Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ И КРУГОВОРОТ ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ И КРУГОВОРОТ ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ"



факультет почвоведения

На правах рукописи

ЕРЕХОВА Любовь Ивановна

• /

УДК . 631.452:631.811

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ И КРУГОВОРОТ ЛИТАТЕЙЬНЬС аЛЕиШТОВ В УСЛОВИЯХ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ .

Специальность 06.ОХ.03 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

И')'1! ТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА* 1983

■ ьсс ги^С. с

Работа выполнена иа кафедре общего почвоведения Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова

/ ' Научные руководители; член-корреспондент АН СССР, . ' '.'■..".';:. ; доктор биологических наук,

профессор В.А.Ковда;

кандидат геолого-минералогических ' наук, доцент Т.Н.Евдокимова.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники

Молдавской ОСР, доктор географичес-V ких наук« профессор й.А.Крупеников;

кандидат биологических наук, ст.научи.сотр. Т.Л.Быстрицкая

Ведущее учреждение: Днепропетровский сельскохозяйственный институт.

Защита состоится -1983 г.

на заседании специализированного совета по почвоведению в МГУ им. М.В.Ломоносова.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации. Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу: 117234, Москва, Ленинские горы, ЫГУ, факультет почвоведения, ученому секретарю Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения.*

Автореферат разослан " ^" 1983 г.

Ученый секретарь Совета, доцент^^И.И.КаСьееа

V

' Актуальность работы. Черноземные почвы составляют основной ; ^ фонд пахотных угодий и располагаются в зоне с высокими.энерге- | тическими ресурсами. Эффективность использования этих наиболее . . ^ А - : плодородных почв сдерживается в основном одним фактором- не-. , : < достатком почвенной влаги« В связи с этим единственно возмож- .4*

ным способом повшения здесь продуктивности агроценозов и полу-* ■. ч"Ч* чения гарантированных высоких урожаев является орошение. - Однако, по тению многих исследователей; орошение черно-' ;;■■ земов вызывает е них ряд негативных явлений, в частности, из-. : менение физических,^ физико-химических и химических свойств.

Вместе с тем, опыт ирригации черноземов невелик, отмеченные не- ■ ' гативные явления изучены-недостаточно полно, а совокупное вли- ,■

яние последних и орошения на продуктивность агроценозов и на-' Ч:Ч\~"."-. праьленность биологического круговорота практически не изучены • вообще'. Изучение биологической продуктивности и круговорота азо-" та и зольных элементов послужит научно-теоретической основой V

выявления закономерностей изменения продукционных процессов и. процессов культурного почвообразования и их регулирования в аг- . роценозах при орошении. " ■ " Ч^ЧЧ^Ч-'Ч:,-'[ ''•зН'Ч-Ч.<.--',Ч Ч*':'ЧЧ"Ч >.',

■Цель работы. Изучить,уровень продуктивности и биологический ■'•• ' : : •круговорот азота и зольных элементов в условиях южной сухостеп-ной зоны, выявить изменения биологической продуктивности, харак- . тера и интенсивности-биологического круговорота азота и золь- ; ¡ них элементов 'и некоторых показателей качества сельскохозяйствен- ' ^ ной продукции при орошении, составить баланс важнейших пита- ; |

тельных элементов в годичном цикле в условиях интенсивного. сельскохозяйственного производства. ,.■.'.■' ЧЧ ■ '-Ч'Д ЧЧ'^-ЧЧ' Ч-:

' Основные задачи исследования: ■ *■; г ^ " :Яс -ч^ : "

1. Изучение химических, физико-химических и физических свойств

южных черноземов в условиях богарного и орошаемого зеюеде- Ч 'Ч ■■ *. лил. !>.:-" Ч; Ч*- -4-, ■.;';' Ч;''Ч.:': >!Ч-Ч.. ■.'>.:Ч;Ч:Ч: '

2. Изучение биологической продуктивности кормовых и зерновых -культур (величины биомассы, ее структуры, характера распределения корневых систем) на богаре и в условиях орошения. • V

3. Изучение'характера и особенностей биологического круговоро-;

та азота и зольных элементов для данных агроценозов. > /V,'. Ч/-Ч-.Ч.

4.-Составление, баланса азота, фосфора и калия для исследуемых культур в севообороте на богаре и при орошении. , ■ ! : - . 4"

5. Оценка качества сельскохозяйственной продукции исследуемых , Ч: Ч ;. культур при орошении и в богарных условиях.

-Защищаемые положения.}Орошение, несмотря на некоторые негатив' ные изменения физических,1 физико-химических и химических свойств " : южных черноземов повывает биологическую продуктивность агро-

й..-;"* ценозов; Интенсивность нарастания надземной биомассы опережает прирост корней. В структуре биомассы увеличивается доля вегетативных органов. В орошаемых агроценоэах увеличивается доля используемой человеком биологической продукции и снижается -Го относительная величина поступления растительных остатков в почву. При орошении по химизцу тип биологического круговорота ос-Л ' - - тается аналогичным таковоцу<в агроценоэах богары. Но при этом .. ■увеличивается емкость и интенсивность биологического круговоро-, > , та. Среди исследуемых элементов наиболее интенсивно.увеличивает- : "■-■■У^-;^ся поток в системе почва-растение таких элементов» как кальций, ' " магний, натрий ив меньшей степени фосфор, калий и азот. В годовом цикле биологического круговорота-возрастает абсолютная и от- ■ , , . носительная величина выноса элементов с урожаем и снижается, от- ~ , носительная величина возврата их в почву с пожнивными и корневыми остатками.' При существующей культуре земледелия в орошаемых ' условиях возрастает дефицит органического вещества и основных

■"■'"■/,■'■ питательных элементов в южных черноземах. : I

. /Научная новизна работы. Впервые по комплексной программе изу- ; ■ « чено изменение биологической продуктивности агроценозов и 'р.;'.-■■■' ; - ; : , ' свойств южных черноземов при орошении. Выявлены особенности ди-

' намики и структуры биомассы орошаемых агроценозов сухостепной / зоны в сравнении сбогарными условиями. Определены качественные -и количественные характеристики емкости и интенсивности биоло- .■;■■ '-!'.', гического круговорота азота и зольных элементов при орошении в < сравнении с богарными условиями. Впервые для культуры люцерны проведено изучение структуры и многолетней динамики биомассы, '' ' . накопления элементов и изменения показателей биологического круговорота азота и зольных элементов на протяжении всего пе-•'• риода (3-4 года) использования этой культуры в сельскохозяйст-

венном производстве' как в богарных, так и в орошаемых условиях. На основании особенностей биологического круговорота и баланса * химических элементов показаны возможные направления изменения - ' ':' плодородия орошаемых южных черноземов. Л ■Х-.'л '. 1 .Практическая значимость. Оценен уровень изменений биологической продуктивности, выноса питательных элементов целым растением ,

и используемой человеком частью биологической продукции при ' ( : ■

орошении. Для многолетней культура ящерна определен оптимальный период возделывания и период максимального положительного -эффекта этой культуры при восстановлении почвенного плодородия в орошаемых севооборотах. Определена эффективность исполъ- ."«■;■ зования оросительной воды в орошаемой земледелии* т.е. коли-г чественно рассчитаны затраты влаги на производство Г т продукций при орошении и в богарных условиях на фоне разного уровня суммы годовых осадков. Построен баланс основных элементов пита- \ ния и показана его особенность в орошаемых агроценозах по сравнению с богарными условиями возделывания культур. Весь комплекс полученных сведений о влиянии орошения на систему почэа-расте— ние,в агроценозах может послужить основой оценки эффективности последнего, разработки мероприятий по сохранению плодородия южных черноземов, определения доз органических и минеральных; удобрений, норм орошения при планировании урожаев сельскохо- : зяйственных культур в ирригационных системах! Полученные результаты использованы в научно-производственных отчетах и рекоиен-• дациях (Укрсжгипроводхоз). "' ;

