Агробиологические аспекты повышения почвенного плодородия и трансформации агрофизических свойств почвы при возделывании многолетних трав в Нижнем Поволжье

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия»

На правах рукописи

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук

Агробиологические аспекты повышения почвенного плодородия и трансформации агрофизических свойств почвы при возделывании многолетних трав в Нижнем Поволжье

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие

06.01.09 - растениеводство

Киричкова Ирина Владимировна

Волгоград 2008

Диссертационная работа выполнена в ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» в 1992 - 2007 гг.

Научный консультанта - академик Россельхозакадемии, доктор с.-х. наук, профессор А.М. Гаврилов

Официальные оппоненты: доктор с.-х. наук, профессор СГАУ им. Н.И. Вавилова Е.П. Денисов

доктор с.-х. наук, профессор ВГСХА В.Н. Чурзин

доктор с.-х. наук, профессор Калмыцкого ГУ М.М. Оконов

Ведущая организация: ГНУ «Нижне-Волжский научно-исследовательский институт»

Защита диссертации состоится «31» октября 2008 г, в 10⁰⁰ на заседании диссертационного совета Д 220.008.01 при ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 400002, г. Волгоград, пр. Университетский, 26, ВГСХА.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ВГСХА.

Учёный секретарь диссертационного совета, доцент Иванцова Е.И.

Общая характеристика работы

Актуальность исследований: В современных экономических условиях для устойчивого развития сельскохозяйственного производства особое внимание уделяется разработке адаптивно-ландшафтного земледелия в условиях многоукладного сельского хозяйства. Поскольку все элементы системы земледелия (севооборот, обработка почвы, удобрения и др.) оказывают определённое влияние на биологические, агрофизические и агрохимические свойства почвы, поэтому необходим системный подход и к управлению почвенным плодородием.

Сохранение почвы и их фракций - задача чрезвычайно актуальная, но не имеющая до настоящего времени надёжного механизма её исполнения. Проблема восстановления и повышения продуктивности естественных экосистем и агроценозов не может быть решена без сохранения и восстановления экологических функций почв. В степных условиях засушливого Нижнего Поволжья при острейшем дефиците навоза возникает необходимость более полного использования других источников пополнения почв органикой для воспроизводства плодородия и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Значительному обогащению почвы органическим веществом может способствовать, как показали исследования, возделывание многолетних трав, внесение соломы.

Несмотря на то, что за последние десятилетия площади орошаемых земель в Нижнем Поволжье значительно сократились, но проблема сохранения и повышения их плодородия, остаётся наиболее актуальной, так как практически на всех орошаемых системах региона отмечены прогрессирующая дегумификация зональных почв.

За последние 30 лет потери гумуса в чернозёмных, тёмно-каштановых, каштановых и светло-каштановых почвах Волгоградской области составили от 0,2 до 0,8 % и гумусовое состояние многих почв оценивается как критическое (Филин В.И., Оконов М.М., 2004).

В данной ситуации особую значимость приобретают исследования по изучению влияния многолетних трав на плодородие, трансформацию агрофизических свойств почвы и урожайность зерновых и кормовых культур в последействии их пласта.

В Нижнем Поволжье подобных исследований проведено крайне недостаточно и изучение этого вопроса имеет важное научное и производственное значение.

Целью работы являлось исследование направленности почвенных процессов, теоретическое обоснование и разработка ресурсо-и энергосберегающей системы земледелия, основанной на возделывании многолетних трав и применении органических удобрений и соломы, способствующих повышению почвенного плодородия и агрофизических свойств почвы в зоне Нижнего Поволжья.

В задачу исследований входило:

- изучить направленность почвенных процессов под воздействием многолетних трав на светло-каштановых, каштановых и чернозёмных почвах;

- изучить особенности роста и развития многолетних трав на различных уровнях минерального питания и применения органических удобрений;

- выявить продуктивность многолетних трав в зависимости от уровня минерального питания и поступления в почву органического материала;

- исследовать влияние органического материала на активность симбиотической азотфиксации, биологическую активность почвы на посевах многолетних бобовых трав;

- установить влияние многолетних трав на урожайность и качество продукции последующих культур;

- провести оценку экотоксикологических аспектов содержания тяжёлых металлов в системе почва - растение в условиях различных агроландшафтов;

- дать теоретическое и практическое обоснование биологической совместимости возделывания многолетних трав в агроценозах;

- дать экономическую и энергетическую оценку возделывания многолетних трав на различных типах почв в зависимости от изучаемых приёмов агротехники.

Методической основой исследований явились положения изложенные в научных трудах академиков Д.Н. Прянишникова, П.А. Костычёва, И.В. Тюрина, Е.Н. Мишустина, А.М. Гаврилова, В.П. Зволинского, профессоров В.И. Филина, Т.Н. Дроновой, А.А. Околеловой, О.С. Безугловой, Г.С. Егоровой и др.

Научная новизна исследований состоит в теоретическом обосновании и изучении направленности почвенных процессов в севооборотах с длительным возделыванием многолетних трав. Исследовано влияние условий питания на рост, развитие и продуктивность многолетних трав, их влияние на урожайность и качество продукции последующих культур севооборота в различных почвенно-климатических зонах Нижнего Поволжья. Выявлена эффективность биологического и минерального азота при возделывании многолетних бобовых трав (люцерны, эспарцета) в различных почвенно-климатических зонах Нижнего Поволжья в богарном и орошаемом земледелии. Проведено определение уровней содержания тяжёлых металлов в растениях в зависимости от типов агроценозов. Дана экономическая и энергетическая оценка возделывания многолетних трав в богарном и орошаемом земледелии в зависимости от изучаемых приёмов агротехники.

Практическая значимость. Результаты проведённых нами научных исследований и производственный опыт показывают, что за счёт оптимальной структуры посевов многолетних бобовых трав в одновидовых и смешанных посевах можно приостановить дегумуфикацию почв, улучшить физические, физико-химические и микробиологические свойства почвы.

Значительному обогащению почвы органическим веществом способствует внесение соломы зерновых культур путём заделки её в почву. Это доступный, экологически чистый и дешёвый источник пополнения почв органическим веществом, что позволяет поддерживать почву в жизнеспособном, биологически активном состоянии.

Реализация результатов исследований. Разработанные для орошаемых и богарных условий агрокомплексы с участием многолетних трав по воздействию на плодородие и агрофизические свойства светло-каштановых и чернозёмных почв не уступают органическим удобрениям, что позволяет поддерживать почву в жизнеспособном биологически активном состоянии.

Результаты исследований включены в «Рекомендации по увеличению производства кормов в орошаемых землях», вошли составной частью в «научно-обоснованные системы ведения агропромышленного комплекса Волгоградской области».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на региональных и международных научных конференциях (Волгоград, 1994, 1997, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008 гг; Саратов 2004 г, Пенза 2004, 2005, 2006 гг.; Калининград, 2005, 2006 гг, Москва 2004, 2005, 2006 гг.).

