Багаторічні трави — фактор біологізації землеробства

Багаторічні трави, особливо бобові, не тільки дають високобілковий корм, а й виконують основну функцію в біологізації землеробства, оскільки впливають на родючість грунту і стан навколишнього середовища. Вони збагачують грунт органічною речовиною і біологічним азотом, що стабілізує його родючість. За дослідженнями інших авторів, рівень активізації біологічних процесів за допомогою впливу багаторічних трав має бути доволі значний, аби залишався резерв для запобігання можливим негативним наслідкам впливу антропогенних чинників на довкілля.

У наших дослідженнях ставилося завдання визначити, за яких запасів біомаси багаторічних трав рівень активізації біологічних процесів достатній для відновлення і зберігання родючості грунтів і створення умов для формування стійких екосистем. Рослинний матеріал багаторічних трав (біомаса) і накопичений органічний азот виступають джерелом активізації біологічних процесів і визначають рівень останніх.
Дослідження проводили протягом 1995–2001 рр. на зрошуваних пасовищах і ділянках польового травосіяння в колишніх КСП “Львівський” і “Дружба” Бериславського району Херсонської області та ім. К. Маркса Нікопольського району Дніпропетровської області (грунти чорноземи південні і звичайні малогумусні середньо- і важкосуглинисті з такими показниками: вміст гумусу — 1,9–2,3% за Тюріним, вміст рухливих форм фосфору — 2,5–3,0 мг, вміст калію — 25–30 мг на 100 г грунту за Мачігіним.
У розрахунково-аналітичні дослідження включили основні типи травостоїв: злаковий, бобово-злаковий і бобовий із вирощуванням у природному і зрошуваному режимах зволоження.
До складу злакових травостоїв включили стоколос безостий, грястицю збірну, житняк ширококолосий. Бобові трави представляла люцерна посівна. Для визначення достатності багаторічних трав як накопичувачів органічної речовини і поживних елементів у грунті ми проводили дослідження без застосування добрив, на природній родючості.
Накопичення загальної біомаси багаторічними травами залежить від низки чинників: погодних умов, грунтової родючості, видового й сортового складу трав. Ці чинники помітно впливають на біохімічний склад травостоїв. Так, на зміну родючості грунту найбільше реагують злакові трави.
За природної родючості й зволоження грунту спостерігалися низька забезпеченість сирим протеїном сухої речовини (СР) і низькі концентрації кальцію і калію у врожаї злакових трав. Зрошення дало змогу незначною мірою збільшити кількість сирого протеїну в сухій речовині з 10,9 до 11,6% (табл. 1).
Бобові трави мають явну перевагу при вирощуванні в аналогічних умовах. Через таку біологічну особливість, як фіксація азоту з атмосферного повітря за допомогою бульбочкових бактерій, вони менше залежать від такого чинника, як грунтова родючість. Сирий протеїн збільшився до 23,3% у сухій речовині, що у 2,1 раза більше порівняно зі злаковим травостоєм. Зросла в 1,7–2,7 раза концентрація калію та кальцію в сухій речовині. Накопичення фосфору було дещо меншим порівняно зі злаками. На зрошенні, за умови загального зниження сухої речовини у врожаї, концентрація зольних елементів у сухій речовині залишалася високою.
У бобово-злакових травосумішах на зміну біохімічного складу врожаю дуже впливають бобові компоненти. Їхня присутність підвищує вміст сирого протеїну в травостої, а також концентрацію калію та кальцію в сухій речовині. Вміст сирого протеїну збільшується до 17,6%, а забезпеченість 1 к. о. перетравним протеїном становить 125–138 г, що робить корм дуже поживним.
Біологізація грунту багато в чому залежить від накопичення багаторічними травами запасів органічної речовини. Підземна біомаса накопичується у вигляді кореневої системи. Уже з другого року користування травостоями внаслідок ущільнення грунту в ньому починається уповільнення процесів мінералізації органічної речовини, що веде до поступового утворення гумусу. Основна частина поживних елементів переходить в органічну форму, й у такий спосіб їх винесення у зовнішнє середовище зводиться до мінімуму. Ці процеси можуть відбуватися за умови, що кількість органічної речовини, накопиченої в грунті, достатня і наявний обов’язковий резерв для запобігання можливим негативним наслідкам впливу антропогенних чинників на його родючість.
