агрохимические характеристики почвенного покрова при выращивании пустырника обыкновенного на светло-каштановых почвах Нижневолжского региона

Почвенный раствор, снабжающий культурные растения необходимыми элементами питания, главным компонентом которого служит сложный комплекс активно взаимодействующих между собой элементов питания и воды. Данное взаимодействие зачастую носит двойственный характер — происходит взаимное влияние друг на друга. Иными словами, компоненты минерального питания, а точнее ионы, которые поглощаются корневой частью растений, способны каталитически усиливать или ингибировать усвоение себе подобных растительных организмов. Антагонизм свойствен почвенным растворам кислых и щелочных почв. На почвах с нейтральной реакцией среды это играет положительную роль, так как растения самостоятельно делают «выбор» относительно поглощения того или иного иона. Данный специфически сделанный выбор дает особые условия развития каждого растения, как биологической единицы сложной системы агроценоза

Как отмечено некоторыми учеными, физиологическая потребность растений иногда идет в разрез с процессом поглощения элементов питания. Отсюда, выявление особенностей отдельных процессов агрохимического обеспечения питания культурных растений, сопоставляя с исходными природными данными запасов веществ, будет раскрывать лимитирующие позиции минерального питания культурных растений на начальных этапах их роста и развития. Такие функциональные методы и позволяют оценивать сбалансированность почвенного (питательного) раствора и нуждаемость растений в номинальных элементах питания за счет интенсивности биохимических процессов

Целью многогранной исследовательской работы 2021–2025 гг. являлась оптимизация минерального питания пустырника обыкновенного в условиях светло-каштановых почв Волгоградской области. На опытном поле ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ были заложены многолетние полевые опыты с пустырником обыкновенным, в котором разносторонне изучались пищевые режимы при полном агрохимическом сопровождении процесса роста и развития культурных растений, и получения хозяйственно ценной части урожая на основе результатов высокотехнологических приемов диагностирования почвенного и растительного объектов. Перспективы выращивания пустырника обыкновенного в современных условиях развития фармацевтики позволяет сформировать сырьевую базу местного сырья со спектром необходимых для медицины полезных свойств данной лекарственной культуры

Задачей начального этапа исследований по агрохимическому обеспечению выращивания пустырника обыкновенного служили полевые исследования исходных почвенных значений светло-каштановой почвы с дальнейшим составлением общей картины полного минерального питания растений и изучения их особенностей синергетического или антагонистического воздействия на продукционный процесс вегетирующей части культуры. На втором и следующих этапах исследований — реализация модели начального сбалансированного минерального питания на основе полученных данных из почвенных исследований и последующей корректировки режимов питания макроэлементными удобрениями (азотсодержащие и фосфорсодержащие) с установлением физиологической потребности для получения высоких значений количественно-качественных характеристик основной части урожая.

Полученные данные почвенных исследований светло-каштановой почвы (которые будут представлены в данной статье) позволили сформулировать особенности и разработать с последующим внедрением схему многолетнего эксперимента по оптимизации пищевого режима пустырника по азотному (фактор А) и фосфорному (фактор В) фонам питания. По азотному фону — N0 (к), N20, N40, N60 кг д.в./га, по фосфорному фону — P0 (к), P10, P20, P30 кг д.в./га. (материалы исследований по основным этапам изысканий будут представлены в следующих статьях)

Закладка опыта проводилась в четырехкратной повторности

Светло-каштановые почвы занимают около 30% территории Волгоградской области и распространены в основном в восточных (левобережье Волги) и южных районах. Эти почвы формируются в условиях недостаточного увлажнения и высокой испаряемости, что приводит к накоплению в них солей и развитию процессов засоления и осолонцевания. Почва участка опытного поля под посевом пустырника обыкновенного светло-каштановая маломощная солонцеватая среднесуглинистая. По данным предварительных изысканий и проводимым ранее исследованиям обеспеченность светло-каштановой почвы опытного поля минеральным азотом зависит от ряда факторов, то есть весьма динамична, и в среднем составляет 15–25 мг/кг (низкая) почвы, подвижным фосфором — 18–24 мг/кг (средняя) почвы, обменным калием 320–360 мг/кг (повышенная) почвы (по Мачигину). Средняя плотность почвы в слое 0,0–0,1 м – 1,26 т/м3, для слоя 0,0–0,2 м – 1,30 т/м3. Содержание гумуса в пахотном слое колеблется в пределах 1,50…1,78%. Общая порозность в пахотном слое (0-0,25 м) составляет 50,0%, а в метровом слое почвы — 47,5%; реакция почвенной среды щелочная (рН 8,5)

В ходе исследования были отобраны образцы почв по горизонтам 0–0,2 м и 0,2–0,5 м с каждой учетной делянки площадью 16 м2 для проведения агрохимических исследований по ГОСТ Р 58595-2019, ГОСТ Р 58596-2019, ГОСТ 26205-91, ГОСТ Р 70229-2022. Данный участок находился под чистым паром в 2021-22 годах, в 2022 году в мае на данном участке был посеян пустырник сердечный (Leonurus cardiac L.) семейства Яснотковые (Lamiaceae), при посеве проводилось внесение удобрений по схеме опыта. Предполивной порог составил 75% НВ.

