Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Свойства малонатриевых солонцов лесостепной зоны Омского Прииртышья

ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Свойства малонатриевых солонцов лесостепной зоны Омского Прииртышья"

00501

На правах рукописи

ГИНДЕМИТ Александра Михайловна

СВОЙСТВА МАЛОНАТРИЕВЫХ СОЛОНЦОВ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ОМСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ

03.02.13 - Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

12 мд? шг

Тюмень - 2012

005012699

Работа выполнена на кафедре почвоведения ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик Международной академии экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ) Березин Леонид Владимирович Еремченко Ольга Зиновьевна, доктор биологических наук, профессор Пермского ГУ

Гузеева Светлана Анатольевна,

кандидат биологических наук, доцент Тюменского ГАСУ

Новосибирский государственный аграрный университет

Защита состоится 29 марта 2012 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.01 при Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.

Адрес академии: 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7

Тел./факс: (3452) 46-87-77; E-mail: dissTGSHA@mail.ru

Автореферат разослан 20 февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

сг

Рзаева В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Солонцовые земли занимают около 10 млн. га сельскохозяйственных угодий Западной Сибири. В лесостепной зоне Омского Прииртышья солонцовые комплексы занимают почти треть сельскохозяйственных угодий (1,9 млн. га). От 30 до 50% из них используется в пашне. В их составе преобладают солонцы малонатриевые. Располагаясь пятнами среди более плодородных почв, солонцы в силу плохих водно-физических свойств резко снижают продуктивность полей не только за счет низкого урожая растений на пятнах, но и за счет несвоевременного и некачественного проведения полевых работ по всему полю.

Изучение генезиса, свойств и приемов улучшения свойств солонцов имеет многолетнюю историю в России и за ее пределами. Большой научный вклад в исследования этих вопросов внесли: К.К. Гедройц, И.Н. Антипов-Каратаев, К.П. Пак, Н.П. Панов, A.B. Новикова, а в Сибири Н.В. Орловский, Н.Д. Градобоев, A.C. Мигуцкий, П.С. Панин, Н.С. Семендяева, 0.3. Еремченко, В.М. Курачев, В.А. Федоткин, Л.Н. Скнпин и др.

Многообразие свойств солонцов обуславливают непрерывный поиск совершенствования приемов их улучшения с целью повышения продуктивности комплексных массивов.

Цель исследования: оценка изменения свойств малонатриевых солонцов под действием приемов мелиорации для повышения их продуктивности в условиях Омского Прииртышья.

Для достижения данной цели исследования решались следующие основные задачи:

1. Исследовать водно-физические свойства солонца мелкого малонатриевого под влиянием длительного последействия гипсования.

2. Установить влияние органических удобрений на водно-физические свойства ранее мелиорированного солонца мелкого малонатриевого.

3. Оценить возможность улучшения свойств солонца среднего малонатриевого методом агробиологической мелиорации.

4. Изучить водно-физические свойства и микробиологические процессы солонца среднего малонатриевого при использовании нового способа мелиоративной обработки.

Научная новизна. Впервые в лесостепной зоне Омского Прииртышья выявлено, что улучшение водно-физических свойств солонца мелкого малонатриевого гипсованием продолжается более 20 лет. Установлено увеличение агрономически ценной фракции, сокращение глыбистой фракции, уменьшение содержания водопептизируемого ила. Выявлена нестабильность почвенных агрегатов в зависимости от погодных условий. Анализ катионно-анионного состава солей показал отсутствие их подтягивания к поверхности

мелиорированного солонца. Установлена целесообразность окультуривания мелиорированных солонцов внесением органических удобрений без повторного гипсования.

Изучено влияние сидеральньгс культур на активизацию почвенной микрофлоры, трансформацию органического вещества. Определена возможность улучшения структурно-агрегатного состава солонца среднего малонатриевого глубоким рыхлением с одновременным внесением органического вещества. Разработан способ мелиоративной обработки почв (Пат. 2407262 Рос. Федерация, 2010).

Практическая значимость результатов исследований. Установлено положительное влияние органических удобрений на свойства и продуктивность ранее загипсованного солонца мелкого малонатриевого.

Экономический эффект нового способа мелиоративной обработки малоплодородных почв в производственных условиях на площади 3 тыс. га составил с учетом последействия в течение двух лет 6,12 млн. руб.

Положения, выносимые на защиту:

1. Положительное влияние на структурно-агрегатный состав, содержание водопептизируемого ила, водопрочность почвенных агрегатов мелкого малонатриевого солонца сохраняется более 20 лет после гипсования.

2. Окультуривание ранее мелиорированного солонца, используемого в пашне, применением органических удобрений положительно влияет на его водно-физические свойства.

3. Улучшение свойств почвенного комплекса с участием солонца среднего малонатриевого возможно проведением глубокого рыхления с одновременным внесением в подпахотный слой органического вещества (пожнивные и поукосные остатки, сидеральные культуры).

Вклад автора. Полевые работы, лабораторные исследования, анализ и обобщение полученных экспериментальных результатов выполнены лично автором.

Апробация работы. Основные положения исследований и полученные результаты были доложены и обсуждены на Межвузовской теоретико-методологической конференции аспирантов, соискателей и магистров «Методология в науках агропромышленного комплекса и в экономике» (Омск, 2007), Международной научно-практической конференции молодых ученых «Молодые ученые - аграрной науке» (Омск, 2007), Международной научной конференции «Вклад академика Л.И. Прасолова в изучение и сельскохозяйственное освоение почв Сибири» (Абакан, 2007), XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2008» (Москва, 2008), ежегодных конференциях профессоре ко-

преподавательского состава факультета агрохимии, почвоведения и экологии Омского ГАУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ общим объемом 2,19 п.л., в том числе две в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получен Патент РФ №2407262 «Способ мелиоративной обработки почвы».

Структура и объем работы. Работа изложена на 113 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Содержит 17 таблиц, 19 рисунков, 18 приложений, патент на изобретение, акт внедрения. Список литературы включает 97 источников, в том числе 3 - иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1 Улучшение свойств солонцов: достижения и перспективы

В главе дан обзор и анализ литературных источников, посвященных изучению приемов улучшения свойств солонцов, исследованиям эффективности химической и агробиологической мелиорации.

Глава 2 Условия и методика проведения исследований

2.1 Климат и погодные условия

Климат Омской области резко континентальный. Общие черты температурного режима территории характеризуются суровой продолжительной зимой, сравнительно коротким, но жарким летом, короткими переходными сезонами весной и осенью, поздними весенними и ранними осенними заморозками. Погодные условия периода исследований характеризовались повышенным количеством осадков, температурный режим не отличался от среднемноголетнего.