Кількість загальної надземної і підземної біомаси визначається продуктивністю багаторічних трав (табл. 2).
З даних таблиці 2 очевидно, що найпродуктивнішими виявилися бобові травостої. Без зрошення продуктивність бобових травостоїв (люцерни) становила 30,5 ц/га, а за оптимального режиму зрошення вона збільшилася до 80,1 ц/га сухої речовини.
Бобово-злакові травосумішки в аналогічних умовах також мали високу продуктивність. Пояснюється це тим, що їхні травостої на 50% складалися з бобового компонента.
Злакова травосумішка на ділянках без зрошення мала найменшу продуктивність — 12,5 ц/га, а на поливі врожайність становила 46,6 ц/га сухої речовини.
Кількість накопиченої підземної біомаси, як згадувалося вище, визначає рівень активізації біологічних процесів у грунті.
При дворічному використанні травостоїв у грунті з рослинними рештками накопичується сухої речовини: під злаковими, травосумішами без зрошення — 18 ц/га, при зрошенні — 68, під бобово-злаковими — відповідно, 38 і 104, під бобовими — 35 і 93 ц/га сухої речовини.
Рослини з мичкуватим типом кореневої системи накопичують більше підземної біомаси, порівняно зі стержньокореневими травами, за рівної врожайності надземної біомаси. Цим пояснюється більше накопичення рослинних решток злаковими і бобово-злаковими травосумішками, порівняно з бобовими травами. Характерною особливістю є те, що коренева система злакових трав на 90% розташована у шарі грунту 0–20 см. Це збільшує щільність кореневої маси в орному шарі, що підвищує його грунтополіпшувальні властивості.
З кореневими рештками в грунті накопичуються біофільні елементи (NPK). Їхня кількість впливає на рівень родючості грунту, звільненого з-під багаторічних трав.
Накопичення біофільних елементів у грунті залежить від маси кореневих решток, що взаємопов’язано з урожайністю надземної маси багаторічних трав.
Дані таблиці 3 показують, що найбільше в грунті закріплювалося біофільних елементів із рослинними рештками бобових трав. Бобовий травостій з люцерною вирізняється вищим вмістом азоту. Так, у грунті під бобовими травами закріплювалося 64 кг/га азоту на богарі і 171 кг/га — на поливі.
Бобово-злаковий травостій накопичує в грунті трохи менше азоту — 52 і 143 кг/га, відповідно.
Найменше накопичення NPK у грунті спостерігалося під злаковим травостоєм. В умовах богару накопичувалося: N — 18 кг/га, Р2О5 — 8 і К20 — 20 кг/га. На зрошенні ці показники збільшуються в 3,6–3,8 раза за рахунок підвищення врожайності трав, а отже, — збільшення кореневої маси.
Фосфору в рослинних рештках бобових і в бобово-злакових травосумішках закріплювалася майже однакова кількість — 20–22 кг/га.
Калію накопичувалося найбільше в рослинних рештках злакових і в бобово-злакових травосумішках — 34 кг/га.
Дослідження показали, що за кількістю кореневих решток бобово-злакові травосумішки перевершують бобові, а за концентрацією азоту в кореневих рештках поступаються їм.
Багаторічним бобовим травам належить основна роль у вирішенні проблеми біологізації родючості грунту. Завдяки бульбочковим бактеріям, що фіксують молекулярний азот повітря, бобові трави практично не потребують азотних добрив. Накопичений біологічний азот надходить у грунт із корінням і стерньовими рештками. Із загального азоту, що надходить у грунт, значна частка припадає на азот симбіотичний.
Накопичення симбіотичного азоту залежить від багатьох чинників: погодних умов, забезпеченості грунтів фосфором і калієм, сортових особливостей трав. Бобові трави використовують його для свого росту і розвитку. Проте коренева система рослин використовує і мінеральний азот грунту. Тому у хімічному складі рослин присутні азот симбіотичний і мінеральний азот грунту.
У врожаї загальної біомаси бобових трав найбільша концентрація азоту міститься в листі і стеблах, у межах 3,7– 4,2% на суху речовину люцерни. У корінні, азот становить 1,75–1,90%, що у 2,0– 2,3 раза менше, ніж у надземній масі. Залежно від чинників середовища коефіцієнт азотфіксації змінюється в межах 0,55–0,85. У середньому із загального вмісту азоту в бобових травах на частку симбіотичного припадає 65–73%.