Публикация результатов исследований. Материалы диссертации опубликованы 37работах в республиканских и региональных изданиях. В рецензируемых журналах опубликовано 9 работ.

На защиту выносятся:

- оценка эффективности применения навоза и соломы на рост, развитие и продуктивность многолетних трав на орошении и их влияние на агрофизические свойства и плодородие светло-каштановых почв;

- последействие пласта многолетних трав на урожайность последующих культур севооборота;

- особенности роста и развития многолетних трав по годам и оценка длительности их возделывания на агрофизические свойства и почвенное плодородие чернозёмов;

- фотосинтетическая продуктивность сеяных агрофитоценозов многолетних трав, как основа формирования высоких урожаев;

- эффективность технологий основной обработки почвы при возделывании многолетних трав;

- влияние видового состава и продолжительности использования многолетних трав на содержание тяжёлых металлов в растениях;

- биоэнергетическая и экономическая эффективность возделывания многолетних трав на светло-каштановых и чернозёмных почвах Нижнего Поволжья.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 410 страницах компьютерного текста, содержит введение и 9 глав, выводы и предложения, список использованной литературы из 371 источников, в т.ч. 67 иностранных авторов.

Представленная работа является составленной частью плана научно-исследовательских работ Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии по целевой комплексной научно-технической программе № 78081355.

Доля личного участия диссертанта в получении и обобщении результатов исследований составляет 80 %.

Автор искренне признателен и выражает глубокую благодарность научному консультанту академику Россельхозакадемии, доктору с.-х. наук А.М. Гаврилову, доктору с.-х. наук М.П. Лобанову, доктору с.-х. наук профессору Е.А. Литвинову за помощь и консультации при проведении исследований и оформлении диссертационной работы.

Глубокая благодарность администрации академии за создание благоприятных условий при проведении исследований и оформлении диссертации.

Содержание работы

Условия и методика проведения исследований. Решение основных задач, связанных с разработкой и совершенствованием технологии возделывания многолетних трав в орошаемых и богарных условиях и их влияние на плодородие и агрофихические свойства почв зоны исследований проводились в экспериментальных севооборотах, развёрнутых в пространстве и времени. Стационарные опыты были заложены по следующим схемам: удобрение трава симбиотический азотфиксация

Опыт 1. Влияние навоза и соломы на агрофизические свойства и плодородие светло-каштановых почв и урожайность люцерны в условиях орошения (1992…1995 гг). Варианты опыта: Контроль (б/у); Солома 10 т/га; Навоз 60 т/га; Навоз 60 т/га + солома 10 т/га.

Посев подпокровный, покровная культура - овёс, норма высева - 3,0 млн. всхожих семян на гектар, сорт Льговский 1026.

Люцерна - сорт Ленинская местная, норма высева - 9,0 млн. всхожих семян на гектар.

Повторность опытов во времени - трёхкратная, в пространстве - четырёхкратная, площадь опытной делянки 225 м². Размещение вариантов систематическое, последовательное.

Режим орошения с предполивным порогом влажности почвы 75- 80 % НВ в слое 0 - 70 см. Поливы осуществлялись широкозахватной машиной «Кубань ЛК».

Опыт 2. Последействие пласта люцерны и органических удобрений на урожайность и качество зерна последующих культур севооборота (1996…1997 гг.).

В опыте изучалось последействие пласта люцерны 2-х и 3-х летнего срока пользования на урожайность и качество зерна озимой пшеницы и кукурузы.

Опыт 3. Влияние продолжительности использования многолетних трав на плодородие и агрофизические свойства чернозёмных почв (1998…2002 гг). Варианты опыта: Люцерна; Эспарцет; Люцерна + эспарцет; Кострец безостый; Люцерна + Эспарцет + Кострец.

Способ посева: весенний подпокровный, покровная культура - овёс, норма высева овса - 2,5 млн. всхожих семян на гектар.

Люцерна посевная - 5,0 млн. всхожих семян на гектар, сорт Артемида, эспарцет песчаный - 5,0 млн. всхожих семян на гектар, сорт Песчаный 1251, кострец безостый - 6 млн. всхожих семян, сорт Моршанский 760.

В смеси норма высева по 50 % каждого компонента от нормы высева в одновидовом посеве.

Варианты применения удобрений: фон - солома 5 т/га + N₃₀ под основную обработку, контроль (б/у), Р₉₀ под основную обработку, N₃₀ под предпосевную культивацию под посевы первого года, во второй и последующие годы N₃₀ весной при отрастании.

Повторность во времени 2-х кратная, в пространстве 3-х кратная, размещение систематическое, площадь делянок 180 м². Предшественник - озимая пшеница.

Опыт 4. Эффективность биологического и минерального азота в посевах многолетних бобовых трав в богарных условиях (1998…2002 гг.).

Исследования эффективности инокуляции семян проводили на вариантах опыта 1. Применяли влажную обработку семян перед посевом ризоторфином.

В опыте 4 влияние инокуляции на рост, развитие и формирование симбиотического аппарата изучали в посевах люцерны и эспарцета на вариантах опыта 3 по фону питания- солома 5 т/га + N₃₀, контроль (б/у), Р₉₀, N₃₀.

Опыт 5. Продуктивность многолетних трав в одновидовых и смешанных посевах в зависимости от способов основной обработки почвы (2003…2007 гг).

Варианты обработки почвы: 1. Отвальная обработка на 25…27 см (ПЛН-4-35); 2. Обработка АПК-6 (18…20 см); 3. Обработка БДМ-6 (10…12 см).

Способ посева: весенний подпокровный под овёс (2,5 млн. всхожих семян на гектар), под основную обработку Р₉₀, норма высева люцерны - 5,0 млн. всхожих семян/га, эспарцета - 5,0 млн. всхожих семян/га, костреца безостого - 6,0 млн. всхожих семян/га. В смеси норма высева по 50 % каждого компонента от нормы высева в одновидовых посевах.

Повторность во времени - 2-х кратная, в пространстве 3-х кратная, размещение систематическое, площадь делянок - 300 м². Предшественник - озимая пшеница.

Опыт 6. Влияние видового состава, условий вегетации, продолжительности использования многолетних трав на содержание тяжёлых металлов в растениях (2005…2007 гг.).

Для всесторонней оценки конечных результатов на всех вариантах опыта проводились следующие наблюдения и исследования: фенологические наблюдения за ростом и развитием, определение основных показателей фотосинтетической деятельности растений в посевах, полноты всходов и сохранности растений по годам жизни, влажности почвы и структуры водопотребления. Накопление корневых остатков, учёт засорённости, изменение агрофизических показателей почвы в зависимости от продолжительности использования травостоя многолетних трав и способов основной обработки.