Апробация. Основные положения диссертации доложены на совещании' "Почвенно-мелиоративные проблем« и пути повдаения плодородия ; орошаемых земель юга УССР" (Одесса, 197В г.), на научно-производственной конференции молодых ученых и специалистов во Всероссийском НИИ защиты растений (п.' Рамонь, Воронежской обл. , 1978 г.), на Всесоюзном совещании "Экспериментальная биогеоце- . .нология и агроценозм" (Ростов-на-Дону, 1979 г.), на научной сессии Воронежского государственного университета (1979 г.), на кафедре общего почвоведения факультета Почвоведения МГУ (1982г.) Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ. Объем работы. Диссертация состоит из введения,.шести глав; выводов и списка литературы. Изложена на страницах машинописного текста « включает ^' таблиц, , ^ рисунков. Список *. литературы насчитывает наименований. ' ' 1

Объекты и методы исследования :

- . Объектами исследования послужили черноземы южные средне-мощные малогуцуснме тяжелосуглинистые Нижне-Днестровской оро- ' сительной системы Одесской области. ■'■¿.г. .■'*■' -■'■Ч

' Почвы опытных участков находились в режиме орошения от 5 до 12 лет. Полив проводился водами сульфатно-гидрокарбонатно-кальциево-магниевого и сульфатно-гидрокарбонатно-кальциево-натриевого составов с минерализацией 0,4 - 0,6 г/л. За^контроль бьиш взяты участки чернозема южного неорошаемого, расположенные вблизи от орошаемых полей. При выборе участков для исследования выдерживался принцип равнозначности условий почвообразования, типичности почвенного покрова и равноценности агропро-изводственных мероприятий. Изучали важнейшую для данной зоны культуру - пшеницу озимую разных сортов (Безостая - I, Кавказ, , Прибой), а также ценную кормовую культуру, играюцую важную роль в восстановлении плодородия орошаемых черноземов, - люцерну синюю. )

Схема опыта была построена так, что на участках относительно одинакового срока орошения выращивались два сорта пшеницы -Безостая - I и Кавказ, а на участках разного срока орошения (от 5 до 12 лет) сорта Кавказ и Прибой (наиболее перспективные для данной зоны). Такая постановка эксперимента давала возможность выявить эффективность орошения в зависимости от сорта пшеницы и длительности ирригации. Люцерна 2—, и 4^ года возделы-валасьна одном участке, орошаемом в течение 7, 8 и 9 лет соответственно, и люцерна I— года исследовалась на соседнем участке 7-летнего срока орошения. Это позволяла за годы наблюдения проследить весь 4-летний цикл вегетации'люцерны в условиях орошения. В богарных условиях люцерна исследовалась в течение 3-х лет на одном и то« же участке.

Определение биомассы исследуемых культур проводили на укосных площадках размером 105 х 105 см (о учетом ширины междурядий) для пшеницы в фазы цветения и созревания, для люцерны - в периоды скашивания. Подземную биомассу для люцерны и пшеницы учитывали в фазу цветения методом монолитов (Левин, 1964) в соответствии с площадью корневого питания, по глубинам 0-30, 30-60 и 60-90 см. Все исследования проводились в пяти-десятикратной ПОВТОрНОСТИ. '

В растительных образцах определяли элементный состав по методике, изложенной в руководстве Л.А.'Гришиной,. Е.М.Самойловой (1971), в зерне пшеницы озимой определяли также углеводы по Берт раку, аминокислотный состав суммарного белка на аминокислотном анализаторе ,'Ю-А - 5.

В почвенных образцах определяли химические, фиэико-хими-

ческие и физические свойства принятыми в почвоведении методами. : \ Кроне того, в почвах проводили режимные наблюдения за диками- о-. / ной малюет м подвижных форм азота, фосфора и калия. '.

-Л1/";; Для учета поступления основных елементбв питания ь почву ; с атмосферными осадками it оросительными водами отбирали пробы осадков и вод и в них определяли азот, фосфор и калий общепри- -нятыми методами. ; v ;'■.- С'.- ■ Л"

-Результаты исследования обрабатывали различными методами .математической статистики (Плохинский, 1961, Дмитриев, 1972). .

: . ' РЕЗУЛЬТАТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ -":-/ ^■■ ■ ■ .'■;'/ . .

Г Общая характеристика района исследования' . \ .' У

-Район исследования расположен в степной зоне СССР, в подзоне южной степи, в западной части Причерноморской низменности. . Вшолояенная поверхность и однородность сложения территории.:

"обусловимсравнительну^одасфодкос

представлен черноземами южньши средаемощныш ыалогумусными тя-яселосу глинистыми.' Для этих почв характерна хорошая фильтрацион- . ная способность. Плотность;пахотного горизонта почвыоавна I.05-1.16 г/см3,' плотность'твердой фазы почвы - 2,60 г/см^, гтредель-нал полевая влагоемкость - 34-36 %,4 общая-пороэность - 55-60 : .Реакция верхних горизонтов почвы слабощелочная (рН 7,2-7,5), .вниз по профилю изменяется до'щелочной'ЧрН 8,5). Исследуемые черноземы южные содержат 3,0-3,5 гумуса, 0,18-0,23 % азота, Л 2,0-7,0 мг/100, i\почвы подвижного фосфора и 20-40 мг/100 г поч- . > вы обменного калия. Количество гумуса с глубиной бьктро падает;; мощность горизонта А + АВ равна 55-70 см. Емкость поглощения в пахотном горизонте составляет 35,9 мг-экв/100 г почвы с преобладанием в поглощающем комплексе.катионов кальция. Почвы высо-" кокарбонатнывнередко вскипают с поверхности. На глубине 100 - ' >120 см выделяется карбонатный горизонт с ярко выраженной бело; глазной. В пределах почвенного профиля водорастворимые соли отсутствуют, но о глубины 3,5-4 м появляются друзы гипса. • -N/

Почвообразуициепороды представлены карбонатными лессовидными суглинками, мощность которых составляет 20^25 м. Уровень грунтовых вод находится на глубине '10-15 м.' Воды имеют гидро- :■._ карбонатно-сулъфатно-кальциевый состав с минерализацией 0,7- : - 1.0 г/л.' ''\Я"; ■ ■■'V- ".

~ Начало орошения исследуемой территории относится к,I960 году. Главкой предпосылкой для введения данных почв в орошаемое , 7 земледелие является неустойчивость увлажнения на.фоне значитель<-^шх энергетических ресурсов. Среднегодовая температура воздуха ч -положительная и составляет + 9,7°, сумма активных температур выше + 10°. равна 3285°. Средняя,многолетняя сумма осадков - 350мм,. ' а испаряемость - 650 мм. Коэффициент увлажнения (по Иванову) - г ; 0,4-0,5. .^Х.-,:-;

>•- Изменение •режима влажности почвы при орошении

' - Влажность почвы неорошаемых черноземов южных определяется, ' главным образом, климатическими условиями и в сухие годы часто опускается ниже влажности завядания растений (о слое 0-30 см). Среди исследуемых культур, в значительно большей степени недоста- " -ток влаги в почве испытывает люцерна. Запасы влагив июне меся-, це в верхнем 30-сантиметровом слое под пшеницей составляли 472 - ; 723 м^/га против 331 - 656 м3/га под люцерной. В период вегетации растений наибольшей амплитудой колебания запасов : влаги вгпочвен-* у ном профиле отмечается слой 0-30 см, в котором сосредоточена< ' основная масса корней. ■ - -7;Л;Л ■ ;, ■ '

Орошение в целом стабилизирует режим влажности почвы, но в сухие годы принятые нормы орошения пшеницы (XdOO м^/га) не создают оптимальных для роста и развития растений условий увлажне- Л-).' / ния.Так, в 1975 году гфи существующих нормах.полива влажность - почвы под пшеницей ; в период выхода в трубку - колошения соста- м вила,50-55 5 от ШВ, тогда как известно,'что оптимальной для этого периода является влажность-75-80 % от ПЛВ. '.i-y " Л':" Под люцерной, в отличие от орошаемых участков с- посевами ; ' ' ■ пшеницы, принятый режим орошения (шесть-восемь вегетационных поливов нормами 450 м^/га) на протяжении всего периода вегетации^ поддерживает достаточную для нормального роста растений влаж-'■. ность почвы. ....... "Л. V"'-■'■У ':-:. ■■■.. .^"'V- ; -у

Рассчет коэффициента водопотребления1 в посевах пшеницы no-оказывает, что при ирригации затраты воды на производство 1 т. :основной продукции увеличиваются на 315-490 кг/га. Причем непродуктивные потери влаги при орошении возрастают по мере увеличения суммы годовых осадков. Все это говорит о необходимости стро- ' :Гой корректировки норм и сроков полива в соответствии, с климатическими условиями года.- ■ - ■ ■ :".-■;..-

" <■

• Изменение основных Физических и Физико-химических" ' свойств черноземов южных при орошении ; •'.'

