Люцерна — многолетнее, многоукосное растение.
В зависимости от вида, произрастает на одном месте в течение нескольких лет и обладает высокой пластичностью, поэтому растение люцерны возделывается в различных почвенно-климатических условиях. Один вегетационный период живет лишь надземная часть растений — стебли, листья и соцветия. Стебли люцерны круглые, иногда четырехгранные, толщиной 2,5-3,0 мм, хорошо ветвятся. Каждый стебель состоит из 12-20 коротких междоузлий. При оптимальном водном и питательном режимах на одном растении каждый год формируется 60-80 стеблей, высота которых, в зависимости от вида и сорта в первом укосе достигает 110-120 см, втором и третьем — 80-90, четвертом — 60-70 см, то есть от первого к последнему укосу высота и масса стеблей уменьшается примерно вдовое. Надземная часть стеблей люцерны ежегодно отмирает, сохраняется лишь корневая система с коронкой (зоной кущения) на которой сохраняются почки возобновления, образующие новые вегетативные побеги. У желтой люцерны коронка расположена в почве на глубине 4-7 см, синей и изменчивой — 2-3 см.
Оптимальные сроки скашивания люцерны, как и других бобовых,- конец бутонизации — начало цветения. Важно отметить, что после первого скашивания (ежегодно) отрастание побегов во втором и последующих укосах происходит не из коронки, а из пазушных почек оставшихся стеблей (стерни). Поэтому сильно низкий срез стеблей приводит к медленному отрастанию побегов и недобору урожая в последующих укосах. Поскольку новые стебли, образующиеся из пазушных стеблевых почек, всегда стадийно старше стеблей, формирующихся из зоны кущения, из-за чего продуктивность травостоев люцерны по укосам различная. Побеги первого укоса, отрастают из перезимовавших почек коронки (зоны кущения), у всех видов люцерны, как правило, более продуктивны, поскольку развиваются из стадийно более молодых тканей зоны кущения (коронки), имеющих необходимый запас питательных веществ для роста и развития растений в последующих укосах. В этой связи достаточная обеспеченность растений в ранневесенний период отрастания стеблей имеет определяющее значение для продуктивности посевов люцерны.
Важной биологической особенностью люцерны является ее способность быстро формировать новые побеги после скашивания или стравливания животными за счет запасенных в ее корневой системе пластических веществ. Поэтому, чем более мощная корневая система растений, тем выше потенциальная продуктивность посевов.
Основная масса корней люцерны располагается в пахотном слое почвы (0-25 см) и составляет около 60% всей массы корней, расположенных в метровом слое. Однако наиболее важные в питании мелкие корни расположены в большем количестве лишь на боковых корнях второго, третьего и последующих порядков, которые сосредоточены в более глубоких (25-70 см) слоях почвы. Мелкие корни с корневыми волосками являющиеся наиболее активной частью корневой системы, на которых развиваются азотфиксирующие клубеньковые бактерии.
Наибольшее количество клубеньков образуется в верхнем (0-30 см) слое почвы. В условиях естественного увлажнения в первый год жизни люцерны численность клубеньков в слое 0-50 см составляет примерно 60% от общего их количества в метровом слое, а на втором году жизни увеличивается до 70-75%.
При выращивании люцерны в орошаемых условиях численность клубеньков на корнях люцерны увеличивается в 1,5 раза, хотя характер распределения их численности в корнеобитаемом слое почвы не изменяется.
Распределение корневой массы люцерны после 3-х летнего ее использования, зависит от возраста и водного режима. Общая масса корней люцерны в слое 0-100 см в богарных условиях значительно увеличивается в 1-й и во 2-й год жизни, а при орошении в течении трех лет жизни.
Благодаря мощной глубоко проникающей стержневой корневой системе, в почве в течение 2-3-х лет жизни люцерна в почве накапливается большое количество сухой массы корней с довольно высоким содержанием азота, фосфора, калия и кальция. Общее содержание элементов питания в корневых остатках разных горизонтов почвы зависит в основном от распределения массы корней в почвенном профиле. В целом после распашки люцерны в пахотном слое почвы после трех лет жизни остается около 50-60% элементов питания, содержащихся в корневой системе, а слое 0-40 см — 80-85%.
