УДК 633.313
Эффективность удобрений при возделывании люцерны серповидной в Якутии
Мёрзлая Г. Е., доктор сельскохозяйственных наук
Борисова В. Б.
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д. Н. Прянишникова»
127434, Россия, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 31а
Приведены результаты исследований в полевом опыте, заложенном в 2018 году на научном стационаре «Бэлентэй» ФГБНУ «Якутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. М. Г. Сафронова». Цель работы — определить в условиях мерзлотной почвы Якутии влияние азотных, фосфорных и калийных минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях и биопрепарата на основе местных штаммов клубеньковых бактерий на урожайность и качество сена люцерны серповидной сорта Якутская жёлтая и дать рекомендации по их эффективному применению. Показано, что применение минеральных удобрений при оптимизации доз и сочетаний является важнейшим фактором повышения продуктивности посевов люцерны. Наибольшая урожайность люцерны, составившая 7,6–8,4 т сена с 1 га, что на 20,7–33,4% выше контроля, с содержанием сырого протеина 13,3–15,8% достигнута в вариантах с внесением P60K60 и N60P60K30. При этом обеспечивалась высокая окупаемость 1 кг NPK внесённых удобрений сеном — на уровне 14 кг. При инокуляции семян люцерны местными штаммами клубеньковых бактерий Якутский 1 и Якутский 2 урожайность сена составляла 7,6 т/га, что на 20,7% превышало контроль (без внесения удобрений). В условиях мерзлотной почвы люцерна Якутская жёлтая в среднем за 2 года использования травостоя с помощью клубеньковых бактерий фиксировала в вариантах без азотных удобрений от 65 до 70 кг/га азота атмосферы. Определённые в опыте размеры азотфиксации люцерны за счёт клубеньковых бактерий свидетельствуют о повышении при её возделывании почвенного плодородия и экономии минеральных азотных удобрений.
Ключевые слова: минеральные удобрения, люцерна серповидная, урожайность, сырой протеин, инокуляция семян штаммами клубеньковых бактерий, биологический азот.
В агропроизводстве нашей страны остро стоит проблема растительного белка. Как показывает отечественный научный и практический опыт, имеющийся дефицит протеина в кормах может быть в значительной мере преодолён путём развития травосеяния, прежде всего за счёт расширения посевов наименее энергоёмких многолетних бобовых трав, включая люцерну (Трепачёв, 1999; Голобородько, Лазарев, 2009; Кидин, 2012; Кутузова и др., 2021). В северных широтах к перспективным видам бобовых относится люцерна жёлтая или серповидная (Medicago falcata L.). Согласно Ларину и др. (1976), люцерна серповидная более зимостойка, засухоустойчива и солевынослива по сравнению с люцерной посевной, вследствие чего она пригодна для широкого распространения в культуре, в частности в северных регионах. Одним из полезных качеств люцерны серповидной является её биологическая особенность произрастать в симбиозе с азотфиксирующими клубеньковыми микроорганизмами почвы, образующими на её корнях клубеньки. В результате их жизнедеятельности накапливаются доступные и необходимые для произрастания люцерны и других возделываемых сельскохозяйственных культур азотные соединения. При обеспеченности растений биологическим азотом формируется большая ассимиляционная поверхность, повышается урожайность и белковая продуктивность посевов.
В ФГБНУ «Якутский НИИСХ им. М. Г. Сафронова» были выведены местные штаммы клубеньковых бактерий Якутский 1 и Якутский 2 и депонированы у сорта люцерны Якутская жёлтая в 1999 году (патенты на изобретение № 2299188, 2537901). Биопрепарат на основе приведённых штаммов микроорганизмов и минеральные удобрения были использованы в качестве объектов изучения в рассматриваемом полевом опыте.
Цель работы — определить в условиях мерзлотной почвы Якутии действие азотных, фосфорных и калийных минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях и биопрепарата на основе местных штаммов клубеньковых бактерий на урожайность и качество сена люцерны серповидной сорта Якутская жёлтая и дать рекомендации по их эффективному применению.
Методика исследований. Исследования проводили в полевом опыте, заложенном в 2018 году в Хангаласском улусе на научном стационаре «Бэлентэй» ФГБНУ «Якутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. М. Г. Сафронова».
Исследуемая культура — люцерна серповидная сорта Якутская жёлтая. Посев люцерны проведён в 2018 году. Способ посева широкорядный с междурядьями 30 см. Глубина заделки семян — 3–4 см.
Общая площадь делянки — 39,8 м2, учётная — 25 м2. Размещение вариантов рендомизированное. Повторность в опыте четырёхкратная. Общая площадь опыта — 3667 м2. Норма высева семян люцерны серповидной — 6 кг/га.