?"

,.:'•'.. ' .Орошение черноземов шных.вызывает снижение содержания arpo- _ ' номически ценной части.почвенной структуры» увеличение глыбистое-; • . : -ти и.плотности верхних слоев'почвы. Водопроницаемость исследуе-

- Ьых поче снижается до-7,7 мм/час по сравнению с 17,5 мм/час на У' ' ' • . участке без полива; Плотность пахотного-горизонта почвы при оро- У :. лишении достигает величины' 1.18-1.33 r/cirf*. 'Общая порозность оро-' ■ \

' ; ' V шаемых черноземов снижается на 6-10 Í. Результатом этих измене-. л

■ * ^ ний может явиться сужение диапазона от ППВ до влажности завяда- '; ; У..~ ' , ния и, следовательно . уменьшение количества доступной для расте- ! • г . '

; ний влаги.' S Ч ' V" ^У" ''

У*: * у. . Анализ, водной вытяжки'свидетельствует об увеличении содер-^ * . •/..'• жания солей в профиле орошаемых почв. Отмечается некоторое под- v У. '. Уу'.,1^ щелачивакие реакции среды;от рН-7,34 в неорошаемой до 7,66 - в - г ':■.' "у:.,'о'орошаемой почвеАмплитуда колебаний рН.не выходит за пределы " • ■■.''У.'г'УУ _. величин, в которых не возможен рост растений. Однако,* если для У ' / ' ;'.' .люцерны данные изменения рН находятся.в пределах оптимума, то >74 . • . ' ; ' ч для пшеницы они,1 зачастую, выходят за его границы.. •, • у • • У'■■.'

f -Л -Г Емкость поглощения орошаемых черноземов южных ниже,-чем не- '* . ' ,.'■ орошаемых. Среди поглощенных оснований возрастает доля натрия и •■•'^у

■ ' магния. Прогрессировать этого процесса может привести к даль- ; ' нейшек/ ухудшению физических свойств черноземов и,* в конечном

■ счете, к резкому снижению плодородия почвы. ; -- j ' г У } ? '. у; •■■■X.'"- - У

z'Vy y - ' Особенности гумусного достояния м питательного " .У У ^.у.-уу ■/. - "Л •'* V '.'•'•' - режима черноземов южных пои орошении •.'."••У-У

; . Гумус. ' Значение" органического вещества в почвенном плодородии^ ' - '• также необходимость постоянного контроля'за гумусным состйяни- У - '.у . > у- ем почв известны.^Однако,особенно остро„встает этот вопрос в ^ . >

' л '." условиях орошения," когда, процесс трансформации органическогоЧе- . У/У. л ■■'' щества и мобильность гу*уса увеличиваится. . 'У •: • * v У." ' -' ' у '■;

''v' í;' ■ У; Орошение' черноземов южных в течение .10 лет вызывает с ниже-, У -».'У.-:

" ние содержания гумуса в верхних слоях почвы на 0,6 %. Наиболее у ■ У У , ' резкие изменения в содержании органического вещества наблюдают- ¿i >

■• (. •• ся в первые периоды ирригации, (в черноземах пятилетнего срокаЧл У у ;. У-У У орошения)С увеличением срока орошения .-почв интенсивность иэме- • у У . нения содержания'гумуса снижается. При использовании. орошаемых ' vy.°y':

почв под культуру люцерныразница в содержании гумуеамежду по- -- ливными и богарными почвами в значительной степени нивелируется; *-■■-" ; Это, по-видимому, связано с биологическими особенностями культу' ры (симбиотическая аэотфиксацня), увеличением массы растительных остатков, поступающих в почву и усилением юс гумификации в орошаемых условиях. ' ^ ; V " V:' '-Vf:" ' V - Ь

'Орошение усиливает миграции гумуса вниз по профилю почвы. ' Гумусовый профиль поливныхi почв по сравнение с неорошаемыми более растянут. В отдельных случаях, в особенности при больших нормах полива,; отмечается значительное увеличение содержания гумуса в горизонте "АВ. Так, в почве орошаемых посевов лкцёрсш от 1-го "■• к 3-цу году возделывания содержание гуцуса'в этом горизонте;воз- ; растает с 1,21 до 1,72 %, т.е. на 0,5 % или на 6,75 т/га. Дм , образования такого количества гумусанеобходкмо 17 т/га растительных остатков (при условии, что коэффициент гумификации равен Л 0,4 (Кононова, 1951). В' действительности же даже общая масса; -.-V. корней в данном горизонте (7-10 ц/га) недостаточна для образования таких запасов гумуса. Следовательно, увеличение содержания гумуса в горизонте АВ обусловлено не только разложением растительных остатков,-но и перемещением органического вещества по про-, фидю почвы. .Возрастание количества гумуса именно в горизонте АВ, ' видимо,^обусловлено повшением содержания карбоната кальция в данном горизонте по сравнению с горизонтом А. • .

По запасам гумуса в метровом слое исследуеше. орошаемые .. . почвы; в основном, превосходят богарные (за исключением почвы пятилетнего,срока орошения)*-что связано' с возрастанием плотности почвы, перераспределением органического вещества, в почвенном профиле, а также увеличением площади посевного клина люцерны в С орошаемых севооборотах. Положительное влияние люцерны на гуцус-кое состояние почв при орошении сказывается быстрее," чем в богарных условиях. Тая,уже к 3-му году возделывания этой культуры при орошении содержание и запасы гуцуса в почвах в метровом слое -возрастают на 0,3~% или на 56 т/га соответственнов то время' -как на богаре в аналогичных условиях эти показатели гумуского состояния почв [фактически не изменились. Следовательно, в оро- . „ щаемш: условиях процессы гумификации растительных , остатков лю- :; > церны протекают интенсивнее, но, V конечном итоге, это сокраща-у ет период ее положительного последействия на плодородие почвы. ;'■ Общий и'легкогкдролизуемый азот. Рост сельскохозяйственных куль-' тур чаще'лимитируется наличием в почве азота',.чем какого-либо

Г. V ;-.->

; ■ ' Л -л- • 'л ¡- ^

\'-':л л';: "'

другого элемента ^ Изменения вгуцусном состоянии почв при • ороше-. V , нии, естественно, в первую очередь сказываются на азотном режи- " • ^ , , *'• •- ме почв. Содержание общего 'азота1 в верхнем, горизонте' орошаемых - '^'д1; :, V:'■'почв* уменьшается и с оставляет 0,16-0,23 %,'Распределение азота-.>;' ■".,.1^*: вниз по'почвекному профилю более равномерное по'сравнению с-поч- .' { гГ: вами богары. ^ Зависимость содержания общего1; азота в ■ почвах от ■¿■'> ■ | - ;. ' *. . ■ срока их - орошения, аналогична таковой для органического вещества/ ^ ' '■ /: ^

• ;у'почв.. Отмечается .также положительное влияние культуры люцерны ^г^:^"ка^одержаниё,*в почве'общёго азота,' величина которого!к третьему /¡л'

}-.".^-У году возделывания этой культуры на орошаемых участках возрастает V -; .V с 0,16 до"0,23 56, -при увеличении на.богаре на 0,03 Й'соответст- . - ;• •.. '.у венно.;Вместе'стем.уровень азотного питания растений в боль- - • ;•*.•• -4 ... шей степени характеризуется содержанием легкогидролизуемого' азо- . ; -'.та в почвах, величина которого хорошо - коррелирует с продуктив-ЗЬД-";^1:;

• ' ностью растений .'.При орошении содержание легкогидролизуемого' азо- : ' .-./'-у , * та несколько снижается при сохранении соотношения Ы общ. л.~ > ' •"'

■ гидрТ: В верхнем 30-сантиметровом* слое: последний составляет. у* ^ у?-'' - ; ■ .'.'■• 5,13-10,45 мг на 100 г.почвы.'Культура люцерны способствует,уве- ' . ' '.'