2.2 Условия почвообразования

Географически Омское Прииртышье расположено в пределах Ишимской равнины, которая по характеру экзогенных процессов относится к денудационным и эрозионно-аккумулятивным. Ишимская равнина слабо дренирована, минерализация вод многочисленных озер чрезвычайно пестра. Растительный покров территории создается сочетанием обширных безлесных пространств, массивов лугов, реже болот с березово-осиновыми перелесками и колками.

2.3 Особенности почвенного покрова

Почвы подчиненных ландшафтов лесостепной зоны Омского Прииртышья пред ставлены лугово-черноземными, черноземно-луговыми и луговыми солонцеватыми и солончаковатыми почвами, которые формируются обычно в комплексе с солонцами. Солонцы Ишимской равнины

имеют ряд своеобразных черт: во-первых, здесь значительно чаще встречаются малонатриевые солонцы, во вторых - более широко вовлечены в пашню мелкие и средние солонцы, что и определило выбор объектов наших исследований.

2.4 Методика проведения исследований

Объекты исследований - почвенные комплексы Омского Прииртышья с участием мелких и средних малонатриевых солонцов, находящиеся в сельскохозяйственном использовании.

Исследования проводились в 2005-2007 гг. на полях бывшего ОП «Малиновский» Тюкалинского района, в 2007-2010 гг. на полях ОПХ «Омское» Омского района, в 2008-2010 гг. на полях ОПХ «Боевое» Исилькульского района.

Для изучения изменения свойств солонца черноземно-лугового хлоридно-сульфатно-натриевого слабозасоленного мелкого малонатриевого столбчатого тяжелосуглинистого при длительном последействии гипсования проводились наблюдения в стационарном полевом опыте. Опыт был заложен под руководством Л.В. Березина на территории ОП СибНИИСХ «Малиновский» Тюкалинского района в 1984 году. Схема опыта: 1) контроль; 2) фосфогипс (1984 г.) 12 т/га; 3) фосфогипс (1992 г.) 12 т/га; 4) фосфогипс (1984 г.) + фосфогипс (1992 г.); 5) перегной (1992 г.) 40 т/га; 6) фосфогипс (1984 г.) + перегной (1992 г.). Площадь делянки 100 м2 (20*5 м); повторность 4-х кратная. Исследования проводились в конце четвертой-начале пятой ротации четырехпольного зернопарового севооборота с чередованием культур: пшеница - черный пар - пшеница.

Для изучения влияния мелиоративной обработки на свойства комплексного массива с участием (от 10 до 25%) солонца лугово-черноземного хлоридного солончакового среднезасоленного среднего малонатриевого столбчатого глинистого в августе 2006 года в ОПХ «Омское» Омского района нами был заложен полевой опыт. Опыт двухфакторный - фактор А (тип почвы): 1) солонец средний малонатриевый; 2) лугово-черноземная почва; фактор В (приемы обработки почвы): 1) контроль (фон) - комплексный массив без основной обработки; 2) чизельная обработка серийным орудием РЧН-4,5 на глубину 30-35 см; 3) чизельная обработка комбинированным глубокорыхлителем РН-4 на глубину 35-40 см; 4. мелиоративная обработка комбинированным глубокорыхлителем РН-4 на глубину 35-40 см. Площадь делянки 450 м2 (100x4,5 м); повторность 4-х кратная.

С целью оценки влияния агробиологической мелиорации на свойства почв солонцового комплекса весной 2008 г. в ОПХ «Омское» Омского района был заложен полевой опыт. Опыт двухфакторный - фактор А (вид сидералыюй культуры): 1) контроль - черный пар; 2) гороховый сидерат; 3)

овсяной силерат; фактор В (способ чад елки): I) мелиоративная обработка комбинированным глубокорыхлителем РН-4 на глубину 28-35 см; 2) вспашка плугом ПН-4-35 на глубину 18-20 см. Площадь делянки 40 м: (10x4 м); повторность 3-х кратная.

Изучение влияния мелиоративной обработки на урожайность зерновых культур в производственных условиях было проведено на полях ОПХ «Боевое)) Исилькульского района.

Все лабораторные исследования проводились по общепринятым методикам с учетом солонцеватости изучаемых почв. Статистическая обработка экспериментальных результатов проводилась на ПК в программе Microsoft Excel.

2.5 Конструкция н характеристики комбинированного глубокорыхлителя РН-4 Глубокорыхлитель РН-4 предназначен для мелиоративной обработки комплексов малоплодородных почв и обеспечивает глубокое рыхление подпахотного горизонта с одновременной заделкой пожнивных и поукосных остатков и сидеральных культур непосредственно в малоплодородный уплотненный горизонт, исключая его вынос на поверхность в момент проведения работ. Орудие за один проход по полю одновременно выполняет рыхление на глубину до 35-40 см: дискование, которое обеспечивает измельчение растительных остатков и их заделку на глубину до 28 см; прикатывание.

Глава 3 Свойства мелиорированного солонца мелкого малонатриевого 3.1 Изменение физических свойства солонца мелкого малонатриевого под действием гипсования и приемов окультуривания Структурно-агрегатный состав. По результатам исследований 2005 года влияние гипсования на структурное состояние солонца было неустойчивым. Изменения структурно-агрегатного состава были направлены в сторону укрупнения почвенных агрегатов пахотного слоя. В 2006 году в год парования поля отмечалось увеличение содержания глыбистой фракции на контроле и меньшее по сравнению с контролем содержание глыбистой фракции при увеличении доли агрегатов размером 1-3 мм на варианте длительного последействия гипсования до 20%. Наблюдения 2007 года в первом поле после пара показали сокращение количества глыбистых агрегатов на вариантах длительного последействия гипсования и окультуривания перегноем ранее мелиорированного солонца. Эти же варианты обладали лучшими показателями содержания агрономически ценной фракции.

Содержание водопептизируемого ила. Установлено, что во всех исследуемых вариантах мелиорации, включая подпахотный горизонт, содержание водопептизируемого ила (ВПИ) не превышает 3,0% (рис. 1), причем в пахотном слое по сравнению с контрольным вариантом даже через 10-20 лет после проведения гипсования оно оказалось сниженным в 2 раза.

Хотя гипс был внесен только в пахотный слой, его влияние проявилось даже в подпахотном слое мелкого солонца. В результате длительного последействия гипсования, содержание ВПИ в нем уменьшилось также в 2 раза (рис. 1), а в вариантах окультуривания перегноем ранее мелиорированного солонца и повторного гипсования - в 4 раза. В слое 30-40 см существенная связь содержания ВПИ с вариантами мелиорации практически не проявилась, изменения находились в пределах ошибки определения.

слой 0-20 см слой 20-30 см слой 30-40 см

кпнтролк фосфлГН Лс фисф|т(НПС фпсф.КНЛС 1УЯ4 ГОЛ (понгпрнп) ГШ -

1ЧЧ2 П'П

Рисунок 1 - Изменение содержания водопептизируемого ила в солонце мелком мелиорированном, 2005 г.