Наблюдения за формированием клубеньков, оценку биологической активности и токсичности почвы проводили по методике Е.Н. Мишустина, А.Н. Петровой, Н.С. Веденяпиной.

Учёт урожая, питательность корма, питательный режим почвы в посевах изучался по основным вариантам, путём отбора растительных и почвенных образцов. Содержание нитратов с реактивом Лунге-Грисса, аммония - с реактивом Несслера, фосфора - по Б.П. Мачигину, калия - в 1%-ной углеаммонийной вытяжке методом пламенной фотометрии.

Наличие тяжёлых металлов в растениях устанавливали методом атомно-адсорбционного анализа МИ 2295-94 (спектр 5).

Математическую обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсионного анализа по Б.А Доспехову на ПЭВМ.

Энергетическую эффективность технологии возделывания культур проводили по методике ВИК (1983), методических рекомендаций ВАСХНИЛ и РАН (М., 1983, 1989), методических рекомендаций кафедры растениеводства и кормопроизводства ВГСХА (2000).

Экономическую эффективность разработанной технологии выращивания многолетних трав проводили на основе фактических затрат с использованием методики ВГСХА (2004).

Полевые опыты с многолетними травами проведены на зональных светло-каштановых и чернозёмных почвах. Светло-каштановые почвы характеризуются малой мощностью гумусового горизонта, содержание гумуса 1,52 - 1,76 %, общего азота (0,11 - 0,17 %). Обеспеченность почв подвижным фосфором 3,5 - 5,4, обменного калия - 27,5 - 32,0 мг/100 г почвы. Реакция почвенного раствора в пахотном слое близка к нейтральной (рН 7,0 - 7,4), ёмкость катионного обмена - 26 - 30 мг.экв. на 100 г почвы.

Плотность сложения почвы для слоя 0,0 - 1,0 м - 1,37 т/м³. Общая пористость пахотного слоя от 51,1 до 57,7 %, наименьшая влагоёмкость для слоя 0,0…1,0 м - 19,6 %, НВ для слоя 0…0,7 м - 21,5%, влажность завядания для слоя 0…1,0 м - 8,02 % от абсолютно - сухой почвы.

Южный чернозём характеризуется более мощным гумусовым горизонтом пахотного слоя (0…0,32 м), содержание гумуса - 2,90 - 3,15 %, обеспеченность подвижными формами Р₂О₅ - 18,0 - 24,5 мг/кг почвы, калием от 310,0 до 390,0 мг/кг. Емкость катионного обмена - 32,0 - 34,5 мг.экв на 100 г почвы, плотность сложения для пахотного слоя почвы 1,15 - 1,20 т/м³, в подпахотном - 1,22 - 1,25 т/м³. Общая пористость пахотного слоя 53,8-54,5 %. Влажность завядания для слоя 0…1,0 м - 13,5 % от абс. сухой почвы.

Климатические особенности полупустынной и сухостепной зон Нижнего Поволжья проявляются в резком дефиците атмосферных осадков и повышенном радиационном и термическом режимах территории.

По расчётам В.И. Филина (1987) территория зоны исследований располагает значительными радиационными ресурсами (17,24…20,8·10⁹ КДж фотосинтетически активной радиации) и тепловыми (?t ? 10^оС = 2700…3600^оС), продолжительным периодом вегетации (155…183 дня).

Возможность и полнота исследования энергетических ресурсов на формирование урожая определяется степенью влагообеспеченности территории.

По годам исследований осадки распределялись неравномерно - от 233,7 мм (1994 г), до 553,5 мм - 541,1 мм (1997, 2001 гг.), при среднемноголетнем значении - 307,0 мм, при испаряемости 800 - 1200 мм.

Неравномерно также выпадали осадки по сезонам и месяцам, что определяло их значимость в богаре и особенно в период вегетации (апрель - сентябрь).

Влияние навоза и соломы на рост, развитие, урожайность люцерны и агрофизические свойства светло-каштановых почв при орошении. На современном этапе одним из условий стабилизации кормопроизводства и биологизации земледелия является расширение площадей под многолетними травами. Наиболее распространена в регионе в условиях орошения люцерна посевная, так как она характеризуется более продуктивным долголетием и высокой питательностью.

Получение оптимальной густоты травостоя является важным условием высокой продуктивности по годам жизни. В опытах люцерна высевалась с нормой высева 9 млн. всхожих семян под покров овса (3,0 млн. всхожих семян), который убирался на зелёный корм.

Из факторов жизни, как показали исследования, наибольшее влияние на полевую всхожесть оказывали влажность верхнего слоя почвы (0…0,05 м) и температура почвы, в меньшей степени - удобрения.

Полнота всходов на контроле (б/у) по годам исследований составляла от 47,4 до 62,7 %, на варианте солома - 10 т/га от 42,3 до 63,1 %, на варианте навоз - 60 т/га от 50,5 до 65,6 %. Более высокая полнота всходов характерна для условий, когда в период посев - всходы выпадали осадки. Продолжительность периода посев - всходы по вариантам опыта составляла от 11 до 13 дней, при сумме положительным температур от 171,7^оС до 196,9^оС.

Условия вегетации и режим использования люцерны в первый год жизни во многом определяют её сохранность и продуктивное долголетие в последующие годы.

В технологии возделывания подпокровных посевов люцерны особое внимание должно уделяется срокам уборки покровной культуры и это особенно проявляется в формировании урожая люцерны в последующих укосах.

Плотность стояния растений люцерны к концу первого года порядка 400 - 436 шт/м² обеспечивает высокую продуктивность в последующие два года (табл. 1).

Таблица 1. Урожайность зелёной массы люцерны по годам жизни, т/га

Годы	Варианты
	Бес удобрений	Солома - 10 т/га	Навоз - 60 т/га	Навоз - 60 т/га + солома - 10 т/га
1	2	3	4	5
Первый год жизни
1992	40,2	40,1	55,1	59,5
1993	38,3	36,2	53,1	58,4
1994	52,4	49,7	62,8	67,5
среднее	43,6	42,0	57,0	61,8
НСР05т/га	1992 г. - 1,47	1993 г. - 1,29	1994 г. - 1,53
Второй год жизни
1993	59,7	62,3	72,9	75,1
1994	63,0	65,2	76,3	79,3
1995	60,4	63,0	71,4	74,8
среднее	61,1	63,5	73,5	76,4
НСР05т/га	1993 г. - 1,67	1994 г. - 2,11	1995 г. - 1,82
Третий год жизни
1994	40,5	44,1	48,6	53,1
1995	39,5	43,0	46,1	50,9
среднее	40,0	43,5	47,4	52,0
НСР05т/га	1994 г. - 2,11	1995 г. - 1,82

