Кроме того, черноземы лесостепной зоны теряют 137–646 кг/га кальция в результате вымывания в нижние горизонты и за пределы почвенного профиля. Эти потери в конце концов истощают запасы свободных солей кальция (карбонатов) и почвенного поглощающего комплекса. Потребление растениями обменного кальция без его внутренней и внешней компенсации приводит к замене катионов Са2+ на катионы НГ и является глав ной причиной возрастания кислотности черноземов.
Для выщелоченных чернозёмов характерно заметное уплотнение переходного (АВ) и иллювиального (В) горизонтов, отсутствие кремнеземистой присыпки и ореховатой структуры.
Мощность аккумулятивно-гумусового горизонта (A1+AB или Aп+АВ) у чернозёма выщелоченного составила 32–38 см с доверительным интервалом ±2,0–5,3 см. Глубина почвенного профиля колеблется в пределах
95,4–103,7 см [13].
Почвы опытного участка имеют черную или почти черную окраску, обусловленную высоким содержанием гумуса – 7,63%. Кислотность соленой вытяжки в пахотном слое почвы характеризуется величиной рН 5,38 и 5,72. Гидролитическая кислотность 3,42 мг-экв/100 г. В пахотном слое почвы концентрация фосфора – 0,135% и калия – 2,22%.
Важнейшими показателями состояния почвообразовательных процессов в пахотных чернозёмах и их плодородия является содержание гумуса, азота и фосфора (динамика валового содержания калия в аккумулятивном процессе почвообразования чернозёмов отражается слабо, потому что перекрывается высоким природным содержанием в почвообразующих породах).
Среднее содержание азота в пахотном горизонте чернозёма выщелоченного составляет 0,265% с колебаниями в пределах от 0,207 до 0,301%. С глубиной концентрация его уменьшается и в горизонте В1 в среднем содержится 0,185%, в горизонте В2 – 0,132%, в горизонте ВС – 0,066%. Суммарное количество азота в почвенном профиле чернозёма выщелоченного составляет 17,24 т/га на пашне и 20,31 т/га на целине. Для выщелоченных чернозёмов характерна сосредоточенность валового азота в гумусовых горизонтах Ап+АВ и A1+AB. На них приходится 52,8–56,5% запаса этого элемента пахотных разновидностей и 52,2–53,7% целинных разновидностей почв. Наиболее активную роль в питании растений играют подвижные формы почвенного азота: аммонийный и нитратный азот, а также азот органических соединений, гидролизуемых 0,5% раствором серной кислотой.
Легкогидролизуемая фракция азота является ближайшим резервом для питания растений. В гумусовых горизонтах чернозёма выщелоченного на пашне она составляет 3,48–3,82%, на целине – 3,24–3,52% валовых запасов элемента [13].
В чернозёмах выщелоченных различного гранулометрического состава содержание фосфора варьирует. При лёгком и облегчённом гранулометрическом составе концентрация элемента мала и составляет в среднем 0,057–0,070%. Разновидности тяжелосуглинистые и глинистые имеют более высокую концентрацию – 0,168–0,139% [13]. Выщелоченные чернозёмы средне – и тяжелосуглинистого гранулометрического состава в пахотном слое содержат 0,115±0,020% Р2О5. Концентрация фосфора в аккумулятивном горизонте А1 на целине заметно больше – 0,133±0,032%. С глубиной его содержание резко уменьшается и в переходном горизонте ВС составляет: на пашне – 0,049±0,016, на целинном участке – 0,041±0,010%. Фракционный состав минеральных фосфатов благоприятен для растений, так как в пахотном горизонте преобладают подвижные соединения – одно- и двухзамещённые соли кальция (17 и 26% от валового количества Р2О5).
Калий является одним из важнейших элементов в питании растений. Чернозёмы выщелоченные Зауралья имеют высокое содержание валового калия. В аккумулятивных Ап и A1 и переходном АВ горизонте они содержат 2,90–2,04% К2О. С глубиной обеспеченность почв калием несколько снижается и в горизонте ВС составляет 1,92–1,97%. Сравнение запасов калия на целине и в пахотном чернозёме выщелоченном показывает, что в последнем содержание калия снизилось на 7,5%.
Основным поставщиком калия является илистая фракция почвообразую-щей породы, поэтому наибольшее количество К2О характерно для почв тяжёлого механического состава. Запасы калия в почвенном профиле чернозёма выщелоченного тяжелосуглинистого составляет 294,7 т/га на пашне и 351,9 т/га в профиле целинного аналога. Калийный фонд того же генетического подтипа легкосуглинистого состава на 58,3 и 107,0 т/га меньше [13].
Экспериментальные работы выполнялись на опытном участке в Северной лесостепной зоне Челябинской области на чернозёме выщелоченном средне-мощном среднегумусном среднесуглинистом. Характеристика этой почвы дана в таблице 1.