Проводя исследования набухания малонатриевого солонца по стандартной методике, ступенчатости данного процесса, выявленного специалистами Почвенного института им. Докучаева, нами не было обнаружено. На кривой набухания нами было выделено три участка. Первый - интенсивное впитывание воды почвой за счет заполнения межагрегатных пор, относительно крутой характер кривой, второй - за счет заполнения водой внутриагрегатных пор кривая выходила на плато, третий - прекращается впитывание воды и происходит набухание почвы.

Водопрочность почвенных агрегатов. Высокая доля до 70% неводопрочных агрегатов на контроле в 2005 году четко подтверждает высокую степень солонцеватости изучаемой почвы. В варианте длительного последействия гипсования их число сократилось до 50%. Но в вариантах повторного гипсования и окультуривания перегноем ранее мелиорированного солонца проявилось существенное снижение до 40%.

3.2 Анализ качественного состава и общего запаса солен мелиорированного солонца

Изучение влияния гипсования проводилось на пахотном солонце черноземно-луговом мелком малонатриевом столбчатом тяжелосуглинистом хлоридно-сульфатного натриевого типа засоления, степень которого изменяется с глубиной от слабой до средней (табл. 1).

Таблица 1 - Катионно-анионный состав водной вытяжки из солонца черноземно-лугового хлоридно-сульфатного натриевого слабозасоленного мелкого малонатриевого столбчатого тяжелосуглинистого, 2005 г._____

Г лубина. см Ионы, мг-экв/100 г почвы Сумма солей.

СО*2" | НСО,- СГ \ Я04г' | Са2' | М^* | N3* Контрольный вариант

0-20 I 0,70 ! 0,14 0,63 0.30 0.15 1,02 I 0.109

20-40 0.8 1,20 0,16 0,58 0,43 _ 0.5:1 0,10 0.40 1,41 2.33 "" 0.149 0,229 "

40-60 1.90 0,40 0,13

60-80 0,4 1,30 0,95 0,95 0,17 0.23 3.20 0,250

80-100 _ 1.Ю 1,24 1,57 0,15 0.15 3,61 0,274

Вариант длительного последействия гиисования

0-20 _ 0,60 1 0,30 0.10 0,10 0,20 0,70 0,072

20-30 1,10 0,60 1,40 0,30 0,40 2,40 0,221

20-40 _ 0,60 0,90 2,80 0.55 0..35 3,40 0,296

40-60 0,90 1.20 5,60 1.00 1,10 5,60 0,528

60-80 1,00 1,60 4,30 0.70 0,80 5.40 Г 0,4_7|_П

80-100 0,90 1,60 4,00 о.зо 0,50 5.70 0,446

Ваоиант окультуривания ранее мелиорированного солонца

0-20 0,40 0,40 0,05 0.30 0,05 0,15 0,5 0,059

20-30 _ 0.60 0,50 0,50 0,35 1,10 0,112

20-40 _ 1.Ю 0,70 1,30 0,30 0,20 2,60 0,222

40-60 1,30 0,60 1.25 0.30 0,25 2,60 | 0,229

60-80 0,80 0,60 5,50 1,55 1.25 4,10 0,474

80-100 - 1,10 1.10 4.80 0.80 1.00 5,20 0,484

Примечание: Сульфаты рассчитаны по разности сумм катионов и анионов

Анализ состава солей при длительном последействии гипсования, несмотря на высокий уровень фунтовых вод (1,5-3,0 м) показал отсутствие соды в почвенном профиле. Практически полное исчезновение сульфат-иона в мелиорируемом слое и низкое содержание его в подпахотном слое при существенном увеличение содержания на глубине 40-60 см по сравнению с контролем свидетельствует о промывке сульфата натрия, как продукта обменных реакций, глубже 40 см.

Вариант окультуривания ранее мелиорированного солонца проявляет себя в основном аналогично варианту длительного последействия гипсования, но промывка продуктов обмена гипса из почвенного поглощающего комплекса солонца отмечается глубже 60 см. Пахотный слой в этом варианте рассолен до уровня содержания солей в окружающих лугово-черноземных почвах.

3.3 Анализ структурно-агрегатного состава пахотного слоя почв солонцового комплекса

Результаты анализа структурно-агрегатного состава методом сухого рассева свидетельствуют, что в пахотном слое лугово-черноземной почвы наименьшее содержание глыбистой фракции (>10 мм), а доля фракции 1-3 мм максимальна и достигает 35%. В луговой солонцеватой почве соотношение фракций является достаточно близким к лугово-черноземной почве, но здесь несколько выше содержание пылеватой фракции. Солонец отличается от окружающих почв комплекса большим содержанием глыбистой фракции (до 50%). Содержание агрономически ценной структуры ниже, чем у других почв. Содержание пылеватой фракции минимально.

Глава 4 Влияние агробиологической мелиорации на свойства солонца среднего малонатриевого 4.1 Распределение сидеральных культур в почвенном профиле

Результаты исследования степени разложения зеленой массы сидеральных культур, заложенной непосредственно в щель за рыхлящим рабочим органом комбинированного глубокорыхлителя РН-4, показали высокую степень разложения гороха (96%). Слабее подверглись разложению растения овса (92%).

При учете фитомассы сидеральных культур с целью выявления значимости каждого из компонентов смеси (горох и овес) ее общее количество, включая корневую систему в слое 0-20 см, достигло на лугово-черноземной почве 13,4-13,7 т/га, на солонце среднем - 9,9-13,8 т/га. Масса пожнивных остатков и корневой системы сидеральных культур на почвах солонцового комплекса составила 40-50% общей фитомассы агроценоза.

Анализ количества внесенной в почву растительной массы в слое до 30 см показал, что в варианте чистого пара к моменту запашки сидератов еще сохранялись остатки прошлогодних растений. Их общая масса в зональной почве была в пределах 0,2 т/га воздушно-сухого вещества.

В варианте запашки зеленой массы овса в лугово-черноземной почве наблюдалось практически равномерное ее распределение в слое до 20 см.

В варианте мелиоративной обработки орудием РН-4 большая часть растительной массы равномерно распределялась дисковыми батареями в поверхностном слое. Тем не менее, в слое 10-30 см содержание внесенной в почву зеленой массы овса составило от 18 до 25% общей массы в слое 0-30 см.

4.2 Физические свойства солонца среднего малонатриевого

Структурно-агрегатный состав. При оценке структурно-агрегатного состава почв солонцового комплекса в период посева в пахотном слое лугово-черноземной почвы без осенней основной обработки наблюдалось высокое содержание (31%) агрономически ценной фракции 1-3 мм. В вариантах чизельной обработки зональной почвы независимо от конструкции испытываемых орудий ее структурное состояние в пахотном слое практически не отличалось от контроля. После мелиоративной обработки данной почвы орудием РН-4 с заделкой в почву органического вещества

установлено ее относительно однородное сложение в слое до 40 см с явным преобладанием агрономически ценной фракции.