Почва опытного участка мерзлотная таёжная палевая. Перед закладкой опыта содержала гумуса 2,7%, общего азота — 0,35%, подвижного фосфора (P2O5) — 170 мг/кг, обменного калия (K2O) — 282 мг/кг; рНсол — 7,6.
Применяли одноукосный режим скашивания.
Учёты и наблюдения проводили согласно методическим указаниям (Программа и методика исследований в географической сети полевых опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии, 1990), статистическую обработку урожайных данных — по Доспехову (1979). Химический анализ растительных и почвенных проб выполняли общепринятыми методами.
Инокуляцию семян люцерны местными штаммами клубеньковых бактерий проводили перед посевом. Расход биопрепарата — согласно рекомендациям ВНИИСХ микробиологии и ЯНИИСХ (200 г) на гектарную норму семян.
Результаты исследований. Посев люцерны серповидной Якутская жёлтая в рассматриваемом полевом опыте проведён 21 мая 2018 года. Учёт урожая вели при возделывании люцерны второго и третьего годов жизни, соответственно в 2019 и 2020 годах. Полученные в опыте урожайные данные приведены в табл. Следует учитывать, что прибавки урожая сена в фоновых вариантах рассчитаны по сравнению с контролем, а прибавки урожая от азота, фосфора и калия — по сравнению с фоновыми вариантами.
Данные табл. показывают, что урожайность сена люцерны в исследуемых вариантах колебалась в 2019 году от 6,6 до 12,4 т/га, в 2020 году — от 3,6 до 4,9 т/га, а в среднем за годы исследований — от 5,4 до 8,4 т/га.
Влияние азотных, фосфорных, калийных минеральных удобрений и инокуляции семян штаммами клубеньковых бактерий на урожайность сена люцерны серповидной Якутская жёлтая
Вариант опыта | Урожайность, т/га | Прибавка | |||||||
т/га | % | ||||||||
2019 г. | 2020 г. | в среднем | 2019 г. | 2020 г. | в среднем | 2019 г. | 2020 г. | в среднем | |
Действие азотных удобрений | |||||||||
Контроль | 8,7 | 3,9 | 6,3 | – | – | – | – | – | – |
P60K60 (фон) | 11,0 | 4,2 | 7,6 | 23,0 | 0,3 | 1,3 | 26,5 | 7,7 | 20,7 |
P60K60 + N30 | 9,6 | 4,1 | 6,8 | – | – | – | – | – | – |
P60K60 + N60 | 8,8 | 3,6 | 6,2 | – | – | – | – | – | – |
P60K60 + N90 | 8,8 | 3,9 | 6,4 | – | – | – | – | – | – |
Действие фосфорных удобрений | |||||||||
Контроль | 8,7 | 3,9 | 6,3 | – | – | – | – | – | – |
N60K60 (фон) | 8,7 | 4,3 | 6,6 | – | 0,4 | 0,3 | – | 10,3 | 4,8 |
N60K60 + P30 | 7,0 | 4,2 | 5,6 | – | – | – | – | – | – |
N60K60 + P90 | 7,8 | 3,7 | 5,8 | – | – | – | – | – | – |
Действие калийных удобрений | |||||||||
Контроль | 8,7 | 3,9 | 6,3 | – | – | – | – | – | – |
N60P60 (фон) | 8,8 | 4,0 | 6,4 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 1,2 | 2,6 | 1,6 |
N60P60 + K30 | 12,4 | 4,3 | 8,4 | 3,6 | 0,3 | 2,0 | 40,9 | 7,5 | 31,3 |
N60P60 + K90 | 9,1 | 4,2 | 6,7 | 0,3 | 0,2 | 0,3 | 3,4 | 5,0 | 4,7 |
Действие биопрепарата | |||||||||
Контроль | 8,7 | 3,9 | 6,3 | – | – | – | – | – | – |
БП | 10,9 | 4,3 | 7,6 | 2,2 | 0,4 | 1,3 | 25,3 | 10,3 | 20,7 |
БП + P60K60 | 7,6 | 4,2 | 5,9 | – | – | – | – | – | – |
БП + N30P60K60 | 6,6 | 4,9 | 5,8 | – | 0,6 | – | – | 14,0 | – |
БП + N60P60K60 | 6,7 | 4,1 | 5,4 | – | – | – | – | – | – |
Fф<F05 | 0,7 | 1,2 | |||||||
Применение на травостое люцерны фосфорно-калийных удобрений в дозах P60K60 оказало достоверное положительное влияние на её урожайность. При этом в среднем за 2019–2020 годы сбор сена составил 7,6 т/га, а прибавка к контролю — 20,7%. В то же время действие фосфорных удобрений в дозах P30 и P60 на азотно-калийном фоне N60K60 не обеспечивало существенных прибавок урожая сена.