Проведённые исследования позволяют выделить причины, ведущие к снижению жизнедеятельности, ослаблению и выпадению растений люцерны из травостоя. Это, во-первых, изменение внутренних условий в неблагоприятную сторону под влиянием падения потенциала жизнеспособности растений в процессе онтогенетического развития, во-вторых, влияние факторов экзогенного характера приводящих к ослаблению растений под влиянием приёмов эксплуатации (подпокровный посев, интенсивный режим использования в первый год жизни, поздние сроки проведения последнего укоса, уплотнение почвы). Учёт отмеченных факторов и управление отмеченными процессами с учётом биологических особенностей культуры формировать высокоурожайные травостои, позволяет сохранять высокую продуктивность люцерны в условиях орошения до 3-х лет. Так, урожайность зелёной массы в первый год жизни при проведении трёх укосов составила по вариантам от 43,6 т/га (контроль), до 61,8 т/га (навоз + солома). На травостоях второго года при четырёх укосах урожайность зелёной массы была наиболее высокой и достигала от 61,1 т/га (контроль), до 76,4 т/га (навоз + солома). В посевах третьего года урожайность зелёной массы снижается до 40,0 т/га на контроле и до 52,0 т/га на варианте навоз 60 т/га + солома 10 т/га.

Полученные данные свидетельствуют о том, что вопросам пополнения почвы дополнительными органическими материалами должно уделяться важное значение в зонах орошаемого земледелия, особенно в условиях острейшего дефицита навоза, что способствует повышению урожайности и улучшению агрофизических свойств почвы, повышению плодородия почв.

Изменение агрофизических свойств светло-каштановой почвы под влиянием внесения органического материала при возделывании люцерны в условиях орошения. Создание оптимальных параметров основных показателей агрофизических и биохимических свойств почвы в период использования травостоя люцерны в условиях орошения очень сложная задача, так как степень допустимости параметров по плотности сложения в посевах люцерны по годам жизни, во многом лимитируется физическими свойствами светло-каштановых почв.

Анализ полученных нами данных убедительно свидетельствует, что наибольшее влияние на величину плотности почвы оказывает внесение навоза 60 т/га + солома 10 т/га. Так, в 1992 году на этом варианте плотность почвы в посевах люцерны первого года жизни в конце вегетации составила 1,24 т/м³ в слое 0 - 30 см, на контроле она достигала 1,36 т/м³. Раздельное внесение навоза и соломы оказывало меньшее влияние на величину плотности, по сравнению с совместным их использованием. Отмеченные закономерности в посевах люцерны первого года отмечались в 1993 и 1994 годах.

Таблица 2. Влияние соломы и навоза на динамику плотности почвы в посевах люцерны первого года жизни, т/м³ (среднее за три года)

Варианты	Слой почвы, см	месяцы
		IV	V	VI	VII	VIII	IX
1	2	3	4	5	6	7	8
Без удобрений	0 - 30 30 - 50	1,28 1,34	1,29 1,34	1,30 1,36	1,33 1,37	1,35 1,39	1,36 1,41
Солома - 10 т/га	0 - 30 30 - 50	1,19 1,36	1,21 1,36	1,23 1,37	1,25 1,37	1,28 1,38	1,29 1,38
Навоз - 60 т/га	0 - 30 30 - 50	1,21 1,34	1,23 1,34	1,25 1,34	1,26 1,35	1,27 1,36	1,29 1,37
Навоз - 60 т/га + солома - 10 т/га	0 - 30 30 - 50	1,18 1,34	1,20 1,34	1,21 1,35	1,22 1,35	1,24 1,36	1,26 1,37

Плотность почвы при этом снижалась по отношению к контролю на варианте совместного применения навоза и соломы в конце вегетации в посеве 1993 года до 1,25 т/м³, в посевах 1994 года до 1,29 т/м³. Плотность сложения по вариантам в среднем за три года достигала: без удобрений - 1,36 т/м³, солома 10 т/га - 1,29 т/м³, навоз 60 т/га - 1,29 т/м³, при 1,26 т/м³ от совместного применения соломы и навоза.

Исследования выявили определённую взаимосвязь увеличения плотности сложения, как по годам, так и по периоду вегетации. Под действием поливов и воздействия уборочной техники отмечается значительное увеличение плотности сложения к концу третьего года жизни (табл. 3).

Установлено, что действие органики на плотность сложения почвы снижается по сравнению с первым и вторым годом жизни.

В среднем за три года плотность сложения почвы на посевах второго года на контроле в конце вегетации в слое 0 - 30 см повышалась до 1,38 т/м³, на варианте внесения соломы этот показатель снижался до 1,35 т/м³, на варианте совместного внесения навоза и соломы плотность сложения была ниже и составила в слое 0 - 30 см - 1,30 т/м³, а в слое 30 - 50 см - 1,35 т/м³.

Полученные результаты показывают, что внесение органики оказывает положительное влияние на плотность сложения, не отмечается переуплотнения светло-каштановых почв выше 1,30 - 1,35 т/м³. Отмеченные положительные изменения в плотности сложения на травостоях люцерны по годам жизни связаны не только с внесением органики, но это происходит также за счёт значительного накопления органической массы в виде корневых и пожнивных остатков, которые обуславливают изменения в плотности сложения на травостоях люцерны третьего года жизни (табл. 3).

Таблица 3. Динамика плотности сложения почвы в посевах люцерны третьего года жизни, т/м³ (среднее за 1994 - 1995 гг.)

Варианты	Слой почвы, см	Сроки определения
		IV	V	VI	VII
1	2	3	4	5	6
Без удобрений	0 - 30 30 - 50	1,30 1,32	1,30 1,35	1,32 1,35	1,34 1,37
Солома - 10 т/га	0 - 30 30 - 50	1,28 1,32	1,30 1,34	1,30 1,34	1,32 1,35
Навоз - 60 т/га	0 - 30 30 - 50	1,29 1,32	1,30 1,34	1,31 1,34	1,32 1,35
Навоз - 60 т/га + солома - 10 т/га	0 - 30 30 - 50	1,27 1,32	1,28 1,83	1,28 1,33	1,30 1,34

Применение органического материала оказывает существенное влияние и на соотношение капиллярной и некапиллярной пористости. Так, в посевах люцерны 1-го года жизни это отношение уменьшается с 2,4 - на контроле, до 1,8 - на варианте навоз + солома (в слое почвы 0 - 30 см).

Аналогичные результаты получены и для подпахотного слоя почвы (30 - 50 см), где соотношение капиллярной пористости к некапиллярной уменьшается с 2,7 до 2,3.

Уменьшение соотношения капиллярной и некапиллярной пористости от применения органических удобрений приводит к улучшению водного, воздушного и питательного режимов светло-каштановых почв.