Как и ожидалось, структурно-агрегатный состав солонца среднего малонатриевого без обработки зяби к началу посева оказался неблагоприятным: в пахотном и подпахотном слоях данной почвы доля глыбистой фракции была в пределах 80-90%. Проведение чизельной обработки зяби орудием РЧН-4,5 на солонце среднем существенно снизило глыбистость данной почвы в пахотном слое до 60-70% (рис. 2). Степень рыхления подпахотного слоя незначительна в этих вариантах. Лучшие результаты были получены в варианте мелиоративной обработки солонца орудием РН-4. В этом варианте увеличение агрономически ценной фракции до 20% наблюдалось в слое 0-40 см (рис. 2) при содержании этой фракции в пахотном слое солонца без обработки 8%.

Слой 0-20 см

Слой 20-40 см

а>10

Усл. обозн.; I - контроль; 2 - чизельная обработка РЧН-4.5; 3 - чизельная обработка РН-4; 4 - мелиоративная обработка РН-4

Рисунок 2 - Изменение структурно-агрегатного состава солонца среднего малонатриевого под действием агробиологической мелиорации, 2007 г.

Влажность почвы. Важнейшим показателем качества обработки почвы является влажность почвы в период от посева до фазы цветения возделываемых культур. На пятнах солонца наблюдается застаивание влаги в поверхностном слое (рис. 3).

Усл. обозн.; I - контроль; 2 -чизельная обработка РЧН-4.5; 3 - чизельная обработка РН-4. 4 -мелиоративная обработка РН-4

Рисунок 3 - Изменение влажности солонца сред-него малонатриевого под

действием агробиологи-| ческой мелиорации, 2009 г.

Если влажность пахотного слоя лугово-черноземной почвы варьировала в пределах 20-25%, т.е. на уровне 70-85% от НВ, то в солонце среднем она изменяется от избыточного увлажнения в пределах 25-35% до уровня, обеспечивающего оптимизацию водно-воздушного режима корнеобитаемого слоя благодаря мелиоративной обработке.

Наиболее четко положительное влияние проявилось в последействии варианта мелиоративной обработки орудием РН-4, обеспечивающим заделку органических веществ в почву и выравнивание поверхности поля после обработки.

4.3 Микробиологическая активность солонца среднего малонатриевого

Общая численность микроорганизмов на фонах сидерального пара по сравнению с вариантом чистого пара уже в первый год увеличилась в черноземе в 2-2,5 раза, а в солонце среднем малонатриевом в 1,5-2 раза

Определение нитрификационной способности почв солонцового комплекса после обработки сидеральных паров показало, что в варианте горохового сидерального пара она возросла в 2,4 раза на лугово-черноземной почве, в 3,7 разав солонце, вариант овсяного сидерата на нитрификационную способность существенного влияния не оказал. В варианте последействия горохового сидерального пара этот показатель снизился по сравнению с предыдущим годом в 1,3 раза. Последействие овсяного сидерального пара повысило нитрификационную способность в 2,3 раза по сравнению с предыдущим годом.

По результатам микробиологических исследований были рассчитаны коэффициенты минерализации и иммобилизации органического вещества и как итог их взаимосвязи - обобщенный коэффициент его трансформации.

Процесс минерализации органических веществ во всех изученных видах почв наиболее интенсивно шел в чистом пару.

На второй год после пара на почвах солонцового комплекса, как в пахотном, так и в подпахотном горизонте в последействии чистого пара наблюдалось затухание процесса минерализации. При последействии запашки горохового сидерата в подпахотном горизонте коэффициент минерализации увеличился на 30% (табл. 2). Наиболее важным результатом явилось увеличение степени минерализации органического вещества в овсяном сидеральном пару на второй год, свидетельствующее о более медленном процессе разложения зеленой массы овса по сравнению с горохом.

Таблица 2 - Влияние паровых предшественников и приемов обработки на коэффициенты трансформации органического вещества (среднее из двух определений за вегетацию)______________

Тип пара Способ тадслки Коэффициент мимерализашш Коэффициент нммобилташш Ко)ффицне1п трансформации

2009 ] _ 20 о ! 6 О ; О 1 Г) о 1 о 1 10 О о о гч 2009 о о г\| О 20 7. О О 10 7 о О г*-) О ГЧ 0-20 см : о 2010 т и ; 5 л о - 1 ~

Лугово-черночсмная почва

Пар чистый Обработка РН-4 1,4 1.1 0,8 0,7 0,9 1.2 47,0 | 43,3 | 43.7

Солонец средний малонатриевый

Пар чистый Обработка РН-4 1,3 0.9 0.8 0,8 1,1 1,3 57,4 95.4 65.0

Пар смлеральнмй гороховый Вспашка 0.9 1.0 1.3 0.9 1,1 и 1.0 0,8 96, [ 91.7 _77_,3 38,0 59,6 40,5

Обработка РН-4 1,0 1,1 0,9 и

Пар склеральный овсяной Вспашка 0,8 0,9 0.9 1.2 1,1 1.2 109,8 60,6 72,5

Обработка РН-4 0,7 0,9 1,0 1,4 1.1 1.0 181,8 49,5 47.3

В год последействия глубокого рыхления горохового сидерального пара, процесс минерализации идет активнее процесса иммобилизации, оказывая положительное влияние на питание возделываемых культур.

Синтезированным показателем изменения шюдородия почв можно признать коэффициент трансформации органического вещества, который косвенно показывает динамику накопления органического вещества в почве. Его минимальное значение отмечалось в посевах по чистым парам независимо от типа почвы солонцового комплекса.

В первый год действия всех типов сидерального пара в солонцах независимо от способа заделки наблюдалось более высокое значение коэффициента трансформации органического вещества. На второй год в последействии сидератов более высокими коэффициентами трансформации отличался вариант запашки сидератов независимо от типа пара (табл. 2). В варианте мелиоративной обработки овсяного сидерата на солонце коэффициент трансформации выше аналогичного варианта обработки черноземной почвы.

Глава 5 Повышение продуктивности малонатриевых солонцов 5.1 Изменение урожайности на солонце мелком малонатриевом под действием гипсования и приемов окультуривания

В результате установленных изменений под влиянием гипсования в среднем за 5 ротаций севооборота урожайность на контроле составила в среднем около 1 т/га зерна, а в варианте длительного последействия гипсования она была выше на 20%. Максимальная урожайность на солонце

11

после мелиорации достигнута вследствие существенного взаимодействия гипса и органических удобрений (табл. 3), где в среднем за три ротации она повысилась на 40%.

Данный синергический результат повышения эффекта с годами говорит об эффекте комплексной мелиорации почв солонцового ряда, объективно свидетельствующим о процессе окультуривания почвы, подтвержденным всем комплексом наблюдений.

