить конкретное влияние непосредственно систем удобрения (или уровня плодородия почвы) [10].

Таким образом, цель исследования – оценка влияния систем удобрения на показатели качества вико – овсяной смеси на 2-х фонах кислотности пахотного слоя дерново-подзолистой почвы.

Объекты и методы исследования .

Исследования проводили на учебно-опытном поле ФГБОУ ВО «Вологодская ГМХА им. Н. В. Верещагина», в полевом длительном опыте, развернутом на 3 полях, с одинаковым чередованием культур в севообороте и системами удобрения.

В данной статье представлены результаты I и II ротаций севооборота.

Почва на участке опыта – дерново-подзолистая легкосуглинистая. Агрохимические параметры плодородия верхнего слоя почвы до закладки опыта были следующие: pHkcl – 5,1-5,2 ед. (слабокислая реакция среды), гидролитическая кислотность (Нг) –2,67 - 3,02 ммоль(экв.)/100 г. (близкие к нейтральным), сумма поглощенных оснований (S) – 13,8 – 15,7 ммоль(экв.)/100 г. (среднее содержание), содержание органического вещества - 2,77 -3,32 %, содержание фосфора (по Кирсанову) – 22,8-27,8 мг/100 г., содержание калия (по Кирсанову) – 12,0-13,1 мг/100 г. [11].

Вико – овсяная смесь была первой в севообороте, состоящем из следующих культур: вико-овсяная смесь – озимая пшеница – ячмень с подсевом клевера – клевер луговой – овес.

Сорт вики яровой в смеси «Льговская 22», сорт овса «Яков» (2020, 2022) и «Лев» (2015, 2016, 2017). Соотношение вика/овес в смеси составляло во все годы (%) – 40/60.

Площадь опытной делянки – 100 м2, учетной – 80 м2. Расположение вариантов опыта – систематическое.

В опыте изучали 4 системы удобрения (представленные дозы удобрений вносили под вико – овсяную смесь): 1) Органическую (навоз, 50 т/га) 2) Минеральную (N30P30K30) 3) 1-я органо-минеральная (навоз, 25 т/га +N15P15K15) 4) 2-я органо-минеральная (навоз, 50 т / га + N30P30K30).

Все системы удобрения исследовали на 2-х фонах кислотности: с внесением СаСО3 (известкование) – 5,7-5,9 ед. pHkcl и без применения карбоната кальция (без известкования) – 5,1 – 5,2 ед. pHkcl.

Таким образом, опыт двухфакторный: фактор А – известкование, фактор В – системы удобрения.

Учет урожайности проводили в фазе начала созревания нижних бобов у вики, с одновременным отбором зеленой массы на химический анализ.

Азот в образцах зеленой массы определяли методом Къельдаля (ГОСТ 13496.4—2019), в аккредитованной лаборатории ФГБУ ГЦАС «Вологодский». Азот в сырой протеин переводили при помощи коэффициента, равного 6,25. Содержание обменной энергии и кормовые единицы для зеленой массы однолетних трав рассчитывали в соответствии с уравнением, предложенным в «Методических указаниях для оценки качества и питательности кормов» [12].

Статистическую обработку данных проводили методом двухфакторного дисперсионного анализа при помощи статистического пакета MS Excel.

ГТК Селянинова вегетационного периода по годам исследования указаны в таблице 1.

Результаты и обсуждения.

Влияние систем удобрения и фона кислотности на урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси представлено в таблице 1.

Таблица 1 – Урожайность зеленой массы вико - овсяной смеси, в зависимости от систем удобрения и фона кислотности, т/га

