DYNAMICS OF NUTRITIONAL PROPERTIES OF SOIL BASED ON SODDY-PODZOLIC SOIL IN THE PROCESS OF CREATING A LAWN

В последние годы большое внимание уделяют функциональному зонированию территорий населенных пунктов, выделяя селитебную, производственную,  ландшафтно-рекреационную зоны. В разной степени они находятся под воздействием  техногенных нагрузок, формирующихся в процессе производственных технологий, в результате влияния транспорта, сельскохозяйственного производства, развития коммунально-бытового хозяйства [8].  Особое значение здесь имеет научно-обоснованная организация пространства, размещение жилищных массивов, устройство путей внутригородского сообщения, улиц, садов, парков, площадей и т.д. При этом ведущая роль принадлежит различным природным элементам, среди которых газон является одной из наиболее доступных форм ландшафтной архитектуры [1]. Благотворное влияние озеленения на окружающую среду общеизвестно. Газонные травы понижают температуру и повышают влажность в приземном слое, предотвращают почвы от разрушения и выдувания пылеватых частиц [3], [5]. Благодаря активным микробиологическим процессам в корнеобитаемом слое происходит самоочищение почвы от болезнетворных организмов и токсинов [6]. Травяно-дерновые покрытия часто применяют и для технических целей. Это защита от водной и ветровой эрозии склонов  гидротехнических сооружений, откосов земляного полотна автострад, железнодорожных путей, закрепления поверхности пылящих промышленных отвалов [9]. Долголетие, устойчивость к неблагоприятным условиям, декоративность и рентабельность газонов зависят не только от видового и сортового состава выращиваемых трав, но и от характеристики грунта, обеспечивающего искусственно созданный фитоценоз всеми необходимыми условиями [2], [7]. Целью исследований было изучение возможности использования плодородного слоя дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы в качестве компонента грунта  и оценка его агрохимических показателей  в процессе эксплуатации газона.

Исследования проведены в условиях микрополевого опыта на экспериментальной площадке кафедры агрохимии и агроэкологии Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии. Опыт был заложен в 4-кратной повторности, в емкостях без дна, глубиной в 45 см, учетная площадь составляла  1 м2. Для создания грунта использовали дерново-подзолистую тяжелосуглинистую почву и торф верховой в соотношении 60:40 по объему. Торф средней степени разложения,  зольностью  2,3 %, рНkcl  2,6, содержанием подвижных соединений фосфора и калия 196 и 173 мг/кг соответственно, общего азота 1,2%. Дерново-подзолистая почва с  содержанием органического вещества - 3,8%, и низкой обеспеченностью подвижными соединениями  фосфора и калия, рНkcl 4,6. Грунт не был известкован для исследования динамики изменения кислотно-основных свойств и возможности использования целинной дерново-подзолистой почвы для создания газона. Опыт заложен в июле 2017 г., первой испытуемой культурой была горчица белая (Sinápis álba L.), выращиваемая в качестве сидеральной культуры. Уборку зеленой массы провели в августе, в фазе образования стручков. После учета урожая растительную массу горчицы измельчили, и закопали  в грунт.  В сентябре 2017 г. посеяли газонную травосмесь состоящую из райграса многоукосного (Lolium multiflorum L., 25%), райграса однолетнего (Lolium multiflorum Lam. var. westervoldicum Wittm., 10%), овсяницы луговой (Festuca pratensis Huds., 25%) тимофеевки луговой (Phleum pratense L., 40%). Через 15 дней после посева был проведен подсев газонной травосмеси для выравнивания проективного покрытия. В течение 2018, 2019 и 2020 гг. проводили учет урожайности на делянках. Последний учет продуктивности созданного газона проведен 23 августа 2020 г. Аналитические работы были проведены на кафедре экологии и физиологии растений Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. Определение рН солевой вытяжки выполнено по ГОСТ 26483-85, подвижные соединения фосфора и калия – по методу Кирсанова (ГОСТ Р 54650-2011), содержание органического вещества – по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91), обменный аммоний – ГОСТ 26489-85, нитратный азот ионометрическим методом по ГОСТ 26951-86.

Срок эксплуатации и рентабельность созданного газона во многом зависит от запаса питательных элементов и эффективности их использования. Корневое питание растений определяется биологическими особенностями культуры, обеспеченностью продуктами фотосинтеза, интенсивностью роста корневой системы. Немаловажное значение имеет также структура и аэрация почвы, влажность, реакция среды, форма и соотношение минеральных элементов. Для оценки  степени агрономической трансформации приготовленных грунтов  каждый год в начале лета отбирали образцы для агрохимического анализа. Данные анализа образцов почвогрунта на содержание подвижных соединений фосфора и калия  в динамике приведены на рисунке 1.  В год создания грунт на основе дерново-подзолистой почвы и торфа характеризовался средней обеспеченностью фосфором, а на следующий год  – уже повышенной степенью обеспеченности этим элементом. В июле 2019 г., отмечена тенденция снижения количества  фосфатов в почвогрунте и до конца опыта содержание доступного фосфора сохранялось на уровне 100 мг/кг. Содержание подвижных соединений калия в грунте также менялось, хотя и в меньшей степени. За год содержания газона оно повысилось достоверно с 62 до 80 мг/кг. В дальнейшем, к 2020 году, содержание калия в грунте практически  не изменилось. Среди возможных причин наблюдаемого повышения обеспеченности грунта доступными соединениями фосфора  и калия можно отметить  заделку в почвогрунт сидеральной массы горчицы в конце первого года наблюдения за состоянием газона, что стимулировало обменные процессы в почве и способствовало переходу труднодоступных форм калия и фосфора тяжелосуглинистой дерново-подзолистой почвы в обменные формы.                                                                