Таблица 3 - Урожайность на мелиорированном черноземно-луговом мелком малонатриевом солонце по ротациям севооборота, т7га зерна___________

Ротация (годы) Вариант

Контроль Фосфогипс 1984 гол Фосфогипс (повторно) Фосфогипс 1984 год + перегной 1992 год

Первая (1984-1987) 0,56 0,66 - -

Вторая (1988-1991) 0,94 0,92 - -

Третья (1992-1995) 0,48 0,62 0.70 0,73

Четвертая (1996-2000) 1,02 1,23 1,11 1,13

Пятая (2001-2005) 0,76 1.09 1.13 1,35

Средняя 0,99 1,19 1,28 1,38

5.2 Влияние различных способов обработки сидеральных паров

Изучение типов пара и способов их обработки на продуктивность почв солонцового комплекса показало, что в результате применения глубокого рыхления в чистом пару урожайность на солонце среднем достигла уровня урожайности на лугово-черноземной почве.

Урожайность культур на почвах солонцового комплекса по гороховому сидеральному пару с внесением под плуг оказалась существенно выше, чем по овсяному. Но значительный положительный эффект показал вариант мелиоративной обработки с внесением обоих видов сидератов только на лугово-черноземной почве. На солонце запашка зеленой массы овса привела к явному снижению урожая.

При учете последействия различных типов пара на солонце среднем исчезает негативное влияние внесения сидератов на урожайность зерна ячменя и особенно важно, что это проявляется не только по гороховому, но и по овсяному пару. На данной почве именно благодаря последействию сидератов обнаруживается существенное положительное влияние мелиоративной обработки глубоким рыхлением в сочетании с внесением органического вещества в подпахотный слой.

5.3 Влияние агробиологической мелиорации

Действие приемов мелиоративной обработки в кормовом севообороте в ОГТХ «Омское» способствовало повышению урожайности горохоовсяной смеси на солонце среднем с 1,3 т к. ед./га в варианте без осенней обработки

до 5,9 т к. ед./га в варианте мелиоративной обработки. Дифференцированный учет урожая овса по почвенным ареалам при последействии показал, что на солонце среднем в варианте мелиоративной обработки орудием РН-4 урожайность овса повысилась до 1,8 т/га, достигнув 70% уровня на лугово-черноземной почве.

Изучение влияния мелиоративной обработки на урожайность зерновых культур в производственном опыте (ОПХ «Боевое») показало, что даже через два года после проведения мелиоративной обработки зяби урожайность яровой пшеницы повысилась по сравнению с отвальной обработкой на 30%.

Глава 6 Экономическая эффективность способов улучшения свойств малонатрисвых солонцов

Расчеты экономической эффективности химической мелиорации солонца мелкого малонатриевого проводились непосредственно для пятен солонца.

За 20-летний период чистый доход на мелиорированном варианте составил 5337 руб./га, или на 13,5% больше, чем на контроле. Полученная прибыль от гипсования за счет более высокой урожайности составила 6626,3 руб./га, при суммарных затратах на гипсование 2261 руб./га. В итоге окупаемость первичного гипсования составила 6,8 лет.

Наибольший экономический эффект получен при применении перегноя на ранее мелиорированном солонце. Срок окупаемости затрат в этом варианте сократился до 4,5 лет, дополнительный доход на 70% выше, по сравнению с повторным гипсованием.

Мелиоративная обработка комплексных массивов с участием средних солонцов повышает продуктивность пятен солонца и позволяет в 2 раза увеличить чистый доход по сравнению с вариантом применения зональной агротехники, себестоимость продукции снижается на 20%.

ВЫВОДЫ

1. При изучении структурно-агрегатного состава солонца мелкого малонатриевого, используемого в пашне, отмечено увеличение агрономически ценной фракции до 24%, при сокращении глыбистой фракции на 12% по сравнению с контролем при последействии гипсования более 20 лет.

2. В результате длительного последействия фосфогипса содержание водопептизируемого ила в слое почвы до 30 см уменьшилось в 2 раза, а в вариантах окультуривания перегноем ранее мелиорированного солонца и повторного применения фосфогипса - в 4 раза, что свидетельствует о снижении степени дисперсности почвы.

3. Высокая доля (до 70%) оплывших агрегатов на контроле подтверждает высокую степень солонцеватости изучаемой почвы. Уменьшение количества

оплывших частиц до 40% отмечено на варианте повторного гипсования и окультуривания перегноем ранее мелиорированного солонца.

4. Анализ катионно-анионного состава солей при длительном последействии гипсования и применении перегноя на ранее мелиорированном солонце показал отсутствие соды в почвенном профиле. Распределение сульфат-иона и натрия свидетельствует о промывке сульфата натрия, как продукта обменных реакций, на глубину 40-60 см. Анализ запаса солей в этих вариантах показал, что пахотный слой рассолен практически до уровня содержания солей в рядом залегающей лугово-черноземной солонцеватой почве.

5. Применение мелиоративной обработки массива лугово-черноземной почвы в комплексе со средним малонатриевым солонцом способствовало улучшению структурно-агрегатного состава солонца среднего малонатриевого в слое до 40 см с увеличением агрономически ценной фракции до 20%, равномерному распределению влаги в почвенном профиле и оптимизации водно-воздушного режима.

6. Общая численность микроорганизмов в пахотном слое почвы на фонах сидерального пара по сравнению с вариантом чистого пара уже в первый год к моменту появления всходов увеличилась в лугово-черноземной почве в 2-2,5 раза, а в солонце среднем малонатриевом в 1,5-2 раза. При этом на изучаемых почва, независимо от способа заделки сидератов, значительное увеличение численности микрофлоры и особенно группы олигонитрофилов наблюдалось в первый год после сидерального пара.

7. Действие горохового сидерального пара способствовало повышению нитрификационной способности лугово-черноземной почвы в 2,4 раза, солонца среднего малонатриевого в 3,7 раза по сравнению с чистым паром. Применение овсяного сидерата на нитрификационную способность существенного влияния не оказало. В последействии горохового сидерального пара нитрификационная способность в пахотном слое снизилась по сравнению с предыдущим годом в 1,3 раза, а овсяного сидерального пара - повысилась в 2,3 раза.

8. Величина коэффициента минерализации в пахотном слое свидетельствует об интенсивном разложении поступивших в почву органических веществ. В последействии сидеральных паров она снижается на 20-30%. В звене севооборота с овсяным сидеральным паром коэффициент иммобилизации превышал коэффициент минерализации в первый год в 2 раза, а в последействии пара на 20%, что в итоге отразилось на величине коэффициента трансформации. В первый год после пара этот коэффициент в звене севооборота с овсяным сидератом оказался выше, чем с гороховым в 2 раза.

9. Проведение мероприятий по улучшению свойств мелких малонатриевых солонцов гипсованием способствует повышению урожайности культур на 20-40%.