Фактор В – системы удобрения Годы Погодные условия Фактор А 2015  2016 ГТК ГТК 1,4    1,1 – известкование 2017  2020  2022 ГТК   ГТК   ГТК 2,2     2,7     1,5 Среднее ГТК 2,0 1. Контроль (без удобрения) б/и 19,9 24,8 25,0 22,5 23,4 23,1 с/и 20,5 27,0 31,9 23,0 20,0 24,5 среднее 20,2 25,9 28,5 22,8 21,7 23,8 2.Органическая система б/и 25,6 31,2 31,7 28,1 26,7 28,7 с/и 26,2 34,3 38,8 29,7 26,1 31,0 среднее 25,9 32,8 35,3 28,9 26,4 29,9 3.Минеральная система б/и 27,5 30,4 34,9 33,8 28,0 30,9 с/и 30,8 32,8 40,3 35,5 26,4 33,2 среднее 29,2 31,6 37,6 34,7 27,2 32,1 4.1-я органо-минеральная система б/и 28,3 34,3 36,7 37,3 32,4 33,8 с/и 30,3 38,1 42,3 37,3 31,9 36,0 среднее 29,3 36,2 39,5 37,3 32,2 34,9 5.2-я органо-минеральная система б/и 39,2 37,0 38,6 45,6 31,0 38,3 с/и 41,1 42,7 45,7 48,5 33,5 42,3 среднее 40,2 39,9 42,2 47,1 32,3 40,3 НСР05 фактора А 1,6 1,5 1,4 Fф.

Известкованиеблагоприятновлиялонаурожайностьзеленоймассы, обеспечив прибавку урожайности в среднем по годам исследования на уровне 8%.

Стоит сказать, что в 2020 и 2022 гг., не удалось зафиксировать статистически значимое различие в уровне урожайности между фонами кислотности почвы. Наибольшее различие в урожайности зеленой массы смеси между фонами кислотности почвы зафиксировали в 2017 году – 19%.

Действие систем удобрения на урожайность зеленой массы было более выраженным, чем действие кислотности почвы. Так, в среднем за годы исследования, наибольшую прибавку урожая обеспечило применение 2 органо – минеральной системы удобрения (5 вариант): + 69% к варианту без удобрения (1 вариант, контроль).

Стоит отметить, что синергетический эффект от совместного применения органического и минерального удобрения проявлялся во все годы исследования, и в вариантах с органо – минеральными системами удобрения (4 и 5 вариант), урожайность всегда была стабильно выше, чем в вариантах, где минеральные и органические удобрения применяли раздельно (2 и 3 варианты).

Общеизвестно, что системы удобрения оказывают влияние на качественные характеристики культурных растений. Так, на уровень сырого протеина большое влияние оказывает обеспеченность растений азотом, уровень клетчатки в большинстве случаев не зависит от обеспеченности почвы питательными веществами, и скорее всего, определяется биологическими особенностями культур и погодными условиями [13,14,15]. Для более широкого обобщения влияния систем удобрения на некоторые качественные параметры зеленой массы, в таблице 2 приведены данные по 5 годам выращивания культуры.

Таблица 2 – Влияние систем удобрения и известкования на показатели качества зеленой массы вико-овсяной смеси

Фактор А-уровни кислот ности (pHkcl)	Статистичес кие пара метры	о; л S С Z о и а а 1- ю Z о о а ± > : m тЧ ф Ю ч^	Фактор В - Системы удобрения J z        z      k с        k с 2 Z Н               о 5        о 5 " Е Z      J Z      ® Ш Z      ® Ш Z .                ■                                       * Сырой протеин, %				Среднее по опыту
5,1-5,2 ед.	X min.	9,9	11,1	11,2	11,8	13,2	11,4
	X max.	17,4	18,9	18,8	18,6	18,8	18,5
	R	7,5	7,8	7,6	6,8	5,6	7,1
	X ср.	12,8	13,6	14,2	14,7	14,9	14,0
5,7-5,9 ед.	X min.	9,8	10,6	11,1	11,0	11,1	10,7
	X max.	16,3	16,3	19,9	15,9	18,6	17,4
	R	6,5	5,7	8,8	4,9	7,5	6,7
	X ср.	12,5	14,2	14,4	12,7	15,3	13,8
Ср. по фактору В.		12,7	13,9	14,3	13,7	15,1	-
Клетчатка, %