• лкчению содержания лепсогидролизуемого,Ы, впочвах. Интенсив--^ \\ ность увеличения содержания:легкогидролизуемого азота под'этой1 .у -?-.

культурой при орошении вшз,"~чем в' условиях богары.,Если~в пер- . ' • Д. ' вом 'случае за'; три года , выращивания люцерны^ содержание лег1СОг^- : /Л-: ' . : • ролизуемого Ы-в пахотном слое возрастает с 6,45 до 10,45, то - ; '■-'-' 'во втором ^ с 8,12 до 8,75 мгна 100 г почвы. Следовательно,

г ; ' ДюсФор. Обеспеченность; исследуемых почв . подвижным фосфором из--

У.; меняется от средней до высокой и во »тогом определяется культу-" Л:;;; ' у. рой земледелия, в частности, дозами вносимых удобрений. В'поч- .'•• под лвцерной, где фосфорные удобрения не вносили/;отмечает-; ; ся_более низкое содержание подвижных форм фосфора, - в отличие / . У,

; - V. от "участков с посевом пшеницы. Орошение^ , при прочих равных ус-: - д ; :; ; ловиях.на всех исследуемых.участках способствует некоторому ■ Л \ ; . увеличению содержания. подвижного фосфора.' Поеледнее,'..как.отмеча- , \ ;д'.'л ■:ют некоторые: авторы' (Соборн'икова,, 1962)'связано с усилением

| % ^.^ш^к^ю биологической деятельное ти ^ раз личнше ^ групп микроорганизм в, ■ ' непосредственно разлагающих трехкальциевый фосфат и фосфорорга- ;

= ■"' мугиег.иив еоеяннёнмя. п тякжп опосвеиованно через влияние гтолчк- - ' >

_ нические ■ V ъ-н>ъ-}

кие соединения, а также опосредованно через влияние продук- - ^ :^

: тових жизнедеятельности, способствупцюсбольшей растворимости фосфатов, .'-Г'-'':'<;

В годовой динамике фосфора на всех исследуемых участках и -под всеми культурами наблвдаетсяснижеше" содержания подвижного фосфора к концу вегетации. В многолетней динамихе под культурой люцерны в условиях орошения отмечается повышение содержания подвижных фосфатов к третьецу годувыращивания культуры, в отличие от богарных участков,'где их содержание за этот период практически не изменяется. Это также объясняется различиями в интенсивности микробиологических процессов в орошаемых и богарных;поч вах. В целом фосфатный режим в почвах с посевами пшеницы на-всех исследуемых участках был вполне благоприятным дня роста и развития растений." ■ ■ :■~ у':'. . *-'::•"•;•--',•, "-'-.Л '

- Обеспеченность подвижным фосфором почв с посевами люцерны в условиях орошения была низкой, а в богарных - средней. Это бы: ло связано 'с различиями в выносе данного элемента предшествующей культурой аа период вегетации и несбалансированным внесением под неё фосфорных удобрений. Низкая обеспеченность подвижным'фосфором люцерны снижает эффективность влияния орошения на продуктивность/данной' культуры.'; (.,.'"■' ■,'■ Калий.' На содержание обменного калия в:исследуемых почвах оказывают большое влияние, как и на содержание подвижного фосфора, У дозы внесения минеральных удобрений; Обеспеченность этим элементом почв-под пшеницей варьировала от средней до повиаенной, под . лгцерной была повышенной. Более высокое содержание обменного, калия отмечалось в почвах орошаемых участков. Последаее, по-видимому, связано с усилением процессов выветривания и высвобож-' дением калия из структур минералов в условиях чередования периодов переувлажнения'(полив) и высыхания'(межполивной период). К концу вегетационного периода содержание обменного калия, как и фосфора, в пахотном горизонте на всех участках и под всеми г культурами снижается. Вместе с тем, под люцерной при орошении в многолетней динамике наблюдается некоторое увеличение содержания обменного'калия в пахотном горизонте. В целом обеспеченность обменным калием почв богарных и орошаемых участков xopo- v шая 'и не может лимитировать рост и развитие исследуемых растений. ' • ; . """'"' " ..-....-,.-.-..<

Биологическая продуктивность агроценозов на богарных и орошаемых черноземах южных.

.'■.■'. В условиях Причерноморской' низменности на черноземах южных по нашим данным общая биомасса пшеницы озимой на богаре состав. ляет123 - 157 ц/га (табл. I) и определяется,' наряду с почвенмо-климатнческими условиями, сортовыми особенностями культур. Основ: нал продукция для исследуемых сортов пшеницы достигает 33-39 ц/га или 25-27 $ от всей биомассы. На долю побочной продукции приходится 39-58 ц/га или 31-37,56, масса корней — 34-39 ц/га или 2528 %,'поверхностных остатков - 17-22 ц/га или 13-14; % от общей биомассы. Наиболее продуктивным среди исследуемых сортов в условиях данной зоны является сорт Кавказ. Егообщая биомасса,'при прочих равных условиях, превшает биомассу сорта. Безостая - I на \ 33 ц/га. Однако, в структуре биомассы первого сорта пшеницы не- . ■ сколько увеличивается доля вегетативных органов (на 6 SE) и сни- : жаетсядоля массы колоса и корней по сравнению с ' сортом Беэостая-

. Общая биомасса люцерны на богаре составляет 133-152 ц/га, из ; нее на долю'основной продукции приходится 17-32 %, на доле корней.- 52-72 %.:; Максимального значения (152 ц/га) в этих условиях : общая биомасса люцерны достигает ко 2-цу году исподьзованкя.К 3-му году, за счет резкого уменьшения надземной биомассы, продуктивность ляцерны снижается до 136 ц/га. Корневая биомасса в vвозрастом люцерны непрерывно увеличивается. V Таким образом, в богарных условиях максимальная.эффективность в использовании дщерны, как кормовой культуры и культуры, повтащей плодородие почв, достигается ко 2-цу годуу а к 3-му году снижается. / " . ; - V, "'■".:

; Орошение повшает продуктивность всех изучаемых культур. Общаябиомассаисследуемых сортов пшеницы возрастает на 23 -/ Ч 38 ц/га. Статистическая обработка данных двухфакторкым диспер-^ ; сионным анализом показала достоверное влияние факторов оропе-ния и сорта растений н&биологкческую продухтивность.Причем, с наибольшей вероятностью (р - 0,999) достоверно совокупное влияние этих факторов на общую биомассу озимой пшеницы, в то время, , как зависимость последней от сорта значима при р » 0,99, а от -орошения - лри р » 0,95. Увеличение биомассы происходит, глав- ■ ным образом, за счет роста массы надземных органов. Так, у пшеницы масса основной продукции в зависимости от возделываемого

\ ■■ .■■•'' .'■'■ ЛГ'»"'■■'Л"-' Л-'.'■'■■'■■'-"■;■■ Таблица I .

Биологическая продуктивность исследуемых культур

на орошаемых и - неорошаемых участках " ; - \

■ (сухой вес,'ц/га, средние данные за 2 года) /■ ' ■■■■ .

- Культура /опытный : общая' продукция растительные ; Всего*-

участок . био- - ' - остатки ' отчуж-, : ; ■ ■■..■ масса основ поооч корне поверх- дается

1 '-■■'• - ,..->•■■■ ■-. . ная - ная вые 1 ностные : ■ -•■-■■

Пшеница без орошения' 123,4 33,2 38,9- 34,4 16,9 ', ■ 72,1. • озимая .'-."■: -■_■'' ■'.■.,■■■■ .■ ■'■.'■.

(Безостая орошаемый 161,3 . 46,3 56,7 - 36,3 ■ 22,0 103,0

Д.';-;,- ^ прибавка при С^-'г.>"■-'■ ■

■ ^ орошении." % '30.7 39.5 45.3 ' 5.5 30.2 : 42.9 '

- Пшеница Ч без орошения 1Ь6,6>'38,8 - 57,7 30,6 . 2Í,b 96,5 л ■'■' озимая ■■ ■■ - ■' ■'..- ■ , "■ ■ . !.-■.-.■-■■■!,■•■ ■' ,--■■■■. --.

(Кавказ) ' орошаемый. 179,5 ; 43,0 70,5 41,7 24,4 113,5. .