В образцах были определены следующие показатели: гранулометрический состав (по Качинскому), содержание гумуса (по Тюрину в модификации Кононовой), содержание макроэлементов (азота, фосфора, калия — в вытяжках по Мачигину), реакция почвенной среды (pH), содержание солей и микроэлементов. Отбор происходил при помощи почвенного бура. Срок отбора — до посева (начальные характеристики), в течение вегетации (до внесения исследуемых доз удобрений и после сбора хозяйственно ценной части растительного сырья)

Исследованиями, проводимыми на начальных этапах научных изысканий оригинального опыта (2021-2022 гг.) были скорректированы некоторые значения почвенных показателей опытного участка. Так, к примеру, в наших опытах было установлено, что почва участка опытного поля под посевом пустырника обыкновенного относится к светло-каштановой маломощной солонцеватой среднесуглинистой с низкими значениями естественного плодородия. Почва бедна органическими веществами, а содержание гумуса вниз по профилю уменьшается с 1,51% (0,0–0,2 м) до 1,27% (0,2–0,5 м). Наибольшие значения порозности и наименьшей влaгоёмкости приходятся нa верхний наиболее гумусировaнный слой почвы, с углублением по профилю эти покaзaния уменьшаются. В среднем преоблaдaющими фракциями гранулометрического состaвa почвы (0,0–0,2 м и 0,2–0,5 м) являются крупная пыль (0,05–0,01 мм) 36,02 и 35,04% и ил (<0,001 мм) 23,95 и 25,24%. Фракция песка (1,00–0,05 мм) составляет 19,94 и 20,49%, средняя пыль (0,01–0,005 мм) 11,32 и 10,03% и мелкая пыль (0,005–0,001 мм) 8,77 и 9,20% в зависимости от горизонта. Отсюда содержание частиц менее 0,01 мм (физическая глина) в верхних горизонтах в среднем составляет 44,04%, что характеризует почву по гранулометрическому составу как среднесуглинистую.

Основные агрохимические покaзaтели данной почвы опытного участка представлены в таблицах 1 и 2.

Данные таблицы 1 по основным агрохимическим показателям плодородия светло-каштановой почвы опытного участка демонстрируют весьма скудные характеристики. Так, общий показатель гумуса верхнего горизонта не превысил 1,51%, а по содержанию общего азота — входит в группу низкого обеспечения.

Характерным показателем большинства разностей каштановых почв является их зональная щелочность почвенного раствора, вызванного, зачастую, наличием обменного натрия.

При проведении изысканий на протяжении всего периода исследований на территории участка с посевами пустырника обыкновенного проводилось фоновое орошение способом капельного полива поливной нормой 120...150 м3/га.

С учетом фонового орошения и бессменных посевов пустырника (с учетом междурядного рыхления) средние значения агрохимических характеристик почвы опытного участка (на контрольных вариантах) в последнем периоде исследований претерпели соответствующие изменения (табл. 3 и 4).

Данные таблицы 3 по основным агрохимическим показателям плодородия светло-каштановой почвы опытного участка немного отличаются от данных начальных исследований. Так, в слое 0–0,20 м произошло накопление органического вещества с профицитом до +0,13%, однако в слое 0,20–0,50 м этот критерий снизился за 4 года исследований на -0,31%. Данный момент отражает низкую активность всех процессов сохранения и воспроизводства плодородия светло-каштановых почв на стационарных бессменных посевах, без обработки почвы и доставки растительного опада до продуцентов органического вещества. Следовательно, как резюмирующие компоненты: обработка почвы для рыхления слоя (оптимизация условий воздушного обмена), а также фактор почвообразования — растительные остатки, играют ключевые роли в поддержании и восстановлении почвенного плодородия светло-каштановых почв Нижневолжского региона.

На фоне изменений содержания органического вещества наблюдаются пропорциональные перемены основных элементов питания макрогруппы NPK. Так содержание нитратного азота снизилось, а аммонийного повысилось в соответствующих пропорциях. Также снизилось содержание фосфора и калия в слое 0,20–0,50 м. Следовательно, отмеченные выше резюмирующие компоненты агротехнологий имеют место быть для содержания элементов минерального питания светло-каштановых почв.

Характерным изменением данных водной вытяжки контрольных вариантов (без удобрений) посевов пустырника обыкновенного за 4 года изысканий являет повышение на 0,2 ед. рН реакции почвенной среды. Если обратить внимание, то в обоих почвенных образцах содержание обменного натрия увеличилось с начала проведения исследований (см. табл. 2). Однако общий ионный фон остался практически на начальном уровне. Поэтому в качестве дополнительных мер мелиоративного воздействия почвенных разностей светло-каштановой зоны Нижневолжского региона рекомендую на орошение проводить обязательное почвоуглубление на фоне минимизации агротехнологий бессменных посевов.

Таким образом, возможность сохранения почвенного плодородия светло-каштановых почв при выращивании (бессменном) пустырника обыкновенного на орошении имеет место быть. Однако для получения профицита отдельных позиций (восстановления различных параметров почвенного плодородия) целесообразна разработка и оптимизация агрохимического обеспечения выращивания растительной (с лекарственным свойствами) продукции данной культуры. Решение данных вопросов и было поставлено во главу оригинальных исследований с пустырником обыкновенным в условиях светло-каштановых почв Нижневолжского региона, информация по которым будет отражена в иных статьях подобной тематики.