Так, общая пористость в слое 0 - 30 см составила по вариантам опыта от 46,1 % (без удобрений), до 52,7 % на варианте совместного применения соломы и навоза (табл. 4).

Таблица 4. Влияние органических материалов на показатели пористости в посевах люцерны третьего года жизни (среднее за 1994 - 1995 гг.)

Варианты	Слой почвы, см	Общая пористость, %	Капиллярная пористость, %	Некапиллярная пористость, %	Отношение капиллярной пористости к некапиллярной
Без удобрений	0 - 30 30 - 50	46,1 40,7	32,3 30,3	13,8 10,4	2,3 2,4
Солома - 10 т/га	0 - 30 30 - 50	49,2 41,8	34,1 30,8	15,1 11,0	2,2 2,8
Навоз - 60 т/га	0 - 30 30 - 50	52,0 44,3	36,3 32,7	15,7 11,6	2,3 2,8
Навоз - 60 т/га + солома - 10 т/га	0 - 30 30 - 50	52,7 45,2	36,5 31,4	16,2 13,8	2,2 2,3

В условиях орошения уплотнение и слитизация пахотного и подпахотного горизонтов почвы в результате воздействия сельскохозяйственной техники и поливов вызывают острую необходимость коренного улучшения водно-физических свойств почвы.

Исследования показали, что внесение соломы в количестве 10 т/га и навоза - 60 т/га и их совместного применения оказывало положительное влияние на улучшение плотности сложения почвы, повышение пористости, улучшение соотношения капиллярной и некапиллярной пористости на протяжении трёх лет пользования люцерны следует отнести и за счёт большей инертности медленно разлагающегося органического вещества соломы. В подпахотном горизонте это связано и с количеством накопленной корневой массы.

Микробиологическая активность и токсичность почвы под люцерной по годам жизни. Проведённые исследования показали, что внесение органического материала является одним из активных способов повышения микробиологической активности почвы в посевах люцерны по годам жизни. Так, в посевах люцерны первого года жизни биологическая активность на варианте совместного применения навоза 60 т/га и соломы 10 т/га возрастала в среднем за три года по сравнению с контролем в 1,9 раза (194,0 мкг/г полотна), достигая максимума - 229 мкг/ полотна.

Биологическая активность почвы в посевах люцерны второго года на контроле (б/у) достигала в фазу бутонизации до 203 мкг/г, при совместном внесении навоза и соломы она повышалась до 438 мкг/г.

Под люцерной третьего года абсолютная величина биологической активности также выше на вариантах с внесением органического материала и достигала до 355 - 430 мкг/г полотна, при 205 - 206 мкг/г на контроле.

Почвенные микроорганизмы могут оказывать не только положительное влияние на плодородие почвы и развитие растений, но и отрицательное влияние, поэтому нами проводилось и изучение биологической токсичности. Токсичность, выделенных из почвы грибов, определялась методом блоков, тестом при этом служил азотобактер. Установлено, что наиболее высокие показатели токсичности характерны для посевов люцерны первого года на вариантах с внесением соломы - 44,8 усл. ед., при 40,8 усл. ед. на контроле, что связано с интенсивным развитием грибной микрофлоры. Во второй год жизни негативного влияния соломы на показатели биологической токсичности не отмечено.

Влияние органического материала на накопление пожнивно-корневых остатков и баланс органического вещества под люцерной при орошении. Установлено, что люцерне принадлежит ведущая роль в регулировании плодородия и улучшения водно-физических свойств почвы в орошении, что в значительной мере связано со способностью люцерны накапливать в почве значительное количество органического вещества. Более высокое накопление пожнивно-корневых остатков характерно для посевов второго года на варианте совместного применения навоза и соломы - до 21,74 т/га (воздушно-сухая масса), что положительно сказалось на образовании и балансе гумуса (табл. 5).

Таблица 5. Баланс гумуса в почве под посевами люцерны в зависимости от применения органических удобрений (в слое 0 - 50 см), т/га

	Вариант	Масса пожнивно-корневых остатков, т/га	Образование гумуса, кг/га	Минерализация гумуса, кг/га	Баланс гумуса, кг/га
1	2	3	4	5	6
1-ый год жизни
1	Без удобрений	12,38	198	211	-13
2	Солома - 10 т/га	13,34	213	201	+12
3	Навоз - 60 т/га	16,42	263	198	+65
4	Навоз - 60 т/га + солома - 10 т/га	16,85	270	199	+71
2-ой год жизни
1	Без удобрений	15,43	247	216	+31
2	Солома - 10 т/га	17,71	283	211	+72
3	Навоз - 60 т/га	20,78	332	212	+120
4	Навоз - 60 т/га + солома - 10 т/га	21,13	338	208	+130
3-ий год жизни
1	Без удобрений	27,81	445	427	+18
2	Солома - 10 т/га	31,05	496	412	+84
3	Навоз - 60 т/га	37,2	595	410	+185
4	Навоз - 60 т/га + солома - 10 т/га	37,98	608	407	+201

Таким образом, проведённые нами расчёты по балансу гумуса позволяют сделать вывод, что применение органических удобрений при возделывании люцерны на орошаемых светло-каштановых почвах ведёт к увеличению его содержания, а максимальные приросты отмечаются при совместном внесении навоза и соломы.

Водный режим почвы и суммарное водопотребление в посевах люцерны разных лет жизни. Продуктивность орошаемого гектара в целом по РФ в начале девяностых годов прошлого столетия характеризовалась получением 4,2…4,6 тыс. корм. ед. В Ростовской и Волгоградской областях она достигала 6,0, а в Ставропольском крае - 7,0…7,5 тыс. кормовых единиц (Кружилин И.П., Болотин А.Т., Кузнецова Н.В., 2005).

На современном этапе и в ближайшей перспективе развитие кормопроизводства в зоне исследований сохранится за полевым кормопроизводством. В орошаемом кормопроизводстве многолетние травы и прежде всего люцерна останутся основными кормовыми культурами.

На основании ранее проведённых исследований по режиму орошения люцерны на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья (Плешаков В.А., 1976; Кружилин И.П., 1980, 1985, 1988; Кружилин И.П., Плешаков В.А., 1980; Дронова Т.Н., Белякова Н.М., 1985, 1989; Григоров М.С. и др., 1993; и др.) в опытах поддерживали предполивную влажность в активном слое почвы (0,0 - 0,7 м) на уровне 75 - 80 % НВ.

В годы исследований величина эвапотранспирации в посевах люцерны первого года жизни составила в среднем 8135 м³/га, изменяясь от 7559 м³/га (1993 год), до 8727 м³/га (1994 год). Наибольшую долю в суммарном водопотреблении люцерны первого года пользования имеет оросительная вода - 65,4 %, в среднем за годы исследований, изменяясь от 53,9 % (1994 год), до 80,7 % (1993 год).