прибавка при /Ь':^ - V' i. ';■^ Г> л

■ орошении.' % ;14.6"- 10.8 22.2 Ь.О 13.5 - 17.6

' 'у-;; без орошения 132,9 41,9 ¡ - - 68,9 , 22,í\ 41,9

Люцерна орошаемый - ¡59,7 61,2 ' -• 73,2 25,3 61,2

1 года прибавка при ■ '•' \ H'/i'--"' ■-.:" ■ орошении. % ' Z0.Z •-' ■ 46'.I ■'-'- 6.2 14.5 46.1

без орошения 151,7 '47,1 -' 76,6 28,0 ' 47,1 Дадерна' орошаемый -' 207,5 83 ,6 . - '93,5 . 30,1 83,6 ■

2 года, ■ прибавка при ^■■¿■¿■с; v У;:> v'.

-' орошении. % - 36.5 : 77.5 -' ■ 22.1 7.5 "77.5 ■"

без орошения 136,4 23,5 .-у 98,7 • 14,2 . 23,5

Люцерна орошаемой 269,5- 100,3 . . - 115,8 .45,4 108,3'..

3 года ' прибавка при .•• ■■ ■'.' У-IV '.. 'Л/^ ■■'■" 'i - ■ ■ ' ' орошении. % - 97.6 360.9: '- 17.3 219.7 360.9 %

г- без орошения - . - >' - '. - - w • -Люцерна орошаемый • 270,1 ' .99,8 - 120;4' 49,9 . 99,0 :

4 года прибавка при \ . '■-',■'■"■.. -v1V"' У ^ '■'

'■' - орошении: % - '■-.■ ..■-■•■■-■ !•.

сорта повышается,ка П-40 ?, побочной - на 22-46 & корней всего на 6-10 % по отношению к неорошаемой, дологическая продуктивность сорта Кавказ на орошаемых участках также выве, но прибавь ка от орошения ниже, чем у сорта Безостая -I. При этом, если уве личение доли побочной продукции в поливных условиях у.сорта Безостая - I происходит за счетснижения доли корней в:общей биомас се,"то у сорта Кавказ - за счет уменьшения в равной степени доли корней и колоса. Это свидетельствует о более.значительном проявлении при орошении отмеченных ранее для богарных условий негативных явлений (увеличение доли побочной продукции): в структуре биомассы данного сорта. . '■ ^ 4 -';/■ '..•••■'--',, ■ ' V . Следует отметить, что максимальное увеличение продуктивности растений озимой гспенкцы при орошении'наблкщае,тся на фоне наименьшей суммы годовых осадков (ЭТО мм). При увеличении последней : до 620 мм эффективность орошения резко снижается." , .

Возделывание люцерны в ,поливных условиях ведет.к увеличению < массы сена на 46-361 % и массы корней - на 6-22 % (в зависимое-, ти от возраста растений) по отношению' к неорошаемой. Достовер- ; ность;влияния факторов орошения и возраста на урожай сена люцерны, как-показал дисперсионный анализ, значима с вероятностью > р = 0,99. Максимальные различия в приросте биомассы надземных и ; подземных органов у люцерны наблвдаются в орошаемых'условиях к . 3-ЧУ году пользования; Так с возрастом люцерны ее надземная биомасса увеличивается на 46, 78, 361 %,]масса корней - на 6,22 и ■17 % соответственно по отношению к'неорошаемой.К четвертому году возделывания люцерныв орошаемых условиях общая1 биомасса . . остается на уровне 3-го года, но в ее структуре снижается доля у надземной массы,' а доля корней возрастает. Следовательно, в ус- ; ловиях орошения максимального уровня выход основной продукции . достигает к 3-му "году пользования.' * ., ■ ■ -V

Ирригация, наряду с уменьшением доли корней в структуре биомассы растений/ вызываетнекоторое перераспределение корневой массы по профилю почвы. Так; если:в пахотном горизонте богарных ; участков содержится 45-59 % всего количества корней пшеницы, то, при поливе 62-76 %. В нижележащих 'слоях (30-60 и 60-90 см) нахфотив, орошаемая пшеница формирует менее развитую корневую . систему, чем неорошаемая. Аналогичная зависимость отмечается и 'для корневой массы люцерны. Такая концентрация корней при орошении в пахотном горизонте способствует более полному использованию питательных элементов этого слоя почвы и более эффектив-

ноцу использованиюудобрений. Кроне того^ увеличение массы корней в.верхнем горизонте нивелирует негативное влияние орошения на аг-: . рофизические свойства почвы, наиболее ярко проявляющиеся именно : в этом горизонте. Д'Л//'-'.- ' '.'■ '■■ V •.'.' ' .7.;'*-:

В динамике органического вещества в годовом цикле в посевах .■'■; пшеницы озимой,в целом преобладает"доля продукции, используемой' человеком с урожаем над долей растительных остатков, поступающих в почву. Так, в богарных условиях с основной и побочной про; дукцией отчуждается 172-97 ц/га или 58-62 % от всей биомассы. Орошение увеличивает как абсолютное, так к относительное значение этой части биологической продукции растений до I03-II4 ц/га или \ 63-64 % го сравнение с'богарными условиями. Среди исследуемых сортов при орошении наиболее резко проявляются отмеченные особенности у сорта Безостая - I. В почву богарных участков под посевами пшеницы поступает 51-60 ц/га поверхностных и корневых остат-' ков, при поливе - 58-66 ц/га. При этом,'несмотря на увеличение > .массы растительных остатков,^поступающих в почву при орошении, ;: процент их от общей биомассы снижается. У люцерны, напротив, с урожаем сена отчуждается меньшая доля ойцей биомассы (31%) и , большая поступает в почву в виде опада корневых и стерневых ос- ; татков (на богаре). При поливе с ростом урожая сена доля отчуж-/ даемой массы возрастает до 40 Однако, в целом, масса поступ&ю-- щих в почву растительных остатков преобладает над отчуждаемой. . Следует отметить, что количество растительных остатков люцерны % (ц/га) на орошаемых полях значительно превшает таховое на бо-rape и даже превосходит биомассу естественной степной раститель- -ности (Ю4 ц/га по Л. Я.Родину, Н.И.Базилевич, 1965). Отсюда несомненно огромное влияние культуры люцерны на почвенное плодрро-; дне, что особенно важно в орошаемых севооборотах, когда доля от- : чуждаемой продукции возрастает значительно^быстрее по сравнению ; с приростом поступающего в почву органического,вещества. v

Содержание азота и зольных элементов л .в растениях исследуемых агроиенозов

.Закономерности накопления азота и зольных элементов а структурных частях культурных растений и его изменения а зависимости от экологических условий повторяются в общих чертах в наших ис- г следованиях." ; ■>,■■■ ■ ■; '

; В товарной части урожая пшеницы,озимой из исследуемых эле-

ментов преобладают азот и фосфор, довольно высоко содержание калия и магния. Вегетативная масса люцерны, наряду с высоким содержанием азота, богата калием, кальцием, фосфором. В целом для ; пшеницы озимой, исследуемые элементы располагаются вследующие рады накопления: "-Я ,.'■ "-.Л .. ; -,' ■

зерно Р> К> МСа>ыа ; - ■'■-'■!' Г-":''-

солома К > Ы> Са>М$>Р> Ыа ; - Ул .у. '^ЛОч- 1

■ стерня К> и> Са>Р> Ш ; " ■■

■ ■■■'■' '.корни'"- К>Со> Р> Ив.; -.!•;• •',. г

для люцерны: сено II > К> Са>Р> 11$ > Нл ;

■.. У;'. стерня Ы> К> Сл>Р> Ы}>.ЫА;;. • :

' :.':[ ,.■ корни , Ы> К> Са>Ыл> Р> М ^ . • *'