Люцерна произрастает на всех почвах, кроме кислых, заболоченных и сильно засоленных. Среди элементов минерального питания наиболее важное значение для люцерны имеет обеспеченность почв фосфором, калием, кальцием и магнием, которые значительно повышают продуктивность посевов и урожайность семян. Высокое содержание в почве минерального азота (N-NH4+ и N-NO3—) угнетает жизнедеятельность и азотфиксирующую активность клубеньковых бактерий. Бобовые, используя минеральный азот почвы и удобрений, переходят, подобно небобовым культурам, на гетеротрофный по отношению к азоту тип питания. При этом урожайность люцерны не повышается, а, напротив, в большинстве случаев снижается. Большое значение в питании люцерны и других бобовых культур имеют микроэлементы, прежде всего молибден, бор, марганец, а на почвах степных районов (черноземах и каштановых почвах) и песчаных почвах — медь и цинк, которые увеличивают азотфиксирующую деятельность клубеньковых бактерий и урожайность люцерны.
Несмотря на засухоустойчивость, люцерна потребляет очень большое количество почвенной влаги. При нормальном росте и развитии площадь ее листовой поверхности на 1 га достигает 20-25 га, что 4-6 раз выше, чем у многолетних злаковых трав и зерновых культур. Посевы люцерны испаряют воды в 8-10 раз больше, нежели зерновые культуры и в 15 раз больше посевов кукурузы. Поэтому для получения высоких урожаев на темно-каштановых почвах и южных черноземах в течение вегетации необходимо поддерживать влажность в основном корнеобитаемом слое почвы (0-70 см) в пределах 70-75 % НВ. В этих условиях прирост сухого вещества люцерны за сутки составляет 60-80 кг/га, а в период интенсивного отрастания — 100-120 кг/га.
Система удобрения люцерны обусловливается ее биологическими особенностями. Люцерна обладает мощной корневой системой, высокой усвояющей способностью элементов питания из пахотного и подпахотных горизонтов почвы, наиболее интенсивной среди других бобовых культур симбиотической фиксацией атмосферного азота, потенциально высокой продуктивностью посевов, а, следовательно, большим выносом элементов питания урожаем, длительностью ее периода вегетации, многоукосностью и многолетностью.
На формирование 1 т сена люцерна затрачивает 25-35 кг N, 6-8 Р2О5, 18-22 К2О и 25-35 кг СаО. В среднем за пять лет использования при выращивании на орошаемых темно-каштановых почвах с урожаем сена 110 ц/га, люцерна выносит 320 кг/га азота, 70 фосфора и 200 кг/га калия.
Среди элементов питания наибольшее влияние на продуктивность люцерны оказывает фосфор. При этом особенно важное значение имеет удовлетворение потребности люцерны в фосфоре от всходов до начала бутонизации растений. Поэтому, независимо от плодородия почвы, следует вносить при посеве фосфорные удобрения в дозе 8-10 кг/га Р2О5.
Дозы фосфора для основного удобрения определяют, исходя из содержания подвижных фосфатов в почве, планируемой урожайности и продолжительности выращивания люцерны на одном поле. В зависимости от почвенного плодородия и суммарной продуктивности посевов за 3-4 года, дозы фосфорных удобрений (Р2О5) варьируют в пределах 140-260 кг/га. Фосфорные удобрения вносят под покровную культуру, а при беспокровных посевах люцерны до ее посева с глубокой заделкой их в почву плугом с предплужником или другими орудиями, соблюдая условия локализации удобрений. На суглинистых почвах фосфорные удобрения следует вносить в запас на 3-4 года, а на легких, песчаных почвах на 2 года. При более длительном использовании травостоев ежегодно проводят подкормку фосфорными удобрениями из расчета 60-80 кг/га Р2О5. При подкормке люцерны и люцернозлаковых травосмесей используют водорастворимые фосфорные удобрения. Для основного внесения пригодны все фосфорные удобрения, кроме фосфоритной муки, которая неэффективна на нейтральных почвах.
Калийные удобрения, несмотря на значительный вынос калия урожаем, оказывают меньшее влияние на продуктивность люцерны, нежели фосфорные, из-за высокого содержания и хорошей доступности растениям обменного калия почвы пахотного и подпахотного горизонтов в основной зоне возделывания люцерны.
При выращивании люцерны на суглинистых серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах калийные удобрения в качестве основного вносят в запас на 2-3 года дозе 140-180 кг/га удобрения совместно с фосфорными под покровную культуру. На супесчаных почвах калийные удобрения вносят ежегодно в дозе 90-120 кг/га К2О. В степных районах из-за высокого содержания обменного калия во всех горизонтах почвенного профиля южных черноземов и каштановых почв, применение калийных удобрений в богарных условиях не эффективно. При орошении оптимальные дозы калийных удобрений (К2О) на супесчаных почвах составляют 140-180 кг/га, суглинистых — 120-150 кг/га. К формам калийных удобрений у люцерны нет каких-либо особых требований, лишь на легких почвах с низким содержанием магния следует применять магнийсодержащие калийные удобрения: калимаг, калимагнезию и др.