В посевах люцерны второго года жизни суммарное испарение во все годы жизни было выше и составило в среднем за три года - 8316 м³/га, изменяясь от 7902 м³/га в 1995 году, до 9065 м³/га - в 1994 году. Доля оросительной воды в суммарном водопотреблении достигала в среднем за три года - 71,0 %, при колебаниях от 56,3 %, до 80,2 %. Расход влаги из почвы изменялся от 5,8 до 8,0 % (табл. 6).

В посевах люцерны третьего года жизни при проведении трёх укосов суммарное водопотребление изменялось от 5865 м³/га до 7762 м³/га, при среднем значении 6813 м³/га. Доля оросительной воды при трёх укосах снижалась до 48,6 - 64,8 %, а расход влаги из почвы увеличился с 6,8 до 13,4 %.

Анализ показателей водопотребления показывает, что по годам жизни величина этого показателя для посевов первого и второго года имеет достаточно устойчивый показатель. Определённое влияние на эффективность использования растениями люцерны влаги накладывают особенности биологии покровной культуры и люцерны. Овёс и люцерна очень отзывчивы на условия водного режима, они сильно изменяют темпы, характер роста и развития надземной массы в условиях повышенного режима влажности. Эти особенности следует учитывать в подпокровных посевах люцерны первого года.

Таблица 6. Слагаемые суммарного водопотребления в посевах люцерны на зелёный корм в годы исследований

Год	Расход влаги из почвы	Осадки	Оросительная норма	Суммарное водопотребление
	м3/га	%	м3/га	%	м3/га	%	м3/га	%
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Люцерна первого года жизни
1992	725	8,9	2244	27,7	5150	63,4	8119	100
1993	516	6,8	943	12,5	6100	80,7	7559	100
1994	591	6,7	3436	39,4	4700	53,9	8727	100
среднее	611	7,5	2208	27,1	5317	65,4	8135	100
Люцерна второго года жизни
1993	638	8,0	943	11,8	6400	80,2	7981	100
1994	529	5,8	3436	37,9	5100	56,3	9065	100
1995	572	7,2	1280	16,2	6050	76,6	7902	100
среднее	580	7,0	1886	22,0	5850	71,0	8316	100
Люцерна третьего года жизни
1994	526	6,8	3436	44,3	3800	48,9	7762	100
1995	785	13,4	1280	21,8	3800	64,8	5865	100
среднее	655	9,6	2358	34,6	3800	55,8	6813	100

Так, затягивание сроков уборки покровной культуры может привести к значительному выпаду растений люцерны, а при раннем скашивании во втором укосе может повышаться доля отавы овса, что также снижает продуктивность люцерны в последующем укосе.

Наиболее продуктивно люцерна расходует влагу на формирование единицы урожая во второй год пользования на всех вариантах. Так, коэффициенты водопотребления достигали на контроле до 131,2 м³/т, на варианте (солома - 10 т/га) - до 125,4 м³/т, на варианте (навоз - 60 т/га) до 109,4 м³/т, при 105,7 т/м³ зелёной массы на варианте совместного применения навоза и сломы.

На третьем году жизни (пользования) коэффициент водопотребления, по сравнению со вторым годом был более высоким и изменялся от 115,2 м³/т (навоз + слома), до 191,6 м³/т зелёной массы (без удобрений).

Коэффициенты водопотребления по укосам при режиме влажности 75…80 % НВ более низкими были в первом укосе. Биоклиматические коэффициенты испарения позволяют установить закономерности изменения водопотребления культуры в связи с биологическими особенностями люцерны и почвенно-климатическими условиями (табл. 7).

Таблица 7. Биоклиматические коэффициенты испарения на посевах люцерны по годам жизни (75…80 % НВ)

Годы жизни	Годы	Суммарное водопотребление, мм	Сумма среднесуточных положительных температур, оС	Биоклиматический коэффициент, Кt
1	2	3	4	5
Первый	1992	811,9	2643,5	0,30
	1993	755,9	2901,3	0,26
	1994	872,7	2973,8	0,29
Среднее	1992 - 1994	813,5	2839,5	0,28
Второй	1993	798,1	3120,4	0,25
	1994	906,5	3050,7	0,29
	1995	790,2	3280,8	0,24
Среднее	1993 - 1995	831,6	3150,6	0,26
Третий	1994	776,2	2666,7	0,29
	1995	586,5	2744,8	0,21
Среднее	1994 - 1995	681,3	2705,7	0,25

Данные таблицы 7 показывают, что более высокие значения биоклиматических коэффициентов испарения характерны для посевов люцерны первого года жизни и по годам исследований достигали от 0,30 до 0,26, при среднегодовом значении - 0,25.

В посевах второго года их величина снижалась до 0,24, в посевах третьёго года до 0,21.

Установленные значения биоклиматических коэффициентов испарения могут быть использованы для расчетов суммарного водопотребления за вегетацию и по укосам по прогнозу среднесуточных температур, а также определения сроков проведения очередных поливов. Установленные Кt могут колебаться в зависимости от погодных условий и технологических приёмов.

Последействие пласта люцерны на урожайность последующих культур севооборота. Агротехническое значение пласта люцерны, как показали исследования, зависит от уровня урожайности, продолжительности использования люцерны в севообороте и определяется степенью обогащения почвы органическим веществом за счёт корневых и пожнивных остатков, в результате которых в почве накапливается от 150 до 250 кг/га азота, который эффективно используется последующими культурами. Последействие пласта люцерны двух-трёхлетнего срока пользования изучалось на опытах Волгоградской ОСПУ по теме «Разработать теоретические основы управления плодородием почвы в экологически сбалансированном орошаемом земледелии с программированным выращиванием урожая сельскохозяйственных культур», где по пласту люцерны высевали озимую пшеницу и кукурузу (табл. 8,9).

Применение по пласту Р₆₀К₆₀ способствовало небольшому повышению плотности продуктивного стеблестоя (450 - 460 шт./м²) по сравнению с контролем (416 - 410 шт./м²), озернённости колоса и массы 1000 зёрен, в результате чего прибавка урожая составила по пласту двух лет - 0,59 т/га, по пласту трёх лет - 0,47 т/га.

Таблица 8. Показатели структуры и урожайность озимой пшеницы сорта Донщина по пласту люцерны, среднее за 1996-1997 гг.