Реакция среды грунта сразу после смешивания компонентов, характеризовалась как сильнокислая (рис.2). Только к  третьему году содержания газона  наметилась тенденция увеличения  рН солевой вытяжки и в последний год использования газона кислотность изменилась  до уровня 4,4. Такая реакция среды близка к допустимой для выращивания  злаковых трав. В целом, определение рНkcl свидетельствует, что сильную кислотность верхового торфа необходимо нейтрализовать при смешивании с дерново-подзолистой почвой, грунт нуждается в известковании для создания оптимальных условий выращивания большинства газонных растений.

Важным удобрительным средством и источником органического вещества в почве являются сидераты. Особенно эффективно зеленое удобрение для повышения плодородия бедных гумусом дерново-подзолистых почв.  В нашем опыте именно запашка зеленой массы сидератов оказала  влияние на накопление органического вещества в грунте (рис. 3). Установлено, что содержание созданных грунтов под посевом горчицы с последующей заделкой надземной фитомассы в качестве сидерата к маю 2018 года привело к достоверному повышению содержания органического вещества в массе почвогрунта – на 0,17% (т.е. 14%  к значению содержания органического вещества в грунте на начало опыта). В последующие два года, при содержании грунта в качестве газона, обеспеченность органическим веществом снижается, но незначительно.

Основным фондом азота в питании растений являются минеральные соединения. Высвобождающиеся минеральные соединения азота в большом количестве в почве не накапливаются, поскольку используется выращиваемыми культурами, микроорганизмами, подвергаются иммобилизации и теряются в процессах нитрификации и денитрификации [10]. Процесс минерализации органического вещества, в результате которого часть иммобилизованного азота трансформируется в доступные для растений минеральные формы, обычно превалирует над процессом иммобилизации. Можно предположить, что в  искусственно созданных грунтах, так же как и в почве создается и постоянно присутствует определенный фонд минерального азота, представленный различными формами соединений (рис.4). В опыте содержание  азота в грунте во все сроки взятия проб можно оценить как высокое (более 20 мг/кг, [4]). Сильное действие на питание культур и содержание доступного азота оказала  сидеральная культура. В сравнении с торфом, растительные остатки сидератов обладают более узким соотношением между углеродом и азотом,  поэтому минерализация протекает интенсивно, обеспечивая повышение азотного уровня. После запашки горчицы в 2018 году наблюдалось повышение количества NН4+ на 34% и в последействии в 2019 году на 84%. Концентрация  NО3-   за эти годы выросла на 23-25% относительно июля 2017 года. К концу опыта сохранилось достаточное количество минерального азота – 26 мг/кг. В динамике соотношение между аммиачной и нитратной формой изменялось в сторону увеличения доли  аммиачного  азота.

Для оценки условий, благоприятствующих созданию полноценного газонного покрытия, используется показатель продуктивности фитоценоза. Согласно данным полученным при учете биомассы в опыте урожайность растений зависит от биологических особенностей и условий выращивания растений (таб. 1). Горчица в первый год опыта сформировала небольшую фитомассу - 1,2 кг/м2. Урожайность зеленой массы газонной травы в  2018 году также была невысокой, так как многолетние  злаковые  травы в первый год создают мощную корневую систему и отличаются, как правило, небольшой урожайностью. Летом 2019 года биомасса газонного покрытия существенно выросла и в  последний год опыта учетная масса  злаковых трав была максимальной  – 1,57 кг/м2   (35% к 2018 году). Расчет средней за 4 года урожайности надземной фитомассы свидетельствует о высокой продуктивности созданного газона – 13,17 т/га. Изменение биопродуктивности  в динамике позволяет судить о достаточном запасе  питательных веществ и потенциальном плодородии созданного грунта. Злаковые газоны часто используются и в сельской местности, приусадебных хозяйствах. Зеленая масса газонных трав может служить пищей домашним животным. Для более полной характеристики продуктивности трав в опыте были рассчитаны кормовые единицы. За четыре года сумма кормовых единиц составила 1, 047, при общей зеленой массе 5.27 кг/м2

1. Использование   горчицы, в качестве сидерата перед посевом многолетних злаковых трав, оказывает достоверное положительное влияние на агрохимическую характеристику грунта созданного на основе дерново-подзолистой почвы и верхового торфа, способствуя повышению обеспеченности его органическим веществом, подвижными соединениями фосфора и калия, а также снижению обменной кислотности при общем увеличении содержания минеральных форм азота.

2. Почвогрунт, созданный на основе тяжелосуглинистой дерново-подзолистой почвы и верхового торфа, обладает высокой продуктивностью – 13,17 т надземной зеленой фитомассы или 2,61 т кормовых единиц в расчете на 1 гектар площади, что свидетельствует о благоприятных агрохимических характеристиках почвогрунта, созданного для выращивания многолетних злаковых трав.