agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2019.20.6.613-622agronauka-427Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: ЗЕМЛЕДЕЛИЕ, АГРОХИМИЯ, МЕЛИОРАЦИЯОRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: AGRICULTURE, AGROCHEMISTRY, LAND IMPROVEMENTНакопление пожнивно-корневых остатков и питательных элементов в кормовых севооборотахAccumulation of root-stubble residues and nutrients in feed crop rotationshttps://orcid.org/0000-0002-0070-5348СвечниковА. К.SvechnikovA. K.

Свечников Александр Константинович, научный сотрудник отдела кормопроизводства 

e-mail:via@mari-el.ru

Alexander K. Svechnikov, researcher

e-mail: via@mari-el.ru

koalder@yandex.ruМарийский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого»РоссияMari Agricultural Research Institute – branch of Federal Agricultural Research Center of the North-East named N.V.RudnitskyRussian Federation201917122019206613622Copyright © Свечников А.К., 20192019Свечников А.К.Svechnikov A.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/427

С 2001 по 2018 годы в условиях Республики Марий Эл изучали шестипольные кормовые севообороты с 1-3 полями бобово-злаковых трав. Проведена оценка количества запахиваемых пожнивно-корневых остатков (ПКО) и питательных элементов, поступивших с ними в почву, при различных уровнях внесения минеральных удобрений (N60P60K60 и N90P90K90 в 1-й и 2-й ротациях, N60P60K60 и P60K60 (в 3-й ротации). В период исследований содержание общего азота в дерново-подзолистой почве увеличилось с 0,15 до 0,28%, гумуса – с 1,82 до 2,53%. Питательных веществ ПКО в слой почвы 0-20 см больше всего было запахано в кормовом севообороте при одногодичном использовании многолетних трав. В среднем за 3 ротации в этот севооборот поступило: сухого вещества – 35,2 т/га, азота – 559 кг/га, фосфора – 231 кг/га и калия – 338 кг/га. Повышение обеспеченности почвы общим азотом и гумусом увеличило накопление растительных остатков и питательных элементов в 3-й ротации до 49,9 т/га, 821 кг/га, 321 и 496 кг/га соответственно. При этом существенных различий между фонами внесения удобрений не выявлено. В структуре изученных севооборотов наибольший вклад в пополнении питательных элементов в почве через запахивание ПКО внесла клеверо-люцерно-тимофеечная травосмесь: 10,1 т сухого вещества, 199 кг азота, 89 кг фосфора и 115 кг калия на 1 га пахотного слоя почвы. Включение поукосной горчицы после озимой ржи обеспечило почти равноценное с клеверо-люцерно-тимофеечной травосмесью количество запахиваемых ПКО.

Конфликт интересов: автор заявил об отсутствии конфликта интересов.

From 2001 to 2018 in Mari El Republic six-field fodder crop rotations including 1-3 fields of legume-cereal grasses were studied. The amount of plowed root-crop residues and nutrients entering the soil was assessed at different levels of minerals application (N60P60K60 and N90P90K90 in the 1st and 2 nd rotations, N60P60K60 и P60K60 in the 3rd rotation). During the research the total nitrogen content in sod-podzolic soil increased from 0.15% to 0.28%, the humus content raised from 1.82% to 2.53%. The largest amount of root-crop residues nutrients was plowed into 0 -20 cm soil layer during the fodder crop rotation at the 1-year use of the perennial grasses. On the average, it received 35.2 t/ha of dry matter, 560 kg/ha of nitrogen, 231 kg/ha of phosphorus and 338 kg/ha of potassium over 3 rotations. An increase in supply of soils with nitrogen and humus in the 3rd rotation raised the plant residues and nutrients accumulation to 49.9 t/ha, 821 kg/ha, 321 kg and 496 kg/ha, respectively. No significant differences were found between the fertilization backgrounds. In the structure of studied crop rotations cloveralfalfa-timothy grass mixture has made the greatest contribution to in the replenishment of nutrient elements by plowing up the root-crop residues: 10.1 tons of dry matter, 199 kg of nitrogen, 89 kg of phosphorus and 115 kg/ha of potassium. Using postcut mustard after winter rye provided almost the same amount of plowed root-crop residues as clover-alfalfa-timothy grass mixture.

Conflict of interest: the authors stated that there was no conflict of interest.