Варианты	Кол-во продуктивных стеблей, шт/м2	Колос	Масса 1000 шт. зёрен, г	Урожайность, т/га
		число зёрен, шт	масса зерна, г		биологическая	хозяйственная
Пласт люцерны второго года
Без удобрений	416	21.0	0.87	41.5	3.62	3.53
Навоз - 60 т/га	451	22.3	0.90	40.7	4.06	3.80
Солома - 10 т/га	430	21.6	0.90	41.6	3.90	3.68
Навоз - 60 т/га + солома - 10 т/га	478	24.5	0.92	37.5	4.40	4.25
Р60К60	480	23.3	0.98	42.0	4.21	4.04
N120Р40К40	526	26.1	1.10	42.2	5.87	5.36
Пласт люцерны третьего года
Без удобрений	410	23.0	0.94	40.8	3.85	3.61
Навоз - 60 т/га	436	23.9	0.98	41.0	4.30	4.18
Солома - 10 т/га	426	23.0	0.93	40.3	3.96	3.80
Навоз - 60 т/га + солома - 10 т/га	440	24.7	1.03	41.6	4.56	4.32
Р60К60	460	22.5	0.94	41.8	4.32	4.20
N120Р40К40.	530	26.3	1.11	42.1	5.92	5.60

Положительное влияние разновозрастного пласта люцерны проявилось и в опыте с кукурузой (табл. 9). Полученные данные (табл. 9) показывают, что использование пласта многолетних трав в подзоне светло-каштановых почв очень эффективно. Так, урожайность кукурузы на контроле по пласту люцерны второго года достигала 5.77 т/га, по пласту люцерны третьего года - 6,10 т/га. Высоко также в последействии внесение навоза 60 т/га, где прибавка урожайности кукурузы составляла 2,01 и 1,72 т/га или 34,8 и 28,2 % к контролю.

Таблица 9. Урожайность кукурузы на зерно по пласту люцерны разных лет жизни, среднее за 1996…1997 гг. (гибрид Молдавский 291 АМВ)

Варианты	Пласт люцерны 2-го года	Пласт люцерны 3-го года
	урожайность зерна 14 % влажности, т/га	прибавка	урожайность зерна 14 % влажности, т/га	прибавка
		т/га	% к контролю		т/га	% к контролю
Без удобрений	5,77	-	-	6,10	-	-
Р60К60	7,78	2,01	34,8	7,82	1,72	28,2
N120Р40К40	7,91	2,14	37,1	8,40	2,30	37,7

Более высокая прибавка урожая кукурузы отмечалась на варианте последействия совместного применения навоза и соломы, где она составила - 2,14 т/га по пласту люцерны второго года и 2,30 т/га по пласту люцерны третьего года. По отношению к контролю величина прибавки составила 37,1…37,7 %.

Проведённые исследования свидетельствуют о том, что пласт люцерны позволяет получать высококачественное зерно без применения азотных удобрений. По оценке продолжительности использования люцерны на качественные характеристики зерна озимой пшеницы сорта Донщина в условиях орошения существенных различий не выявлено (табл. 10).

Таблица 10. Влияние продолжительности использования люцерны на качества зерна озимой пшеницы (сорт Донщина, 1996…1997 гг.)

Варианты	Показатели качества
	натура, г	Масса 1000 зёрен, г	содержание белка, %	содержание клейковины, %	показатели ИДК	Группа качества
Пласт 2-х лет*	740	38,7	14,2	27,8	90	II удов.
Пласт 3-х лет*	745	39,1	14,1	27,2	90	II удов.
Суданская трава**	702	29,8	12,0	22,1	115	III неудов.

* - последействие по навозу; ** - Р₆₀К₆₀ + N₆₀

Особенности роста и развития многолетних трав по годам жизни и оценка длительности их возделывания на агрофизические свойства и почвенное плодородие чернозёмов. Проблема сохранения и повышения зональных чернозёмных почв продолжается оставаться крайне актуальной. Основной причиной падения плодородия почв зоны исследований является крайне недостаточное внесение органических удобрений, незначительные площади посева под многолетними травами в полевых севооборотах. По данным А.М. Гаврилова (2007) в Волгоградской области в среднем для обеспечения бездефицитного земледелия (баланса азота) надо вносить навоз ежегодно 7 - 8 т/га севооборотной площади, но в реальности, в большинстве хозяйств органические удобрения не вносят из-за их отсутствия. Поэтому, как показывают наши исследования, расширение посевов и видового состава многолетних трав и использование их в качестве предшественника под зерновые культуры является одним из высокоэффективных приёмов пополнения почв органическим веществом, улучшения агрофизических свойств почвы, повышении урожайности последующих культур.

Среди многолетних трав, наиболее полно отвечают природно-климатическим условиям зоны исследований люцерна, эспарцет, кострец безостый. В данной ситуации особую значимость приобретают исследования по изучению влияния многолетних трав на плодородие чернозёмов и урожайность культур в последействии их пласта.

По показателю сохранности многолетних трав первого года по годам исследований можно отметить, что растения люцерны имели пониженную сохранность по отношению к количеству всходов, чем эспарцет и кострец безостый. В посевах эспарцета сохранность по вариантам опыта изменялась от 77,2 до 84,2 %. На травостоях костреца безостого сохранность до уборки покровной культуры была наиболее высокой и достигала до 88,5 % (фон + N₃₀).

За вегетацию сохранность к полным всходам у люцерны составила от 69,0 до 75,1 %, у эспарцета от 72,7 до 79,3 %, у костреца от 79,5 до 85,7 %.

Установленные закономерности по сохранности растений первого года жизни в 1998 годы характерны и для первого года жизни в посевах 1999 года.

Структура урожая у изучаемых многолетних трав, как показали наблюдения, изменяется с учётом биологических особенностей культуры и условий выращивания, прежде всего режима использования и условий влагообеспеченности (табл. 11).

Уровень питания оказывает положительное влияние на урожайность и на соотношение и общее количество побегов. Плотность стеблестоя у люцерны в посевах первого года по годам составляла на контроле (б/у) - 505 - 498 шт./м², на варианте Р₉₀ - 722 - 702 шт./м², на варианте N₃₀ - 530 - 507 шт./м².

Данные табл. 11 показывают, что более высокая урожайность зеленой массы в посевах первого года жизни отмечалась на варианте овес+ эспарцет и составила на контроле- 16,3 т/га, на варианте Р₉₀- 18,0 т/га, на варианте N₃₀- 18,7 т/га зеленой массы. Несколько ниже урожайность зеленой массы на варианте овес+люцерна+эспарцет, которая достигала от 15,8 до 18,5 т/га.

Таблица 11. Урожайность зелёной массы в посевах первого года жизни в зависимости от состава травосмеси, т/га (среднее за 1998 - 1999 гг.)