10. Экономическая оценка приемов улучшения свойств малонатриевых солонцов показала, что срок окупаемости гипсования составляет 6,8 лет, применение перегноя на ранее загипсованном солонце сокращает срок окупаемости до 4,5 лет.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Комплексы с участием мелких малонагриевых солонцов, загипсованные в течение последних 20-30 лет, в настоящее время не нуждаются в проведении повторного гипсования. Улучшение свойств ранее загипсованных мелких малонатриевых солонцов, преобладающих в пашне лесостепной зоны Омского Прииртышья, целесообразно осуществлять внесением органических удобрений.

2. В производственных условиях важным элементом возделывания зерновых и кормовых культур на комплексных массивах с пятнами средних малонатриевых солонцов может стать мелиоративная обработка зяби во втором поле севооборота после чистого пара или при обработке сидерального пара. Ее последействие при последующей мелкой обработке продолжается в течение 2-3 лет.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Березин Л.В. Оценка длительного последействия гипсования солонцов лесостепи Прииртышья / Л.В. Березин, A.M. Семененко (Гиндемит), Т'.С. Федоренко //Омский научный вестник. - Омск. -2006. -№10 (50). - С. 12-15.

2. Семененко (Гиндемит) A.M. Эффективность длительного действия гипсования солонцов с различным содержанием обменного натрия / A.M. Семененко (Гиндемит) // Сб. тр. Междунар. научно-практ. конф. молодых ученых СО РАСХН «Молодые ученые - аграрной науке». - Омск: Сфера, 2007.-С. 169-176.

3. Семененко (Гиндемит) A.M. Категориально-системный подход к познанию процесса мелиорации солонцов / A.M. Семененко (Гиндемит) // Труды И Национальной конференции с международным участием «Проблемы истории, методологии и философии почвоведения»: в 2 т. Т. 2 - Пущино: изд-во Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, 2007. - С. 332-335.

4. Березин Л.В. Актуальные проблемы использования мелиорируемых земель в Западной Сибири / Л.В. Березин, A.M. Семененко (Гиндемит), И.А. Троценко // Мелиорация и водное хозяйство. - Москва. - 2008. - № 1. - С. 14-17.

5. Семененко (Гиндемит) A.M. Взгляды Прасолова на комплексность почвенного покрова и эффективность мелиорации солонцовых комплексов

Сибири / A.M. Семененко (Гиндемит), JI.B. Березин // Сб. тр. Междунар. науч. конф. «Вклад акад. Л.И. Прасолова в изучение и сельскохозяйственное освоение почв Сибири». - Новосибирск: ИПФ Агрос, 2008. - С. 38-46.

6. Березин Л.В. Новый взгляд на эффективность мелиорации малоплодородных почв в засушливых условиях срединного региона / Л.В. Березин, A.M. Семененко (Гиндемит) // Сб. тр. Междунар. научно-практ. конф. «Совместная деятельность сельскохозяйственных товаропроизводителей и научных организаций в развитии АПК Центральной Азии»: в 2 ч. Ч. 1 - Иркутск: изд-во ИрГСХА, 2008. - С. 53-56.

7. Семененко (Гиндемит) A.M. Изменение физических свойств малонатриевого солонца при химической мелиорации / A.M. Семененко (Гиндемит) // Сб. науч. тр., посвященный 90-летию Омского ГАУ. - Омск: Вариант-Омск, 2008. - С. 220-223.

8. Березин Л.В. Новый взгляд на принципы мелиоративной обработки малоплодородных почв / Л.В. Березин, A.M. Гиндемит // Сб. тр. Междунар. научно-практ. конф., посвященной 45-летию ф-та агрохимии, почвоведения и экологии ОмГАУ «Проблемы агрохимии, почвоведения и экологии». - Омск: Вариант-Омск, 2009. - С. 25-29.

9. Гиндемит A.M. Действие химической мелиорации на свойства малонатриевого солонца / A.M. Гиндемит // Доклады Омского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. Том 8, выпуск 2(15).- Омск: МАНЭБ, 2009. - С. 83-88.

10. Гиндемит A.M. Новый метод мелиоративной обработки солонцовых почв / A.M. Гиндемит, В.Ф. Клюстер // Доклады Омского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. Том 8, выпуск 2(15).- Омск: МАНЭБ, 2009. - С. 57-69.

11. Гиндемит A.M. Новый способ мелиоративной обработки малоплодородных уплотняющихся почв / A.M. Гиндемит, М.С. Чекусов // Сб. тр. Междунар. научно-практ. конф. «Проблемы рационального использования малоплодородных земель». - Омск: изд-во РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИСХ, 2009.-С. 131-135.

12. Сергеева О.С. Влияние вариантов синтезирования космических снимков спутннка Landsat-7 на изучение структуры почвенного покрова солонцовых комплексов / О.С. Сергеева, А.М. Гиндемит II Вестник Алтайского ГАУ. - Барнаул. - 2010. - № 1. - С. 40-45.

13. Березин Л.В. Патент 2407262 Российская Федерация, ПМК АО IB 79/02. Способ мелиоративной обработки почвы / Березин Л.В., Гиндемит A.M.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО ОмГАУ. - № 2008130219/21; заявл. 21.07.08; опубл. 27.12.10, бюл. № 36 (4 ч.). - 16 с.

Подписано в печать 17.02.2012. Тираж 120 экз. Печать трафаретная. Заказ 081. Отпечатано в печатном цехе «Ризограф» Тюменского Аграрного Академического Союза 625003, г. Тюмень, ул. Республики

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Гиндемит, Александра Михайловна, Омск

61 12-3/1228

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. П.А. СТОЛЫПИНА»

На правах рукописи

ГИНДЕМИТ Александра Михайловна

СВОЙСТВА МАЛОНАТРИЕВЫХ СОЛОНЦОВ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ОМСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ

03.02.13 - почвоведение

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Березин Л.В.

Омск-2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................................................................3

ГЛАВА 1 УЛУЧШЕНИЕ СВОЙСТВ СОЛОНЦОВ: ДОСТИЖЕНИЯ И

ПЕРСПЕКТИВЫ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)................................................................................7

ГЛАВА 2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ............................................................................................................................................19

2.1 Климат и погодные условия................................................................................................19

2.2 Условия почвообразования....................................................................................................22

2.3 Особенности почвенного покрова....................................................................................24

2.4 Методика проведения исследований............................................................................29

2.5 Конструкция и характеристики комбинированного глубокорых-

лителя РН-4................................................................................................................................................................33

ГЛАВА 3 СВОЙСТВА МЕЛИОРИРОВАННОГО СОЛОНЦА МЕЛКОГО

МАЛОНАТРИЕВОГО....................................................................................................................................36

3.1 Изменение физических свойств солонца мелкого малонатриевого под действием гипсования и приемов окультуривания....................................................36

3.2 Анализ качественного состава и общего запаса солей мелиорированного солонца....................................................................................................................................................44