Внесение азотных удобрений во всех изучаемых дозах (N30, N60, N90) на фоне P60K60 при возделывании люцерны на мерзлотной почве было также неэффективным. Эта выявленная закономерность вполне согласуется с данными других исследователей, отмечавших при внесении минерального азота под люцерну, особенно при повышении его доз, снижение относительных размеров азотфиксации (Муравин, Титова, 2010; Кидин, 2012). Как известно, благодаря симбиотической азотфиксирующей способности клубеньковых бактерий люцерна при оптимальной реакции почвенной среды обеспечивает себя азотом, и поэтому её продуктивность, как правило, не зависит от азотных удобрений.
При анализе действия на урожайность люцерны калийных удобрений в нашем эксперименте в условиях мерзлотной почвы отмечено их достоверное воздействие в низкой дозе (K30), когда была получена средняя за 2 года прибавка 2 т/га сена, составившая 31,3% к азотно-фосфорному фону (N60P60). Однако при этом возрастание дозы калия в 3 раза не приводило к росту урожайности сена люцерны.
Положительно влияла на урожайность люцерны инокуляция её семян местными штаммами клубеньковых бактерий, которая позволила получить в среднем за 2 года 7,6 т/га сена, что на 1,3 т/га, или на 20,7%, выше контроля. Однако инокуляция семян люцерны в сочетании с минеральными удобрениями в условиях проводимого эксперимента эффекта не дала.
При использовании метода сравнения содержания азота в люцерне серповидной и многолетних злаках (Программа и методика исследований в географической сети полевых опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии, 1990) была установлена величина фиксированного азота атмосферы в вариантах без внесения азотных удобрений, составившая в среднем за 2 года использования травостоя 65–70 кг. Эти данные, полученные в суровых климатических условиях Якутии с длительным зимним промерзанием почвы и частым дефицитом влаги в период вегетации, в несколько раз ниже, чем, например, в Нечернозёмной зоне. Тем не менее определённые в опыте размеры азотфиксации люцерны за счёт клубеньковых бактерий свидетельствуют о повышении при её возделывании почвенного плодородия и экономии минеральных азотных удобрений.
Исследование действия удобрений на содержание сырого протеина в сене люцерны серповидной показало, что оно несколько повышалось от внесения азотных удобрений по отношению к фосфорно-калийному фону и составляло 14–14,5%. В то же время чётких зависимостей содержания протеина в сене люцерны от применения фосфорных и калийных минеральных удобрений, а также от инокуляции семян люцерны местными штаммами клубеньковых бактерий отмечено не было (рис.).
Максимальные значения содержания сырого протеина в сене люцерны серповидной на уровне 15,8 и 16,4% получены в основном в вариантах совместного использования минеральных удобрений и биопрепарата.
Рис. Влияние удобрений и биопрепарата на содержание сырого протеина в люцерне серповидной Якутская жёлтая
Заключение. Применение удобрений при возделывании люцерны серповидной сорта Якутская жёлтая на мерзлотной таёжной палевой почве в суровых климатических условиях Якутии является важным фактором роста её урожайности и повышения протеиновой питательности. По данным исследований, в полевом опыте, заложенном на научном стационаре «Бэлентэй» ФГБНУ «Якутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. М. Г. Сафронова», максимальная урожайность сена люцерны серповидной (8,4 т/га, на 33% выше контроля) с высоким содержанием сырого протеина (15,8%) и окупаемостью 1 кг NPK сеном 14 кг достигнута в варианте минеральных удобрений в дозах N60P60K30. Урожайность сена люцерны на уровне 7,6 т/га, или на 20,7% выше контроля, получена при внесении фосфорно-калийных удобрений P60K60, а также в варианте с инокуляцией семян местными штаммами клубеньковых бактерий Якутский 1 и Якутский 2. На основании исследований при возделывании люцерны Якутской жёлтой биологическая азотфиксация в надземной массе в среднем за 2 года использования травостоя составила 65–70 кг/га.
Литература
- Голобородько С. П. Люцерна / С. П. Голобородько, Н. Н. Лазарев. — М.: Издательство РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева, 2009. — 425 с.
- Доспехов Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. — М.: Колос, 1979. — 416 с.
- Кидин В. В. Система удобрения / В. В. Кидин. — М.: Издательство РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева, 2012. — 534 с.