У . Приведенные ряды идентичны для различных условий влажности; Разница отмечается в величине соотношения исследуемых элементов. Наибольшие.изменения происходят в содержании азота, в особенности в зерне пшеницы. Его концентрация в поливных растениях, в основном, ■ снижается (несмотря на одинаковую обеспеченность азотом почвы орошаемых и богарных участков). Вторым по степени изменения под влиянием орошения элементом является фосфор, но его содержание в зерне пшеницы, напротив, значительно возрастает.' Процент калия и кальция ; в растении при орошении. изменяется незначительно; В концентрации магния и натрия отмечается некоторое увеличение как в целом растении, тах и в отдельных его структурных" частях. Это, по-видимому, является особенностью химического со-. става растений, возделываемых при ирригации. Люцерна при орошении так же ; как отмечалось, в основном сохраняет ту же последо- * вательность в накоплении элементов, что: и в богарных условиях.1 Но исключение составляют калий и кальций (для сена), которые в ряду накопления меняются местами. Содержание азота в растениях -орошаемых участков вше. Это можно объяснить изменением симбио--тической азотфиксации, обусловленной особенностями почвенных условий при орошении.. При этом, с возрастом люцерны, как и в богарных условиях, концентрация его закономерно снижается. Содержание фосфора и его изменение с возрастом люцерны в орошаемых и богарных, условиях практически одинаково. Концентрация магния и ;натрия в орошаемых растениях возрастает по сравнению с неорошаемыми. В изменении содержания этих элементов в'зависимости от воз рас та люцерны четкой закономерности не-проявляется.-• Таким образом, можно предположить, что изменение соотношения элементов в растении при орошении,1 по-видимому, связано с -

Гл.-- '*■' : ■ '-■■ ■ ■ 1 - ■■'■', i';. "■■'■y ;

' .нарушением соотношения между интенсивностью нарастания биокассы ' -

. . ' и поступлением элементов в растение»; Последнее, в свою очередь»

; С мооют быть результатом изменения содержания этих элементов в поч- i-.v-;,}

: V вепркорошении. Кроме, то го, акадизхимкческого состава люцерны в ';

• ' ч. условиях орошения показывает,' что к четвертому году пользования - ; .

' эта культура, несмотря, на достаточно высокую биомассу, значител ь-v. но теряет.свои кормовые и, в какой-то мере,:почвенно-мелиоратив- : ' v

V i ' Ч"0 ДОстокнства. Следоватвльно i учитывая биологическую продуктов- у У'''! У-'-'■)("-\;Ность и химический состав рестений.мэжно констатировать, что в •

v .. /орошаемых условиях более целесообразно'перепахивать люцерну пос- - У , ле трехлетаего срока пользования, ; .'. •••.. /'• • ' ' . - :. . . •.. - • .

. * :' - - • Биологический круговорот азота и'зольных элемен^в'уУ -' -:г'~'-.А .. - У-i",-; у- в посевах сельскохозяйственных культур в богарных • ■ . '•' у ■'=' y^vp^vy . ^ и орошаемых условиях ' : ■ ^-iy^.v:'

/.Как показали наши исследования, на богаре в посевах пшеницы . -'У- 1

• ; оэююй в биологический круговорот (БК) вовлекается 133-155кг/гау - ."•:. Í с Í .. азота; 122-170 кг/га калия и далее в порядке, убыванияследуют ; - у ^

; iVкальций, магний,' фосфор к натрий (табл. 2); Наибольшая емкость У'-'í ^¿V-' Щ ^отмечается ; для пшеницы сорта Кавказ.} С урожаем .'за'пределы аг-^ -у" :'

V í ; " роценоза выносится бОтвО ^*азота, фосфорами калия, .47-57 % каль- '%;'•.'•"-.-'* г ция, магния и натрия. В.почвус поверхностными , и корневыми остат- ; • { ;

"7 ками поступает, соответственно, значительно меньше половины всех -'. : - ^ ' V; элементов, накопленных этой, культурой за период' вегетации. Цри ; ;.:>■ этом,; в посевах пшеницы сорта Кавказ вынос элементов с основной ,• 7 ■:„побочной продукцией вше, а'возврат в почву ниже, как по абсо- • \. '^ •• У ? лютной,так и по относительной величине.(по сравнению с Беэос- , :ч: : > '/'¿ - той - Д). При- орошения изменяется интенсивность биологического Y 7'Y; '•„. • •-. круговорота элементов в- исследуемых агроцекозах. Возрастает коли- , . .' • .г. 'чество каавдого элемента, вовлекаемого в БК, и увеличивается как' : абсолютн)», так и относительная величина выноса их с испольэуе- '

• '; •. мой человеком частью биологической продукции.'. Вынос' азота, фос-.;4 • ■:. ■ фора и калия увеличивается щ>ймерно до 70-83 а. кальция, маг-".: -. ' ;'ч ния и натрия - до 52-61 % от суммы накопления.каждого.элемента в / ; ■ . г. . общей биомассе. По абсолютным величинам , (кг/га);с корневыми й no- : .; > ; • * вёрхностнымн остатками ■ шеюпщ в; условиях орошения. возвращается' ■ 1. "Ц '<• \ "-д уЛ'в почву менше азота/относительно равное количество фосфора и . . 'л,'v ■■ '.• заметно болызе такях элементов, каккалия, кальция, магния и нат-v.с?v . .. > рия^' Псюледнее,.видимо,', можно считать отличительной особенностью * .У-

7' ' i'-У"'.'y.-'-'í '>':. ~ *' ■.■ -'"■'^'.'.'■VA'

.'. ; • . -• • • • * Таблица г ::

; ;Биолог1Р1вошсй крутоворот элеыентоБ В ПМвва* пшеницы . . "■'Л озимой на орошаемых и неорошаемых участках - У " > ■ (средние данные за 2 года, кг/га) '•••• '

Сорт .... Пока- Бкомао-эате- са, суди БК хои вес «/га N / Р К Са Ч, Ма '

\1 : 123,4 с 154,6 без орошения • 16,8 121,7 23,8 у 21,0 10,7

г 72,1 , 115,7.. . 12,2 ; 82,0. 11,3 ; 10,4. 5,6 '

.... ■■..-:< '- 3 51.3 30,9 4.6 39.7 12,5 10,6 5.1

'■'"У '■ + -С - -1 • 161,3 144,1 ; у. орошаемая ч 27,9 189,7 32,4 I 28,1 . 17,4 .

Безо*1 2 103,0 ■ 110,1 22,6 135,8 17;4 15,6 '9,0

стая - I 3 58.3 34.0 5.3 53.9 - 15.0 12.5 Ö.4

ч'-'"4". Ч : 30,7 , изменение показателей ЕК при ороое -6,8 66,1 55,9 36,1 . 33,8 ■нии* 62,6 чч

2 42,9 ' ; -4,8 85,2 . 65,6 , 54,0 50,0 ' 60,7:. •

L v 3 13.6 • -12.6 - 15.2 35.8 20.0 17.9 64.7 "

r'".s" ; I. 156,6 132,6 без орошения ■'■.' 26,8 148,8 30,1 ; ■ 27,7 '-'.13.6

s»:..- ■ 2 ч 96.5 103,0 20,6 102,3 13,5 18,4 .10,2

3 60.1' 29.S 6.2 46.5 16,6 - 9.3 ■ У э.4 V

' "У ; * .'■■■}■ ' 'т. ^ • - I : : 179,5 146,4 орошаемая ."; 33,9 . 189,9 : 41,5 .34,8 '.'■-■'--.л ... ч Г •19,5 ч

Кавказ 2 113,4 121,6 26,5 139,7 23,0 24,0 11,9 :

■ >Г- . :: 3 66.1 ' 24.8 7.4 50.2 18.5 10.8 - 7.6

.'.■■ '.Ч I ,'•" 14,6 изменение показателей БК при орошении,.v 10,4 26,5 .27,6 37,у 25,6 43,4 У;

, 2 17,5 , 18,1 ; 28,6 36,6 .70,4 30,4 ч 16,7

3 - 10.0 -16,2 19.4 8.0 II.4 ie:i 123.5

Ч'- VГ] . I .у- 2 - вовлекается в биологический круговорот - выносится с урожаем ■.'Xflly"^--'.' -''V^'

' ч-": .3 - возвращается в почву ' '^л'ч ■■'■' У';'"'

■ "лх, - разность в % относительно соответствующих величин БК >

-:'V-' У Учч-У' - ' без орошения -У":-'- ;ч ' 'Л - 4 v \ -

биологического круговорота в орошаемых агроценозах в зоне пвшх): '' Д > . Л. черноземов. Отмеченные изменения показателей БК под влиянием оро- , ' ;'.. ; шения наиболее ярко проявляются в посевах пшеницы сорта' Безостая - ; '