Варианты	Урожайность зелёной массы, т/га	Доля компонентов в урожае, %
		овёс	люцерна	эспарцет	кострец	сорные растения
Овёс + люцерна:
контроль	14,3	86,2	9,1	-	-	4,7
Р90	15,5	86,1	10,6	-	-	3,3
N30	16,7	85,6	8,2	-	-	6,2
Овёс + эспарцет:
контроль	16,3	75,9	-	17,5	-	6,6
Р90	18,0	74,0	-	20,7	-	5,3
N30	18,7	73,5	-	19,0	-	7,5
Овёс + кострец:
контроль	15,1	84,3	-	-	9,7	6,0
Р90	15,3	83,2	-	-	10,7	6,1
N30	16,5	81,6	-	-	12,0	6,4
Овёс + люцерна + эспарцет:
контроль	15,8	72,3	4,9	16,1	-	6,7
Р90	17,7	69,6	6,0	18,1	-	6,3
N30	18,5	70,3	5,1	17,6	-	7,0
Овёс + люцерна + эспарцет + кострец:
контроль	15,5	68,8	3,6	14,7	8,2	4,7
Р90	16,9	65,5	4,4	16,8	8,5	4,8
N30	17,5	66,1	3,1	16,6	9,0	5,2

Период исследований характеризовался благоприятными условиями для роста, развития и перезимовки. Наибольшей плотностью характеризовались травостои в период наиболее интенсивного их развития. Так, для люцерны это второй - третий годы жизни, у эспарцета - второй год жизни, для костреца безостого третий - четвертый годы жизни. В травосмеси с участием костреца (люцерна + эспарцет + кострец) до конца третьего года количество побегов на единице площади увеличивалось, в основном за счёт костреца, а на четвёртом году начинается их уменьшение за счёт полного выпада эспарцета и значительного изреживания люцерны.

Значительное снижение плотности травостоя у эспарцета, как показали исследования, начинается со второй половины лета второго года жизни, а более значительный выпад растений характерен для третьего года жизни. Так, к концу третьего года плотность стеблестоя достигала 106 - 134 шт/м² побегов в посевах 1998 года и до 128 - 154 шт/м² побегов в посевах 1999 года.

Люцерна более устойчива к изреживанию и её продуктивное долголетие в богаре, с учетом засоренности можно продлить до 4-х лет. Так, плотность травостоя по фону Р₉₀ к концу четвёртого года составила 270 - 203 шт/м².

Наиболее устойчивые закономерности в плотности стеблестоя характерны для варианта с участием костреца. Так, до конца вегетации третьего года количество побегов на единице площади увеличивается. Высокая плотность стеблестоя отмечается и в смеси с участием бобовых и костреца, а на четвёртом году начинается постепенное снижение, что обусловлено выпадом эспарцета, значительного изреживания люцерны и снижением кустистости у костреца.

Фитоценотические отношения между компонентами в изучаемом соотношении компонентов в травосмеси, как показали исследования, характеризовались тем, что бобовые в одновидовом посеве развиваются лучше, чем при совместном посеве. В смеси люцерна + эспарцет - выпад эспарцета несколько выше по отношению к одновидовому посеву. В смеси кострец + люцерна + эспарцет бобовые угнетаются сильнее, чем в одновидовых посевах. Влияние растений друг на друга может быть и косвенным, через почву, климат, микроорганизмов почвы, через взаимодействие корневых систем, что особенно характерно при включении в травосмеси мятликовых.

Фотосинтетическая продуктивность агрофитоценозов многолетних трав, как основа формирования высоких урожаев. Исследования по оценке фотосинтетической продуктивности изучаемых агрофитоценозов проводились на посевах второго и третьего годов жизни. В создании сухого вещества отмечены некоторые особенности в динамике его формирования. Так, в создании сухого вещества в посевах костреца безостого и люцерны основная доля принадлежит листьям, тогда как у эспарцета величина сухого вещества в большей степени связана с плотностью стеблестоя. У изучаемых многолетних трав, как показали исследования, отмечена прямая зависимость урожая сухой массы от площади листьев и величины ФП (табл. 12).

Таблица 12. Основные показатели фотосинтетической деятельности посевов многолетних трав третьего года жизни (среднее за 2000 - 2001 гг.)

Варианты	Максимальная площадь листьев, тыс.м2/га	ФП посева, тыс.м2•сутки/га	*Урожайность сухой массы, т/га	Продуктивность фотосинтеза, г/м22•сутки	**КПД приходящей ФАР, %
1	2	3	4	5	6
люцерна:
контроль	28,7	861,0	3,95	4,58	1,06
Р90	30,6	918,0	4,56	4,96	1,23
N30	31,4	942,0	4,68	4,96	1,26
эспарцет:
контроль	18,3	549,0	3,08	5,61	0,83
Р90	20,2	606,0	3,82	6,30	1,03
N30	20,7	621,0	3,96	6,37	1,07
люцерна + эспарцет:
контроль	21,1	633,0	3,56	5,62	0,96
Р90	26,4	792,0	4,18	5,27	1,13
N30	26,8	804,0	4,47	5,55	1,20
кострец:
контроль	25,2	756,0	3,60	4,76	0,97
Р90	25,6	768,0	3,74	4,86	1,01
N30	27,8	834,0	4,24	5,08	1,14
люцерна + эспарцет + кострец:
контроль	22,4	716,8	3,55	4,95	0,96
Р90	23,8	762,0	3,98	5,22	1,07
N30	27,2	870,4	4,53	5,20	1,22

На травостоях третьего года по основным показателям фотосинтеза, КПД ФАР и урожайности сухой массы преимущество имели одновидовые посевы люцерны и травосмесь бобовых с кострецом. Эти варианты обеспечивали и наиболее высокие урожаи зелёной массы в почвенно-климатических условиях зоны исследований.

Продуктивность посевов многолетних трав по годам жизни. Из приёмов агротехники по повышению продуктивного долголетия многолетних трав в зоне чернозёмных почв Нижнего Поволжья, как показали исследования, а также наиболее экономически выгодные по затратам на семена, является возделывание люцерны, эспарцета и костреца в смеси. Это позволяет создавать в сухостепной зоне чернозёмных почв более высокопродуктивные травостои, что решает проблему производства высококачественных травянистых кормов. Эти травостои формируют высокие урожаи в любые экстремальные по климатическим условиям годы (табл. 13).Данные табл. 13 показывают, что при двухлетнем сроке использования более продуктивны одновидовые посевы. Так, урожайность зеленой массы в посевах люцерны составила по вариантам питания от 16,3 до 19,2 т/га, в посевах эспарцета до17,2 т/га, в посевах костреца до 15,1 т/га, до 17,8 т/га в смеси люцерна+эспарцет+кострец.

В посевах третьего года также более продуктивны одновидовые посевы люцерны, где урожайность по вариантам изменялась от 15,7 т/га до 19,8 т/га. В посевах эспарцета отмечается снижение урожайности до 10,4 т/га (контроль б/у). В посевах костреца отмечается повышение урожайности до 18,4 т/га по фону питания N₃₀. Повышение урожайности при внесении азота отмечается и на варианте смешанного посева костреца с бобовыми.