Потребность люцерны в азоте как богарных, так и орошаемых условиях незначительная, поскольку около 70-80% (в зависимости от плодородия почвы) содержащегося в ней азота усваивается из атмосферы в результате симбиотической деятельности клубеньковых бактерий и примерно 20-30% азота растения потребляют из почвы в минеральной форме.
Повышение уровня фосфорного питания увеличивает азотфиксирующую способность люцерны, внесение азотных удобрений, напротив, значительно угнетает усвоение атмосферного азота.
Удобрение азотом. В чистых посевах люцерны (монокультуре) азотные удобрения не оказывает какого-либо существенного влияние урожайность или содержание белка. На суглинистых почвах удобрение люцерны азотом в большинстве случаев нерентабельно; его лучше применять под небобовые кормовые культуры.
Потребность люцерны во внесении азота удобрений проявляется лишь на легких почвах при орошении, что связано с низким содержанием в них гумуса и минерального азота. По данным С. П. Голобородько и др. (2007) в среднем за 3 года урожайность сухого массы сена люцерны на супесчаном южном черноземе в орошаемых условиях при внесении Р120 К180 составляла 82 ц/га, а при внесении N120P120К180 — 87 ц/га.
Люцерно-злаковые травостои, напротив, значительно повышают урожайность при внесении азотных удобрений. Оптимальные дозы азотных удобрений определяют исходя из состава травосмеси. В молодых травостоях (1-2-го года пользования), где доля бобовых составляет 80-90%, азотные удобрения в богарных условиях вносить не следует, а в орошаемых условиях доза азота не должна превышать 60 кг/га. В более старых травостоях (3-5-го года пользования), с долей злаков белее 50% азот в дозе 45-60 кг/га рекомендуется вносить ранней весной перед возобновлением вегетации и после каждого укоса (стравливания) в качестве подкормки.
Известкование. Вынос кальция люцерной значительно превосходит вынос его другими сельскохозяйственными культурами. Люцерна очень чувствительна к кислой реакции почвы. На кислых почвах она дает низкие урожаи и практически полностью выпадает на 2-3 год. Наибольшая продуктивность посевов люцерны наблюдается при рН 7-8 . При возделывании на кислых почвах необходимо вносить повышенные дозы извести (проводить известкования по 1,5-2 Н2), чтобы довести рН почвы до 7-7,5. Для получения высоких урожаев люцерны в Нечерноземной зоне почву перед ее возделыванием целесообразно заблаговременно вносить высокие дозы доломитовой муки или извести, чтобы устранить кислотность не только в пахотном, но и в подпахотных горизонтах. Исходя из морфологического строения корневой системы люцерны, посевы ее на серых лесных почвах малопродуктивны и выпадают при кислой реакции подпахотного горизонта почвы, даже если пахотный слой произвесткован.
Урожайность надземной вегетативной массы и семян люцерны в значительной мере зависит также от обеспеченности растений микроэлементами и, прежде всего молибденом и бором. Недостаток молибдена в почве вызывает нарушение азотного и белкового обмена в растениях и значительно снижает азотфиксацию клубеньковыми бактериями. Известкование почвы увеличивает подвижность молибдена в почве и доступность его растениям. Однако при низком содержании Мо в почве необходимо применять молибденсодержащие удобрения (молибдат натрия или аммония). Люцерна хорошо отзывается прибавкой урожая на молибден при его недостатке в почве. В зависимости от условий молибденовые удобрения можно вносить в почву (1 — 3 кг/га молибдата аммония или натрия), использовать для проведения некорневых подкормок посевов люцерны (0,5 кг/га) или опудривание семян (60-80 г/га). При внесении молибдена в почву растения удовлетворяют свою потребность в нем в течение всего периода вегетации (3-5 лет), при некорневых подкормках растений или опудривании (опрыскивании) семян, потребность растений в молибдене может возникать вновь на 2-й и последующие годы после обработки.
Бор оказывает непосредственное влияние на формирование репродуктивных органов, поэтому имеет особое значение для семеноводства. Для устранения недостатка бора используют те же приемы, что и для молибдена. В качестве борных удобрений чаще всего используют борную кислоту — Н3ВО3 и буру — Na2B4O7. Внесение чрезмерно высоких доз молибдена и бора следует избегать поскольку высокое содержание молибдена и бора в корме может привести к заболеванию животных.