3.3 Анализ структурно-агрегатного состава пахотного слоя почв солонцового комплекса........................................................................................................................................52

ГЛАВА 4 ВЛИЯНИЕ АГРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ НА

СВОЙСТВА СОЛОНЦА СРЕДНЕГО МАЛОНАТРИЕВОГО....................................57

4.1 Влияние сидеральных паров................................................................................................57

4.2 Физические свойства солонца среднего малонатриевого..........................64

4.3 Микробиологическая активность солонца среднего малонатриевого ....................................................................................................................................................................................71

ГЛАВА 5 ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ МАЛОНАТРИЕВЫХ

СОЛОНЦОВ..............................................................................................................................................................80

5.1 Изменение урожайности на солонце мелком малонатриевом под действием гипсования и приемов окультуривания..............................................................80

5.2 Влияние различных способов обработки сидеральных паров..............83

5.3 Влияние агробиологической мелиорации................................................................85

ГЛАВА 6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СПОСОБОВ

УЛУЧШЕНИЯ СВОЙСТВ МАЛОНАТРИЕВЫХ СОЛОНЦОВ..............................92

ВЫВОДЫ....................................................................................................................................................................100

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ................................................................................................102

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................................................................103

ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................................................................................................................113

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Среди более 100 типов почв солонцы являются одним из самых сложных для изучения малопродуктивных почв, широко используемых в сельском хозяйстве. Эти почвы включаются в группу засоленных. Площадь засоленных почв в мире составляет около 950 млн. га. Они распространены от Перу и Австралии до Канады и Якутии (Новикова A.B., 2004).

На территории России засоленные почвы занимают почти 50 млн. га. Для сравнения в странах Северной Америки они распространены на площади 17,7 млн. га, в том числе в США - на около 8,5 млн. га (Новикова A.B., 2004). В Западной Сибири на долю солонцовых почв приходится 40,3% этих почв России (Семендяева Н.В., Добротворская Н.И., 2005), где они занимают свыше 30% сельскохозяйственных угодий и в отдельных регионах от 15 до 28 % пахотных земель.

Хотя эти почвы характеризуются неблагоприятными свойствами для возделывания сельскохозяйственных культур, половина их вовлечена в полевые и кормовые севообороты (Стройнов В.К., Колебер В.Г., 2009) и как в большинстве стран мира (за исключением почти всех штатов США), они интенсивно используются в сельском хозяйстве. Поскольку при этом существенно изменяются природные свойства данных почв в новой классификации почв России (2004), они выделены в самостоятельный тип агросолонцов светлых в каштановой зоне и темных - в черноземной.

Располагаясь пятнами в пашне среди более плодородных почв, солонцы, в силу плохих водно-физических свойств, резко снижают продуктивность полей не только за счет низкого урожая растений на пятнах, но и за счет несвоевременного и некачественного проведения полевых работ по всему полю. Сложность преодоления этих недостатков обусловлена необычайным разнообразием свойств и, в первую очередь, содержанием обменного натрия, который вслед за К.К. Гедройцем большинство ученых считают основным показателем

солонцеватости. Однако в пашне лесостепной зоны Омского Прииртышья преобладают малонатриевые солонцы, что определяет специфические требования при их использовании.

В лесостепной зоне Омского Прииртышья солонцовые комплексы занимают почти треть сельскохозяйственных угодий (1,9 млн. га). В Омской, Тюменской и Новосибирской областях улучшение солонцовых земель идет в двух направлениях. Независимо от содержания обменного натрия на корковых и мелких солонцах основной путь улучшения солонцов в пашне - химическая мелиорация; на средних и глубоких - агробиологическая мелиорация.

Многообразие свойств солонцов обуславливает непрерывное совершенствование приемов их улучшения.

Цель исследования: оценка изменения свойств малонатриевых солонцов под действием приемов мелиорации для повышения их продуктивности в условиях Омского Прииртышья.

Для достижения данной цели исследования решались следующие основные задачи:

1. Исследовать водно-физические свойства солонца мелкого малонатриевого под влиянием длительного последействия гипсования.

2. Установить влияние органических удобрений на водно-физические свойства ранее мелиорированного солонца мелкого малонатриевого.

3. Оценить возможность улучшения свойств солонца среднего малонатриевого методом агробиологической мелиорации.

4. Изучить водно-физические свойства и микробиологические процессы солонца среднего малонатриевого при использовании нового способа мелиоративной обработки.

Объектами исследований являются почвенные комплексы Омского Прииртышья с участием мелких и средних малонатриевых солонцов, находящиеся в сельскохозяйственном использовании.

Научная новизна. Впервые в лесостепной зоне Омского Прииртышья выявлено, что улучшение водно-физических свойств солонца мелкого малонатриевого гипсованием продолжается более 20 лет. Установлено увеличение агрономически ценной фракции, сокращение глыбистой фракции, уменьшение содержания водопептизируемого ила. Выявлена нестабильность почвенных агрегатов в зависимости от погодных условий. Анализ катионно-анионного состава солей показал отсутствие их подтягивания к поверхности мелиорированного солонца. Установлена целесообразность окультуривания мелиорированных солонцов внесением органических удобрений без повторного гипсования.

Изучено влияние сидеральных культур на активизацию почвенной микрофлоры, трансформацию органического вещества. Определена возможность улучшения структурно-агрегатного состава солонца среднего малонатриевого глубоким рыхлением с одновременным внесением органического вещества. Разработан способ мелиоративной обработки почв (Пат. 2407262 Рос. Федерация, 2010).

Практическая значимость результатов исследований. Установлено положительное влияние органических удобрений на свойства и продуктивность ранее загипсованного солонца мелкого малонатриевого.

Экономический эффект нового способа мелиоративной обработки малоплодородных почв в производственных условиях на площади 3 тыс. га составил с учетом последействия в течение двух лет 6,12 млн. руб.

Положения, выносимые на защиту:

1. Положительное влияние на структурно-агрегатный состав, содержание водопептизируемого ила, водопрочность почвенных агрегатов мелкого малонатриевого солонца сохраняется более 20 лет после гипсования.

2. Окультуривание ранее мелиорированного солонца, используемого в пашне, применением органических удобрений положительно влияет на его водно-физические свойства.

3. Улучшение свойств почвенного комплекса с участием солонца среднего малонатриевого возможно проведением глубокого рыхления с одновременным внесением в подпахотный слой органического вещества (пожнивные и поукос-ные остатки, сидеральные культуры).

Апробация работы. Основные положения исследований и полученные результаты были доложены и обсуждены на Межвузовской теоретико-методологической конференции аспирантов, соискателей и магистров «Методология в науках агропромышленного комплекса и в экономике» (Омск, 2007), Международной научно-практической конференции молодых ученых «Молодые ученые - аграрной науке» (Омск, 2007), Международной научной конференции «Вклад академика Л.И. Прасолова в изучение и сельскохозяйственное освоение почв Сибири» (Абакан, 2007), XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2008» (Москва, 2008), ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава факультета агрохимии, почвоведения и экологии Омского ГАУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ общим объемом 2,19 п.л., в том числе две в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получен Патент РФ №2407262 «Способ мелиоративной обработки почвы».