- Агроэнергетическая эффективность усовершенствованных технологий и современных систем производства высококачественных объёмистых кормов на луговых сенокосах в Нечернозёмной зоне / А. А. Кутузова, Д. М. Тебердиев, В. М. Косолапов, Л. С. Трофимова, А. В. Родионова, Н. В. Жезмер, Е. Е. Проворная, С. А. Запивалов // Кормопроизводство. — 2021. — № 7. — С.3–9.
5. Луговодство и пастбищное хозяйство / И. В. Ларин, П. П. Бегучев, Т. А. Работнов, И. П. Леонтьева. — М.: Колос, 1975. — 528 с.
6. Муравин Э. А. Агрохимия / Э. А. Муравин, В. И. Титова. — М.: КолоС, 2010. — 463 с.
7. Программа и методика исследований в географической сети полевых опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии. — М.: ВИУА, 1990. — 187 с.
8. Трепачёв Е. П. Агрохимические аспекты биологического азота в современном земледелии / Е. П. Трепачёв. — М.: Агропрогресс, 1999. — 532 с.
Impact of fertilizers on sickle alfalfa (Medicago falcata L.) in Yakutia
Merzlaya G. E., Dr. Agr. Sc.
Borisova V. B.
The All-Russian Research Institute of Agrochemistry n. a. D. N. Pryanishnikov
127434, Russia, Moscow, Pryanishnikova str., 31a
E-mail: lab.organic@mail.ru
Field trial started in 2018 at the Yakut Agricultural Research Institute n. a. M. G. Safronov. The aim — to test the effectiveness of different NPK rates as well as nodule bacterium-based preparation on hay quality and yield of sickle alfalfa Yakutskaya zheltaya under cold conditions of Yakutia. Optimal rates of mineral fertilizers are the key factor increasing alfalfa productivity. The highest hay productivity was observed on the backgrounds of P60K60 and N60P60K30 — 7.6–8.4 t ha-1, exceeding the control by 20.7–33.4%, crude protein content amounted to 13.3–15.8%. Payback from 1 kg of NPK was 14 kg of hay. Seed inoculation with local strains of nodule bacteria (Yakutskiy 1 and Yakutskiy 2) provided hay yield of 7.6 t ha-1, exceeding the control by 20.7% (zero fertilization). Growing on frozen soil Yakutskaya zheltaya accumulated from 65 to 70 kg N ha-1 from air for 2 years under no fertilization. Intensive nitrogen fixation via nodule bacteria improved soil fertility and reduced the application rate of nitrogen fertilizers when cultivating alfalfa.
Keywords: mineral fertilizer, sickle alfalfa, productivity, crude protein, seed inoculation, nodule bacteria, biological nitrogen.
References
1. Goloborodko S. P. Lyutserna / S. P. Goloborodko, N. N. Lazarev. — Moscow: Izdatelstvo RGAU–MSKhA im. K. A. Timiryazeva, 2009. — 425 p.
2. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta / B. A. Dospekhov. — Moscow: Kolos, 1979. — 416 p.
3. Kidin V. V. Sistema udobreniya / V. V. Kidin. — Moscow: Izdatelstvo RGAU–MSKhA im. K. A. Timiryazeva, 2012. — 534 p.
4. Agroenergeticheskaya effektivnost usovershenstvovannykh tekhnologiy i sovremennykh sistem proizvodstva vysokokachestvennykh obemistykh kormov na lugovykh senokosakh v Nechernozemnoy zone / A. A. Kutuzova, D. M. Teberdiev, V. M. Kosolapov, L. S. Trofimova, A. V. Rodionova, N. V. Zhezmer, E. E. Provornaya, S. A. Zapivalov // Kormoproizvodstvo. — 2021. — No. 7. — P.3–9.
5. Lugovodstvo i pastbishchnoe khozyaystvo / I. V. Larin, P. P. Beguchev, T. A. Rabotnov, I. P. Leonteva. — Moscow: Kolos, 1975. — 528 p.
6. Muravin E. A. Agrokhimiya / E. A. Muravin, V. I. Titova. — Moscow: KoloS, 2010. — 463 p.
7. Programma i metodika issledovaniy v geograficheskoy seti polevykh opytov po kompleksnomu primeneniyu sredstv khimizatsii v zemledelii. — Moscow: VIUA, 1990. — 187 p.
8. Trepachev E. P. Agrokhimicheskie aspekty biologicheskogo azota v sovremennom zemledelii / E. P. Trepachev. — Moscow: Agroprogress, 1999. — 532 p.