культуры севооборотовмноголетние травыротацияпитательные элементысухое веществоcrop rotation cropsperennial grassesrotationnutritional elementsdry matterБлагодарности: работа выполнена в рамках Государственного задания ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока (тема № 0767-2019-0091).Acknowledgement: the research was carried out within the state assignment of Federal Agricultural Research Center of the North-East named N. V. Rudnitsky (theme No. 0767-2019-0091).ReferencesЗамятин С. А., Изместьев В. М. Влияние культур севооборота на среднегодовое поступление растительных остатков за ротацию севооборотов. Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2016;(1 (5)):18-21. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=26125254Zamyatin S. A., Izmest'ev V. M. Vliyanie kul'tur sevooborota na srednegodovoe postuplenie rastitel'nykh ostatkov za rotatsiyu sevooborotov. [Influence of crop rotation on average annual entry of plant residues per one crop rotation]. Vestnik Mariyskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya «Sel'skokhozyaystvennye nauki. Ekonomicheskie nauki» = Vestnik of the Mari State University Chapter ′′Agriculture. Economics′′. 2016;(1 (5)):18-21. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=26125254Ghimire B., Ghimire R., VanLeeuwen D., Mesbah A. Cover crop residue amount and quality effects on soil organic carbon mineralization. Sustainability. 2017; 9(12);2316. DOI: https://doi.org/10.3390/su9122316Ghimire B., Ghimire R., VanLeeuwen D., Mesbah A. Cover crop residue amount and quality effects on soil organic carbon mineralization. Sustainability. 2017; 9(12);2316. DOI: https://doi.org/10.3390/su9122316Philippot L., Raaijmakers J. M., Lemanceau P., Van der Putten W. H. Going back to the roots: the microbial ecology of the rhizosphere. Nat. Rev. Microbiol. 2013;(11):789-799. DOI: https://doi.org/10.1038/nrmicro3109Philippot L., Raaijmakers J. M., Lemanceau P., Van der Putten W. H. Going back to the roots: the microbial ecology of the rhizosphere. Nat. Rev. Microbiol. 2013;(11):789-799. DOI: https://doi.org/10.1038/nrmicro3109Bardgett R. D., Mommer L., De Vries F. T. Going underground: root traits as drivers of ecosystem processes. Trends Ecol. Evol. 2014;29(12):692–699. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tree.2014.10.006Bardgett R. D., Mommer L., De Vries F. T. Going underground: root traits as drivers of ecosystem processes. Trends Ecol. Evol. 2014;29(12):692–699. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tree.2014.10.006Hirte J., Leifeld J., Abiven S., Oberholzer H.-R., Hammelehle A., Mayer J. Overestimation of crop root biomass in field experiments due to extraneous organic matter. Front Plant Sci. 2017;8:284. DOI: https://doi.org/ 10.3389/fpls.2017.00284Hirte J., Leifeld J., Abiven S., Oberholzer H.-R., Hammelehle A., Mayer J. Overestimation of crop root biomass in field experiments due to extraneous organic matter. Front Plant Sci. 2017;8:284. DOI: https://doi.org /10.3389/fpls.2017.00284Bisen N., Rahangdale C. P. Crop residues management option for sustainable soil health in rice-wheat system: A review. International Journal of Chemical Studies. 2017;(5(4)):1038-1042. URL: https://www.researchgate.net/publication/318959582_Crop_residues_management_option_for_sustainable_soil_health_in_ricewheat _system_A_reviewBisen N., Rahangdale C. P. Crop residues management option for sustainable soil health in rice-wheat system: A review. International Journal of Chemical Studies. 2017;(5(4)):1038-1042. URL: https://www.researchgate.net/publication/318959582_Crop_residues_management_option_for_sustainable_soil_health_in_rice-wheat _system_A_reviewФигурин В. А. Выращивание многолетних трав на корм. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2013. 188 с.Figurin V. A. Vyrashchivanie mnogoletnikh trav na korm. [Cultivation of perennial feed grasses]. Kirov: NIISKh Severo-Vostoka, 2013. 188 p.Мудрых Н. М., Самофалова И. А. Опыт использования растительных остатков в почвах Нечернозёмной зоны России (обзор). Пермский аграрный вестник. 2017;(1 (17)):88-97. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=28822619Mudrykh N. M., Samofalova I. A. Opyt ispol'zovaniya rastitel'nykh ostatkov v pochvakh Nechernozemnoy zony Rossii (obzor). [On to the experience of the usage of plant residues in soils of Non-Black soil zone of Russia (review)]. Permskiy agrarnyy vestnik = Perm Agrarian Journal. 2017;(1 (17)):88-97. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru /item.asp?id=28822619Torma S., Vilček J., Lošak T., Kužel S., Martensson A. Residual plant nutrients in crop residues – an important resource. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B – Soil & Plant Science. 2018;68(4):358-366. DOI: https://doi.org/10.1080/09064710.2017.1406134Torma S., Vilček J., Lošak T., Kužel S., Martensson A. Residual plant nutrients in crop residues – an important resource. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B – Soil & Plant Science. 2018;68(4):358-366. DOI: https://doi.org/10.1080/09064710.2017.1406134Кузнецова Л. Н. Накопление корневой массы и пожнивных остатков растениями ячменя в плодосменном и зернопропашном севооборотах. Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2015;(8):132-136. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=26069209Kuznetsova L. N. Nakoplenie kornevoy massy i pozhnivnykh ostat-kov rasteniyami yachmenya v plodosmennom i zernopropashnom sevooborotakh. [Accumulation of root mass and residues of barley plants in fruitchanging and grain and grass crop rotations]. Vestnik Kurskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii = Vestnik of Kursk State Agricultural Academy. 2015;(8):132-136. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item. asp?id=26069209Тишков Н. М., Назарько А. Н. Надземные растительные остатки подсолнечника – источник пополнения органическим веществом и элементами питания чернозёма типичного. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2015;(1 (161)):57-71. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=24037001Tishkov N. M., Nazar'ko A. N. Nadzemnye rastitel'nye ostatki podsolnechnika – istochnik popolneniya organicheskim veshchestvom i elementami pitaniya chernozema tipichnogo. [Above-ground residues of sunflower as a source of replenishment typical chernozem with organic matter and nutrients]. Maslichnye kul'tury. Nauchnotekhnicheskiy byulleten' Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta maslichnykh kul'tur = Oil crops. Scientific and technical Bulletin of VNIIMK. 2015;(1 (161)):57-71. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=24037001Brankatschk G., Finkbeiner M. Modeling crop rotation in agricultural LCAs – challenges and potential solutions. Agricultural Systems. 2015;138:66-76. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2015.05.008Brankatschk G., Finkbeiner M. Modeling crop rotation in agricultural LCAs – challenges and potential solutions. Agricultural Systems. 2015;138:66-76. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2015.05.008Brankatschk G., Finkbeiner M. Crop rotations and crop residues are relevant parameters for agricultural carbon footprints. Agronomy for Sustainable Development. 2017;37:58. DOI: https://doi.org/10.1007/s13593-017-0464-4Brankatschk G., Finkbeiner M. Crop rotations and crop residues are relevant parameters for agricultural carbon footprints. Agronomy for Sustainable Development. 2017;37:58. DOI: https://doi.org/10.1007/s13593-017-0464-4Gan Y. T., Hamel C., O’Donovan J. T., Cutforth H., Zentner R. P., Campbell C. A., Niu Y. N., Poppy L. Diversifying crop rotations with pulses enhances system productivity. Sci. Rep. 2015;(5):14625. DOI: https://doi. org/10.1038/srep14625Gan Y. T., Hamel C., O’Donovan J. T., Cutforth H., Zentner R. P., Campbell C. A., Niu Y. N., Poppy L. Diversifying crop rotations with pulses enhances system productivity. Sci. Rep. 2015;(5):14625. DOI: https://doi. org/10.1038/srep14625Niu Y., Bainard L. D., Bandara M., Hamel C., Gan Y. Soil residual water and nutrients explain about 30% of the rotational effect in 4-yr pulse-intensified rotation systems. Canadian Journal of Plant Science. 2017;97 (5):852-864. DOI: https://doi.org/10.1139/cjps-2016-0282Niu Y., Bainard L. D., Bandara M., Hamel C., Gan Y. Soil residual water and nutrients explain about 30% of the rotational effect in 4-yr pulse-intensified rotation systems. Canadian Journal of Plant Science. 2017;97 (5):852-864. DOI: https://doi.org/10.1139/cjps-2016-0282Козлова Л. М., Рубцова Н. Е., Соболева Н. Н. Трансформация органического вещества агродерново-подзолистых почв Евро-Северо-Востока. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015;(6 (49)):47-53. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=24484209Kozlova L. M., Rubtsova N. E., Soboleva N. N. Transformatsiya organicheskogo veshchestva agrodernovo-podzolistykh pochv Evro-Severo-Vostoka. [Transformation of organic matter of sod-podzolic soils in EuroNorth-East]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2015;(6 (49)):47-53. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/ item.asp?id=24484209Mariaselvam A. A., Dandeniya W. S., Indraratne S. P., Dharmakeerthi R. S. High C/N materials mixed with cattle manure as organic amendments to improve soil productivity and nutrient availability. Tropical Agricultural Research. 