Структура и объем работы. Работа изложена на 113 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Содержит 17 таблиц, 19 рисунков, 18 приложений, патент на изобретение, акт внедрения. Список литературы включает 97 источников, в том числе 3 -иностранных авторов.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю Л.В. Березину, начальнику сектора микробиологии лаборатории агрохимии СибНИИСХ О.Ф. Хамовой, сотрудникам СибНИИСХ, главному агроному ОПХ «Боевое» А.Л. Пристаюку, агроному ОПХ «Омское» А.И. Мирошниченко, а также преподавателям и студентам кафедры почвоведения, оказавшим помощь в проведении полевых работ и лабораторных исследований.

ГЛАВА 1 УЛУЧШЕНИЕ СВОЙСТВ СОЛОНЦОВ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

Почвы солонцовых комплексов при правильном их освоении представляют крупный резерв для дальнейшего увеличения производства различных видов сельскохозяйственной продукции. Опыт освоения солонцовых почв имеет большое значение для тех регионов России, в которых эти почвы занимают значительные площади: Западная Сибирь, Южный Урал, Нижнее Поволжье, Северный Кавказ.

Впервые на комплексность почвенного покрова засушливых областей обратил внимание В.В. Докучаев (1949) и в деталях изучил основатель первой в Сибири кафедры почвоведения С.С. Неуструев. Особенно ярко комплексность выражена в Западно-Сибирской, Казахстанской, Прикаспийской и Донской провинциях (Панов Н.П., 2008). В Западной Сибири наибольшие массивы комплексов сосредоточены в Омской, Новосибирской областях, а также в Алтайском крае.

В силу различного происхождения этих почв и, как следствие, многообразия путей повышения их плодородия, изучению генезиса и мелиорации солонцовых почв, как в России, так и за рубежом, посвящены многочисленные исследования. В известных фундаментальных работах К.К. Гедройца (1928), В.А. Ковды (1937), H.H. Антипова-Каратаева (1953) и работах других ученых разносторонне рассматриваются вопросы генезиса, мелиорации и освоения солонцовых почв.

Солонцовые комплексы Западной Сибири описаны в конце XIX и начале XX веков А .Я. Гордягиным (1900) и почвоведами переселенческого управления. Результаты их исследований обобщены в работах К.Д. Глинки (1926).

Н.П. Панов (2008) на основании исследований, проведенных в различных регионах, с широким распространением почв солонцовых комплексов, пришел

к выводу, что генезис солонцов следует рассматривать исходя из теории полигенезиса.

Наиболее остро вопрос эффективного использования солонцов встал в середине XX века в связи с тем, что в СССР и большинстве других стран, где значительные площади заняты солонцовыми почвами, началось интенсивное вовлечение их в состав пахотных земель (Березин Л.В., 2006). В связи с этим в 1964 году в Бухаресте прошел первый симпозиум по вопросам образования и использования почв содового засоления.

Второй Международный симпозиум по данной проблеме прошел в 1969 году в Ереване. Здесь был привлечен более широкий круг специалистов практически из всех стран, где встречаются солонцовые почвы, но наиболее весомыми и информативными, наряду с выступлениями советских ученых, были выступления представителей Венгрии, Индии и Канады (Березин Л.В., 2006).

Более чем двухсотлетний опыт дифференцированного подхода к вопросам мелиорации и использования солонцов имеет Венгрия, где около 10% (1 млн. га) всей территории страны занято засоленными почвами, которые приурочены к междуречью Тиссы и Дуная. Эффективным приемом повышения урожайности на этих почвах является оптимизация минерального питания растений. В случае получения высокого экономического эффекта для мелиорации многонатриевых солонцов содового засоления, возможно строительство дренажа в сочетании с химической мелиорацией и последующие их использование в пашне (АЬгаМт Ь., ВосБкш I., 1971).

В Индии общая площадь засоленных почв превышает 24 млн. га, в том числе солонцы занимают около 600 тыс. га. Расположены они главным образом в долине Ганга и других рек. По результатам наблюдений максимальный эффект достигается совместным применением трех способов: механического (использование воды для промывки солей), агрономического (возделывание

наиболее пригодных сельскохозяйственных культур в севооборотах) и химического (внесение гипса, хлористого кальция и др.) (Березин Л.В., 2006).

Однако использовать в Сибири опыт этих стран невозможно. Во-первых, возможности орошения крайне ограничены. Во-вторых, в большинстве случаев вследствие равнинного рельефа отсутствуют водоприемники дренажных вод, что не позволяет создать условия для понижения уровня грунтовых вод.

Значительный интерес представляют исследования по мелиорации солонцовых почв в неорошаемых условиях южных штатов Канады, где такие почвы занимают от 8 до 12 млн. га. При мелиорации солонцовых почв Канады изучено два основных метода: биологический и метод глубокой вспашки плантажиро-ванием (Кэйрис P.P., 1971). Биологический метод, по нашему мнению, является скорее агротехническим и базируется на обогащении почвы валовыми формами азота и увеличении мощности гумусового горизонта, чем в нашем понимании является мелиоративная обработка солонцов.

Различия в происхождении и свойствах солонцов, определяющие их использование, обуславливают существование целого ряда мероприятий по улучшению. Независимо от назначения земельного массива (полевой или кормовой севооборот) все мероприятия по улучшению можно разделить на химическую мелиорацию и агробиологическую мелиорацию. Последняя, в свою очередь, включает глубокую мелиоративную обработку, влагонакопление, увеличение запаса органического вещества и посев солонцеустойчивых культур освоителей.

Учитывая аспект использования солонцов, большое значение наряду с типом и степенью засоления имеют такие видовые признаки как мощность надсолонцовго горизонта и содержание обменного натрия в солонцовом горизонте. В Омской области улучшение солонцовых земель идет в двух направлениях. На корковых и мелких солонцах при высоком содержании обменного натрия основной путь улучшения почв сельскохозяйственных угодий - химическая мелиорация (гипсование). В период 1967-1994 гг. загипсо-

вано 78% таких почв на площади около 280 тыс. га, в том числе 50 тыс. га повторно. На средних и глубоких солонцах в кормовых угодьях применяется послойная обработка, а в пашне - глубокое безотвальное рыхление на 30-35 см. На улучшаемых лугах гипсование является дополнительным приемом, повышающим мелиоративный эффект послойной обработки. Всего в химической мелиорации нуждаются 532 тыс. га пашни, с участием в основном корковых и мелких солонцов, а также средних солонцов, испорченных отвальной вспашкой.

В Сибири начиная с 1908 г. под руководством К.Д. Глинки, затем К.П. �