5,1-5,2 ед.	X min.	24,1	21,6	20,2	21,4	22,5	22,0
	X max.	32,8	34,5	34,8	33,6	33,5	33,8
	R	8,7	12,9	14,6	12,2	11,0	11,8
	X ср.	28,5	27,9	28,2	28,5	28,7	28,4
5,7-5,9 ед.	X min.	25,6	23,9	22,9	21,6	22,5	23,3
	X max.	32,1	33,4	34,2	37,7	36,1	34,7
	R	6,5	9,5	11,3	16,1	13,6	11,4
	X ср.	28,9	28,4	28,8	29,3	29,7	29,0
Ср. по фактору В.		28,7	28,2	28,5	28,9	29,2	-
Обменная энергия, Мдж
5,1-5,2 ед.	X min.	9,1	8,8	8,7	9,0	9,0	8,9
	X max.	10,7	11,1	11,4	11,1	11,0	11,1
	R	1,6	2,3	2,7	2,1	2,0	2,2
	X ср.	9,9	10,0	9,9	9,9	9,8	9,9
5,7-5,9 ед.	X min.	9,2	9,0	8,8	8,2	8,5	8,7
	X max.	10,3	10,7	10,9	11,1	11,0	10,8
	R	1,1	1,7	2,1	2,9	2,5	2,1
	X ср.	9,8	9,9	9,8	9,7	9,7	9,8
Ср. по фактору В.		9,9	9,9	9,9	9,8	9,8	-
Кормовые единицы, ед.
5,1-5,2 ед.	X min.	0,67	0,63	0,62	0,65	0,65	0,64
	X max.	0,92	1,00	1,05	1,01	0,97	0,99
	R	0,25	0,37	0,43	0,36	0,32	0,35
	Xср.	0,79	0,81	0,80	0,79	0,79	0,80
5,7-5,9 ед.	X min.	0,69	0,65	0,63	0,55	0,59	0,62
	X max.	0,87	0,93	0,96	1,00	0,97	0,95
	R	0,18	0,28	0,33	0,45	0,38	0,33
	Xср.	0,78	0,80	0,79	0,77	0,76	0,78
Ср. по фактору В.		0,78	0,80	0,79	0,78	0,77	-

Xmin. – минимальное значение за 5 лет, Xmax. – максимальное значение за 5 лет, Xср.

.                   – среднее, R – разма. х варьирования                       .

Как указано выше, уровень сырого протеина в большей степени зависит от обеспеченности азотом растений, и в опыте проявилось в увеличении показателя от варианта без удобрения (1 вариант) к варианту с максимальной дозой азота (5 вариант).

Различие в содержании сырого протеина между этими вариантами, в опыте составило: на неизвесткованном фоне -16% (относительные единицы), на фоне известкования – 22% (относительные единицы).

Причем, стоит отметить, что на фоне кислотности почвы с pHkcl 5,7 -5,9 ед., размах варьирования между крайними значениями показателя был ниже, чем на слабокислом фоне реакции почвенной среды (pHkcl 5,1 -5,2 ед.).

Данный факт может свидетельствовать о том, что на известкованном фоне, показатель сырого протеина в зеленой массе вико – овсяной смеси менее подвержен воздействию погодных условий или изменению технологии возделывания, а в большей степени определяется азотным питанием растений.

Что же касается содержания клетчатки, то в целом, на изменение показателя незначительно влияли как системы удобрения, так и фон кислотности почвы. Впрочем, стоит отметить, что размах варьирования параметра был выше, чем у показателя сырого протеин. Возможно, этот факт стоит интерпретировать как свидетельство того, что содержание клетчатки в зеленой массе вико – овсяной смеси в большей мере зависит от агрометеоусловий вегетационного периода, нежели от систем удобрения.

Параметры обменная энергия и кормовые единицы – производные от количества клетчатки и соответственно имеют такие же принципы изменения, как и указанный показатель.

Изменение показателей качества, представленных в таблице 2, под действием систем удобрения и реакции почвенной среды, должно быть связано с еще одним параметром, обеспечивающим связь показателей качества с урожайностью культур, который должен учитываться в практике сельскохозяйственного производства. В том числе и потому, что при высокой урожайности культуры присутствует т.н. «эффект разбавления» какого – либо параметра [16].

На рисунках 1 и 2 представлены результаты расчета такого показателя - сбор сырого протеина, по годам исследования, на 2-х фонах кислотности, в зависимости от систем удобрения.