• I по сравнению с сортом Кавказ. Это еще раз свидетельствует о раз- .' " , личиях в отзывчивости данных сортов на орошение. ; у - - V-'i'Л;/

* /4-, Посевы люцерны характеризуются большей емкостью БК по срав- •'•:' ;' :,"• > нению спосевами^пшеницы в соответствующих условиях. При этом,-;;

' максимальные раэличияв количестве элементов, вовлекаемых в биоло-J ! ¿гический круговорот"в годовом цикле для этих культур отмечаются. ' 1 по азоту; кальцию и натрию.. ' ' '

Ч л 'Ч;На создание годичной, продукции в богарных условиях люцерна, -/- ; в зависимости от'возраста,' потребляет 242-415 кг/га азота, 140- ■■ Гг . V 138 кг/га калия, 112-145 кг/га - кальция, 36-49 кг/га фосфора, . ' ; ;/ 23-27 кг/га натрия и15-22 кг/га магния. ^ Уг-.1-- V'' ' ,: • '•. • / Интенсивность биологического круговорота закономерно возрас- '•'• . .L -VV; тает.от,1-го года ко.2-цу и снижается к 3-цу, но не опускается ' . > . 4 ниже величины этого показателя, характерного для однолетней лю- . • ... ['■• ; церны. -'..'"-'У- ■'.■ .:,"■■■;;'■■■'''«'v ■ ■ ■.Ч

Среди элементов наибольшее накопление в общей биомассе азо- ■ Ч

• та, калия й натрия отмечается на'1-м, магния-на:2-м, фосфора и • •-' кальция - на 3-м году вегетации этой культуры. Г ьj

Вынос элементов с урожаем сена люцерны по . абсолютной величи-Ч. ;.': не (кг/га) вше; а по относительной - значительно ниже, чем в по- , . сееах пшеницы и составляет для азота, фосфора, калия - 19-46 %* \

' для кальция, магния! натрия - 16-66 % от общего накопления в био- у у''.-. массе. С возрастом культуры эти"величины уменьшаютсяи достигают •.'.." . минимальных значений к 3-цу году..Соответственно, в этих агроценоэах по сравнению с пшеницей, возврат элементов в почву с расти- * ■ тельными остатками больше в абсолютном и, особенно, в долевом .. т : V V;- значении, а по мере старения люцерны эти различия еще больше увеличиваются. ^ '. "1 :/ ■■ i':. .-.' При орошении рассматриваемой культуры интенсивность БК эле- . " ■ ; ', ментов возрастает и в значительно большей степени, чём это от- ' . 1 мечается - для пшеницы." Орошаемая люцерна накапливает примерно в ' . ^ .-.. 1.5 раза больше , всех элементов относительно богарной культуры, 4 •., ; ■'■;[. и в особенности кальция, магния и натрия, дня' которых эти раэли- ,-v-Yv:

" чия'с возрастом растений усиливаются.:Так, к третьецу году веге- ' • ' : - V тации лкцерны разница в накоплении данных элементов возросла до ?:г

2,4-2,7 раз. При орошении (в.отличие.от богары), максимальное на- , •;.'. 7 ;- копление элементов в общей; биомессе в годовом цикле наблюдается ." V -

: , ч -■.

'19

• Таблица 3

Биологический круговорот элементов а посевах люцерны скней на ороааеига и неорояаемых . участках (средние данные аа 2 года,кг/га)

Вов- Покапал* зате-Рает ли БК

Биомас-. - ■

псА *

к са ■ мл

без орошения ..-.,.:■.■ . ...■ ч

1 132,9 415,0 37,2 180,2 112,4 . 15,3 26,5

2 . 41,9 147,1 12,2 97,2 60,3 10,1 2,5

3 91.0 267.9 25.6 91.0 52.Т 5.2 МЛ

I год

I / 3

орошаемая

•159,7 466,0 43,5 217,1 161,5 28,1 44,4

61,5 ; 250,9 17,7 "121,2 .93,6 17,7 9,2

98.5 215.1 25.8 95.9 67.9 10.4 35.2

изменение показателей тпри орошении X

Л У I 20,2; 12,3 16,9 15,4 < 43,7 83,7 67,5

;ч:'""2 Г, 46,8 ■ 70,6 45,1 24,7 55,2 75,2 268,0

- 3 8.2 -Г9.7 0.8 5.3 30.3 100,0 '46,7

: , , . - оез орошения -

: ; I 151,7 242,6 . 36,4 140,3 137,2 . 22,8 25,3

V . 2 • 47,1 75,4 11,8 . 64,1 ; 80,1 13,7 6,1

: 3 104.6 167.2 24.5 76.2 57.1 9.1 19.2

. ■ ■■ . -,. орошаемая . ■„

I 207,5 ; 571,0 59,9 198,6 241,2 50,3 61,3

г года 2 83,6 334,4 22,6 112,9 152,2 30,9 25,1

3 123.6 235.6 37.3 85.7 89.0 19.4 36.2

.>■■., : , изменение показателей т при орошении

I 36,5 135,4 64,6 .41,6 75,8 120,6 142,3

V 2 77,5 343,5 91,5 76,1 90,0 125,5 311,5

3 18.2 41.5 : 52.2 12.5 55.9 113.2 88.5

орошения .

?УI; 136,4 390,9 ^ 49,1 161,5. 145,0 ; 17,6 23,4

; 2 - 23,5 98,7 9,2 62,5 " 37,6 6,6 >3,7

' ; -3' ' Х12.9 292.2 39.9 99.0 - 107.4 - П.О 19.6

■ 3 года 2 - . 3

269,5 556,0 . 55,9 223,6 289,2 65,2

108,3 У 273,9 27,1 115,9 193,9 39,0

161.2 282.1 28.8 107,7 95.3 26.2 изменение показателей ьн. при орошении

• 78,7 32,4 46.3

, I 97,6 42^2 13,8 38,5 , 99,4 " 270,5 236,3

2 360,9 177,5 194,6 85,4 415,7 490,9 775,7

^ ' 3 42.6 -3.5 -27.9 8.8 -11.3 138.2 136.2

■ I, 2, Х- СИ//_ТИвл..:.2 V/-' Т''' ч' "

в посева* люцерны 3-летнего возраста. Это свздетмктвует о воз- "• • , ' . • можности увеличения срока бессменного возделывают этой культуры

при ирригации (до 3-х лет) по сравнению с богарными условиями (2 : ' года). ; СИ-'-- .'.'.

' ' Вместе с тем, в посевах лщерны при поливе значительно изне- .Л-';'. ' * няются показатели Ш элементов. ■ У'-ТУ.У.''"У/1 ; ■:■■''.,*'■'■

( Возрастает вынос N с сеном лщерны« абсолютная величина ко-

торого достигает 300 кг/га или 60 % всего, накопленного растет- ; '■, ем аэота. ; Вынос фосфора увеличивается до 27 кг/га или до 48 % от ,■ . --общего к-ва фосфора в растении. Вынос всех остальных элементов

также возрастает как в абсолютных, так я в относительных величм- V' нах. Следовательно, процент возврата впочву поглощенных элемен- ¡/. '!:-;' тов питания в условиях орошения снижается, несмотря на их большие -\ ! абсолютные значения. V. ;' ¡-' .'■■■■ ::;.. У*-;'' ' '.г. / у:'У л У/У

'л/С возрастом люцерны наибольшие изменения показателей ЕК аад 'У:. /:1;-;; , влиянием орошения отмечаются, в основном, для лщерны 3-го года ; : • ■ пользования, что связано с различиями срока продуктивной вегетация этой культуры в условиях орошения и богары.