Таблица 1 – Характеристика почв опытного участка
| Тип почвы | Содержание, % | рНводн | Содержание доступных растениям форм, мг/кг | ||||
| гумус | N | Р2О5 | N-NO3 | Р2О5 | К2О | ||
| Чернозём выщелоченный среднегумусный средне-суглинистый | 6,31 | 0,24 | 0,15 | 6,6 | 4,7 | 154 | 199,5 |
Рост и развитие люпина, уровень урожайности зависят от продолжительности, тепло- и влагообеспеченности вегетационного периода.
Погодные условия 2005 года (по данным Бродакалмацкой ГМС) можно охарактеризовать как умеренно благоприятные (таблица 2). Достаточное количество запасов влаги в почве и теплая погода обеспечило равномерные и дружные всходы. Превышение количества осадков в июне и июле по сравнению со среднемноголетними значениями обеспечило нормальное прохождение фаз развития растений люпина в это время. Температурный фон в течение вегетационного периода находился в пределах нормальных для роста и развития люпина, а сумма активных температур была вполне достаточная для его полного созревания.
Таблица 2 – Метеорологические условия вегетационного периода в 2005 году и в 2008 годах (данные Бродокалмакской метеостанции)
| Месяц | 2005 | 2008 | Средние многолетние |
| среднемесячная температура воздуха, °С | |||
| Май | 14,5 | 12,0 | 11,2 |
| Июнь | 16,9 | 16,0 | 16,4 |
| Июль | 18,2 | 20,0 | 16,3 |
| Август | 15,9 | 17,2 | 16,1 |
| Сентябрь | 11,3 | 8,3 | 8,2 |
| сумма активных температур, °С | |||
| 1935,0 | 1842,0 | ||
| сумма осадков за месяц, мм | |||
| Май | 23,0 | 44,0 | 37,0 |
| Июнь | 76,0 | 2,0 | 55,0 |
| Июль | 77,0 | 98,0 | 75,0 |
| Август | 44,0 | 39,0 | 51,0 |
| Сентябрь | 40,0 | 66,0 | 44,0 |
| сумма осадков за вегетационный период, мм | |||
| 260,0 | 262,0 | ||
Май характеризовался теплой погодой, в течении всего месяца температурный режим был высоким, в среднем температура составила 14,5 °С, за месяц выпало 23 мм осадков при норме 37 мм.
Июнь оказался более влажным месяцем, за месяц выпало 76 мм при норме 55 мм, то есть на 138,1%. Средняя температура за месяц составляла 16,9 °С при норме 16,4 °С.
Июль характеризовался жаркой погодой, в среднем температурный режим составлял 18,2 °С, при норме 16,3 °С. За месяц выпало 77 мм осадков при норме 75 мм.
В августе средняя температура за месяц составила 15,9 °С при норме 16,1 °С. За месяц выпало 44 мм осадков при норме 51 мм, то есть 86,2%.
Сентябрь характеризовался теплой погодой. Средняя температура за месяц составила 11,3 °С при норме 8,2 °С. За месяц выпало 40 мм осадков при норме 44 мм, то есть 90,9%. Сумма активных температур за вегетационный период равна 1935 °С при норме 1842 °С, что на 93 °С выше нормы.
Исследования проводили в 2005 и 2008 годах на опытном поле института Агроэкологии с закладкой полевого опыта. Способ посева сплошной с нормой высева 600 тыс. всхожих семян на гектар. В сортоиспытании участвовали две группы сортов люпина узколистного. Первая группа сидерального направления состояла из алколоидных сортов Радужный и Сидерат (семена с типичной для люпина узколистного пестрой окраской). Вторая группа из безалкалоидных сортов Кристалл, Снежеть, Белозерный и Надежда (семена белозерные).
Размещение делянок в опыте проводилось методом рендомизированных повторений. Он предусматривает объединение вариантов опыта в несколько отдельных блоков, общее количество которых определяется принятой повторностью. Схема опыта представлена в приложении А.
Опыт имел 3-кратную повторнрсть. Посев производился 12–15 мая 2008 года сеялкой ССНП-16 рядовым способом. Размер делянки: ширина – 1,8 м, длина – 14 м. Общая площадь – 25 м2, учетная составила 10 м2.
В период вегетации проводили фенологические наблюдения. При этом отмечали следующие фазы развития растения: всходы, ветвление, цветение, формирование бобов, созревание. За начало наступления той или иной фазы принимали моменты, когда в нее вступали более 50% растений.
Определение влажности зерна проводилось по Методике Государственной комиссии по сортоиспытанию (1985).
В опыте проводился подсчет густоты стояния растений на каждой делянке по следующей методике. На каждой делянке по диагонали фиксировали 4 участка по 2 смежных рядка длиной 83 см (что в сумме будет составлять 1 м2).