Інтенсивному розвиткові симбіотичного апарату сприяє ріст асиміляційної поверхні листя. На думку інших авторів, є прямий зв’язок між розвитком фотосинтезуючої частини рослин і симбіотичною діяльністю бульбочок.
У наших дослідженнях, залежно від типу травостою і умов росту трав, змінюється накопичення загального і симбіотичного азоту в надземній масі і кореневій системі.
У таблиці 4 наведено дані накопичення азоту багаторічними травами дворічного використання.
Найбільше азоту накопичують бобові трави. У надземній масі його було 114 кг/га, у корінні — 64 кг/га, де частка симбіотичного азоту становила 79 і 42 кг/га, відповідно. На зрошенні ці показники зросли у 2,3–3,2 раза.
Бобово-злакові травосумішки також накопичують багато азоту, але поступаються бобовим травостоям. Особливо зменшується частка симбіотичного азоту. Так, у надземній масі концентрація азоту становила 81 кг/га, у тому числі 35 кг/га — симбіотичного, у корінні — 52 і 20 кг/га, відповідно. Симбіотичного азоту в надземній масі — 43% і корінні — 38%, що в 1,6–1,7 раза менше порівняно з бобовими травами. На зрошенні за рахунок зростання врожайності сухої речовини показники збільшуються у 2,5–3,0 рази.
У злакових травах симбіотичний апарат відсутній і накопичення азоту зводиться до його перерозподілу з кореневого шару у верхній горизонт грунту (0–20 см), де розташовано до 90% кореневої системи. Тут і відбувається збагачення грунту органічною речовиною та азотом. У степовій зоні злакові трави мають меншу продуктивність, аніж бобові, звідси й незначне закріплення азоту в біологічній формі. Так, у надземній масі його накопичувалося 22, а в корінні — 18 кг/га. При зрошенні врожайність злакових трав зростає, а з нею збільшується накопичення азоту: до 87 кг/га — у надземній масі і до 69 кг/га — у корінні.
Отже, ми розглянули здатність багаторічних трав впливати на біологізацію землеробства в степовій зоні.
Злакові травосумішки через низьку продуктивність не можуть забезпечити достатнього рівня активізації біологічних процесів, що зберігають родючість грунту, і це обмежує застосування їх у сівозмінах. Ці травосумішки можна використовувати при багаторічному рості без відчуження надземної маси як рослинний покрив, що закріплює грунт на ерозійно небезпечних ділянках при виведенні земель із сільськогосподарського обігу, а також використовувати навесні як тимчасові пасовища.
Бобово-злакові травосумішки накопичують достатньо біомаси, а також симбіотичний азот. Проте запаси симбітичного азоту не настільки значні, аби задовольнити потребу наступних культур сівозміни в азоті. Азот, закріплений у біологічній формі, не може пройти повної мінералізації протягом одного року. Потрібно не менше двох років, щоб він став цілком придатним для використання культурами сівозміни. А оскільки культури використовуватимуть його частинами, то й потреба в азоті буде покрита частково.
Найбільше азоту накопичують бобові трави. Запаси азоту, особливо симбіотичного, дають підстави розраховувати на істотний приріст урожаю наступних культур. Проте винесення азоту культурами сівозміни не можуть цілком компенсувати бобові трави. З цього випливає, що багаторічні трави в степовій зоні можуть лише частково здійснювати біологізацію землеробства. Тільки за використання врожаю надземної маси багаторічних трав у тваринництві і повернення його у вигляді гною на поля сівозмін створюються передумови для біологізації землеробства із закінченим циклом кругообігу поживних елементів. Отже, без розвиненого тваринництва в господарствах годі й розраховувати на перехід до біологізованого землеробства в степовій зоні.
На підставі викладеного вище можна зробити висновок, що багаторічні трави, залежно від видового складу, створюють різний рівень активізації біологічних процесів у грунті. Високий рівень активізації біологічних процесів забезпечують бобові трави, за допомогою яких можна тимчасово усунути дефіцит азоту в грунті і стабілізувати його родючість.
B. Сніговий,
директор Інституту землеробства південного регіону УААН, членкор
УААН, д-р с.-г. наук, професор,
С. Яворський,
канд. с.-г. наук,
провід. наук. співробітник,
О. Севідов,
директор ПП “Пектораль” Нікопольського району