Рисунок 1 – Влияние систем удобрения на сбор сырого протеина на неизвесткованном фоне (pHkcl – 5,1 – 5,2 ед.), планка погрешности - величина стандартного отклонения

Рисунок 2 – Влияние систем удобрения на сбор сырого протеина на известкованном фоне (pHkcl – 5,7 – 5,9 ед.), планка погрешности - величина стандартного отклонения

При сравнении влияния кислотности почвы на сбор сырого протеина, следует учитывать тот факт, что благоприятная реакция почвенной среды практически всегда увеличивает урожайность товарной (основной продукции), однако не всегда положительно влияет на качественный показатель. Данный факт вполне наглядно демонстрируют значения урожайности таблицы 1 и значения показателя сырого протеина таблицы 2.

Стоит отметить, что в 2016 году значения сбора сырого протеина были наибольшими, за весь период эксперимента. В первую очередь это связано с большим накоплением азота в зеленой массе растений, а во вторую – с урожайностью зеленой массы, которая в среднем составляла 33,2 т/га (см. табл.1).

Тем не менее, общая тенденция на увеличение сбора сырого протеина под влиянием снижения кислотности почвы (внесение СаСО3) проявлялась во все годы исследования, и в среднем за 5 лет, показатель на неизвесткованном фоне был на 11% ниже.

Еще одной наблюдаемой немаловажной тенденцией, проявившейся за 5 – летний период исследования, стало то, что на фоне известкования (рис. 2) применение органической, минеральной и 1 органо – минеральнойсистемыудобрения(2-4варианты) обеспечилопрактически равнозначный показатель сбора сырого протеина с единицы площади. Тогда как на неизвесткованном фоне (рис.1), различие между данными системами удобрения было более значимым.

Таким образом, можно предположить, что в условиях благоприятной реакции почвенной среды (pHkcl не менее 5,7 ед.) различия в уровне урожайности вико – овсяной смеси от обеспеченности почвенным питанием нивелируются большим накоплением азота в зеленой массе, и в результате, общий сбор сырого протеина незначительно зависит от системы удобрения при условии равнозначного внесения азота с удобрениями.

На рисунке 3 представлен показатель сбора сырого протеина в различных вариантах систем удобрения, в среднем по фонам кислотности.

Рисунок 3 – Влияние систем удобрения на сбор сырого протеина, в среднем по фонам кислотности почвы, планка погрешности - величина стандартного отклонения

При усреднении данных между фонами кислотности почвы по показателю, выявили, что наибольший сбор сырого протеина, вне зависимости от погодных условий, обеспечивает применение 2 органо – минеральной системы удобрения (5 вариант, навоз, 50 т/ га + Ы30Р30К30).

В среднем, за годы исследования, увеличение показателя по отношению к варианту контроль (без удобрения, 1 вариант) было двукратным.

Также стала более выраженная тенденция увеличения сбора сырого протеина от обеспеченности вико – овсяной смеси почвенным питанием и преимуществом совместного действия органических и минеральных удобрений (4 и 5 варианты).

Стоит также отметить факт незначительного преимущества минеральной системы удобрения над органической в увеличении сбора сырого протеина по отношению к варианту без удобрения. Так, в первом случае (минеральная система) в среднем по годам позволила увеличить показатель на 50%, аналогичный же показатель во втором случае (органическая система) составил 40%.

Выводы

По итогам длительного полевого опыта установлено, что изменение кислотности дерново – подзолистой легкосуглинистой почвы на 0,5-0,6 ед. pHkcl способствует увеличению зеленой массы вико - овсяной смеси на 1,4 – 4,5 т/га. Причем, чем выше обеспеченность минеральным питанием – тем выше прибавка урожайности. Вместе с тем, выявлено, что кислотность пахотного слоя почвы слабо влияет на содержание клетчатки, сырого протеина, обменной энергии и кормовых единиц в зеленой массе. Данные показатели изменяются более значительно от действия систем удобрения и зависят от уровня обеспеченности минеральным питанием. Причем, чем выше уровень почвенного питания, тем ниже влияние погодных факторов на качество зеленой массы. Уровень выхода сырого протеина с единицы площади в большей мере определялся урожайностью зеленой массы, однако, при более низкой кислотности почвы (известкование), различие в показателе между системами удобрения нивелировалось увеличением содержания сырого протеина, и обеспечивало равнозначные значения, мало зависящие от погодных условий.