2015;(25 (2)):201-213. DOI: https://doi.org/10.4038/tar.v25i2.8142Mariaselvam A. A., Dandeniya W. S., Indraratne S. P., Dharmakeerthi R. S. High C/N materials mixed with cattle manure as organic amendments to improve soil productivity and nutrient availability. Tropical Agricultural Research. 2015;(25 (2)):201-213. DOI: https://doi.org/10.4038/tar.v25i2.8142Li W., Chen H., Cao C., Zhao Z., Qiao Y., Du S. Effects of long-term fertilization on organic carbon and nitrogen dynamics in a vertisol in Eastern China. Open Journal of Soil Science. 2018;8(3):99-117. DOI: https://doi.org/10.4236/ojss.2018.83008Li W., Chen H., Cao C., Zhao Z., Qiao Y., Du S. Effects of long-term fertilization on organic carbon and nitrogen dynamics in a vertisol in Eastern China. Open Journal of Soil Science. 2018;8(3):99-117. DOI: https://doi.org/10.4236/ojss.2018.83008Халин А. В., Бакиров Ф. Г., Нестеренко Ю. М., Поляков Д. Г. Оценка влияния культур и звеньев севооборотов на количество органического вещества, поступающего в почву с растительными остатками, на черноземах южных Оренбургской области. Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2016;(1):1-8. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25680993Khalin A. V., Bakirov F. G., Nesterenko Yu. M., Polyakov D. G. Otsenka vliyaniya kul'tur i zven'ev sevooborotov na kolichestvo organicheskogo veshchestva, postupayushchego v pochvu s rastitel'nymi ostatkami, na chernozemakh yuzhnykh Orenburgskoy oblasti. [Assessment of effect of cultures and links of crop rotations on organic matter entering the soil with plant residues on Southern Chernozems in Orenburg region]. Byulleten' Orenburgskogo na-uchnogo tsentra UrO RAN. 2016;(1):1-8. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25680993Zhang J., Wang X., Wang J., Wang W. Carbon and Nitrogen Contents in Typical Plants and Soil Profiles in Yanqi Basin of Northwest China. Journal of Integrative Agriculture. 2014;13(3):648-656. DOI: https://doi.org/10.1016/S2095-3119(13)60723-6Zhang J., Wang X., Wang J., Wang W. Carbon and Nitrogen Contents in Typical Plants and Soil Profiles in Yanqi Basin of Northwest China. Journal of Integrative Agriculture. 2014;13(3):648-656. DOI: https://doi.org/ 10.1016/S2095-3119(13)60723-6Изместьев В. М., Свечников А. К. Соколова Е. А. Влияние многолетних бобово-злаковых трав на продуктивность кормовых севооборотов. Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2017;3(3):28-32. Режим доступа: http://agroeconom. vestnik.marsu.ru/view/journal/article.html?id=1437Izmest'ev V. M., Svechnikov A. K. Sokolova E. A. Vliyanie mnogoletnikh bobovo-zlakovykh trav na produktivnost' kormovykh sevooborotov. [Influence of perennial legume-cereal grasses on the productivity of fodder crop rotations]. Vestnik Mariyskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya «Sel'skokhozyaystvennye nauki. Ekonomicheskie nauki» = Vestnik of the Mari State University Chapter ′′Agriculture. Economics′′. 2017;3(3):28-32. (In Russ.). URL: http://agro-econom.vestnik.marsu.ru/view/journal/article.html?id=1437Gramss G., Voigt K. D. Turnover of minerals and organics in the postharvest herbage of annuals and perennials: Winter Wheat and Goldenrod. Agriculture. 2018;(8 (11)):170. DOI: https://doi.org/10.3390/agriculture8110170Gramss G., Voigt K. D. Turnover of minerals and organics in the postharvest herbage of annuals and perennials: Winter Wheat and Goldenrod. Agriculture. 2018;(8 (11)):170. DOI: https://doi.org/10.3390/agriculture8110170Dubey R. K. Response of Indian mustard to nutrients and plant growth regulators: the influence on yield, available soil P balance and P recycling through residues. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 2017;6(8):3319-3331. DOI: https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.608.396Dubey R. K. Response of Indian mustard to nutrients and plant growth regulators: the influence on yield, available soil P balance and P recycling through residues. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 2017;6(8):3319-3331. DOI: https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.608.396Борисова Е. Е. Роль в севооборотах многолетних трав. Вестник НГИЭИ. 2015;(8 (51)):12-19. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=24306721Borisova E. E. Rol' v sevooborotakh mnogoletnikh trav. [Role of perennial grasses in rotations]. Vestnik NGIEI = Bulletin NGII. 2015;(8 (51)):12-19. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=24306721

The authors declare that there are no conflicts of interest present.