- Иэ исследуемых элементов максимальное увеличение в выносе с :".уро*авм при ирригации (относительно богарньрсусловий)наблпдает-ся для натрия и магния. Следовательно, отмеченные ранее особен-, ности ЕК элементов в орошаемых условиях для пшеницы, е посевах лщерны проявляются в большей степени. А для магния и натрия эти ^- : -изменения достигают таких величин накопления в общей биомассе лю-- УУ-у* ■ ■ церны и, в особенности, в урожае сена, которые в условиях ороше- ■ "

' кия можно рассматривать, как положительное явление. 1 ' '.[г'^У

Баланс питательных элементов в исследуемых агроценозах ■--

: ; ; На основании полученных нами данных был составлен активный

баланс азота, фосфора и калия в отдельных агроценоэах и в авене :. < ^ севооборота. При этом, поступление элементов питания с удобрения' V ми и растительными остатками определяли с учетом коэффициента их использования растениями по'К.П.Афевдулову и А.И.ЛантуховоЙ (1973). . Статьи прихода азота за счет симбиотической к несимбиотической ' " ' азотфиксации рассчитывали по Е.Н.Мифстину с соавт. (1968, 1976),

> - а потери азота при денитрификации - по данным Н.А.Сапожникова ; -.'Х (1973). :л/'^.Л'-и'-: '-V

' Полученные данные по балансу в посевах пшеницы на богаре по-| ',..'.■/" казывают. что'для Ьсех элементов бадансподэтойкультуроЯ сила- г/>'|

* Таблица 4

Годовой баланс азота, фосфора'и калия (средневзвешенные величины по двум культурам в севообороте), «г/га

Статьи баланса без орошения - - !-орошение-

__N 1 Р I К I Ы I Р ! К

Расход •.' 1 ■ ; . . с биологическим

выносом ■ 116,8 26,4 141,0 164,9 . 3?,2;183,2 с потерями азота

при денитрификации - - \ ■- 19,3 - -

Всего 116,8 26,4 141,0 184,2 37,2 183,2

Приход • ■ ■ . с минеральными

удобрениями 39,6 ! 4,3 21,0 39,6 4,3 21,0

с растительными • л

остатками 16,2 5,5 35,0 15,1 5,9 39,8

за счет несимбиоти- >

ческой аэотфиксации 13,3 - - ' 13,3 - -

за счет симбиотичес- -

кой аэотфиксации 50,8 - - 57,1 - -

с семенами 3,6 0,9 1,0 ' 3,6 0,9 1,0

с поливными водами - - - 5,3 13,3 28,0

с атмосферными . " ^ 1

осадками 4,0 - 4,0 4,0 - 4,0

Всего , 127,5 10,7 61,0 138,0 24,4 93,8

Баланс, - кг/га +10,7 -15,7 -80,0 -46,2 -12,8 -89,4

■ I 1. ■ 1

дывается отрицательно и составляет по калию - 108, азоту - 50, фосфору - 15 кг/га, хотя процент возмещения со статьей прихода у азота вше (64 %),,чем у фосфора (36 %) и калия (23 %). При орошении этой культуры дефицит по азоту возрастает в 2, по калию -в 1,2, а по фосфору, напротив, снижается в 1,2 раза. Однако, процент возмещения с приходной статьей в условиях орошения по всем элементам, за исключением Ы, возрастает, что обусловлено дополнительным поступлением этих элементов с оросительными водами.

Под люцерной на богаре среднегодовой баланс складывается положительно по N (132 кг/га), отрицательно по Р (51 кг/га) и»особенно, по К (70 кг/га). В орошаемых посевах люцерны положительный баланс по азоту уменьшается почти в 2,4 раза, а дефицит по фосфору и калию снижается в 1.5 и 1.3 раза соответственно. Наряду с

. л.-. \ , --Ту'/ ; 22 ; ; .'■'

; этим, рассчитанный наш годовой баланс по двум культурам в кормовом севообороте свидетельствует, что на богаре люцерна снимает отмеченный дефицит азота под пшеницей, в результате чего в эвене севооборота баланс по этому элементу складывается положительно У : (табл. 4), но по «алию и фосфор отрицательный баланс сохраняется. В условиях орошения несмотря на увеличение числа приходаых статей за счет поливных вод и суммарного поступления в почву каждого :элемента дефицит всех элементов возрастает, в особенности,■азота, • где его баланс. складывается отрицательно и составляет - 46 против ■. +' II кг/ra на богеме. Все это указывает на необходимость разра-

- ботки специальных систем севооборотов и удобрений для орошаемых: ■ условий. '. '

.' 'у/ Качество верна озимой пв"""»чч "ри орошении :л , ■ :

Как показали нави исследования, орошение оказывает влияние ' не только'на биологический круговорот и баланс элементов в смет«*

- ме почва~растение, ко и на. качество урожая.; В условиях орошения в верне пшеницы отмечается обратная зависимость между содержанием белка и величиной урожая, хотя известно, что при ирригации способность растений пшеницы к синтезу- белка не снижается. Сле-

, дов&тельно, фактором, ограничивающим накопление белка, может быть только нарушение азотного режима почвы* Действительно,-на орошаемых участках, почвы которых лучше обеспечены азотом, получается зерно, более богатое белком. Однако, несмотря на снижение процента белка приполиве, выход его в целом в единицы орошаемой площади увеличивается. ■

По нашим данным в поливных условиях изменяется также еодер-, у жание аминокислот на единицу веса'зерна. В основном оно npónop-ционально изменению содержания белка, но для отдельных аминокислот эта зависимость нарушается. ■■'-.■-■.:'.' ■ ■ у"'- -V Так, содержание незаменимой аминокислоты лизина при значительном увеличении урожайности при оровенки в зерне снижается и при небольшом приросте урожая изменяется в сравнительно меньшей . степени* Однако, при высоком уровне азотного питания, содержание -мой аминокислоты не только не снижается, но к возрастает. -

Тают образом,, аналкввдуя изменение качества зерна при орошении, можно скавать, - что при оптимальном режиме элементов пжта-нжя в почве с увеличением урожая качество зерна не уэфдпается, л. по отдельным показателям может двже повылаться.

л;-; V/-'-' в Ы В О Д Ы . • . ;.■ Л: ;

1. Орошение черноземов южных ведет к снижению процентного содержания в почвегумуса,общегоилегкогидролкэуемого азота* Интенсивность »того процесса зависит от продолжительности орошения. 0днако,привысокой культуре земледелия содержание гуцуса в почве стабилизируется и даже может превысить его исходное количество при научно-обоснованном ведении орошаемых севооборотов с обязательным участием в них культуры люцерны. : < ; : у

Содержание подвижных форм фосфора и калия под влиянием оро-. шенкя существенно не изменяется. - ^ .V.. Ч

2. Орошение южных черноземов вызывает изменение в их хими- • ческом составе, физических и физико-химических свойствах. Разру- . шается агрономически ценная часть почвенной структуры, снижается водопроницаемость, уменьшается емкость поглощения на фоне увели- ' чения в ППК доли натрия и магния. Наблюдается тенденция к увели*' чению концентрации солей в воднойвытяжкеиизыенению их химизма

в сторону увеличения токсичных ионов. ,.. - > • .

3.- В. богарных условиях в сухие годы происходит сильное иссушение исследуемых почв. Влажность пахотного слоя в период вегетв» ции опускается ниже влажности. вавядания, в особенности под культурой люцерны. Орошение повыпает запас продуктивной влаги на фоне тенденции к снижению диапазона активной^влаги в корнеобитае-, мом слое почвы. При этом затраты вода на производство 1 т биоло- « |* гической продукции значительно возрастают и находятся в прямой зависимости от суммы годовых .осадков, что свидетельствует об уве-, личенни непроизводительных потерь воды при поливах. Следует более \ строго подходить к установлению норм и сроков полива. орошение .. :

■вести по дефициту влаги в почве с учетом полевой влагоемкости и физиологических особенностей культуры. . . ! , ^ V-V.';-.'.:■ V'1"/

■М:. " - 4. Орошение черноземов изменяет интенсивность продуюционных ■ У хфоцессов в исследуемых агроценоэах. Ловьпается биологическая продуктивность культур - пшеющы на 30-40 %, люцерны - в 1,2 - 2 ■ раза (в.зависимости от срока пользования), При этом изменяется , ' .структура биомассы растений. В большей.степени увеличивается прирост надземной, чем корневой массы. Изменяется распределение корней в почвенном профиле - возрастает их абсолютное и относительное количество в пахотном слое и снижается в нижележащих горизонтах. . ''■■..:■ 'Д'.'

5. В орошаемых условиях изменяется динамика биомассы исполь- .

. ' зуеыых культур в годовом цикле. Возрастает абсолютная и откоси- Ч

- " тельная величина выносаV используемой человеком часть» продук-/ • • ции и масса растительных'остатков,, поступающих в почву на фоне.

' снижения доли последних в годовой продукции в целом.\ : • . , • ^ * V, ; . ' 6. Орошение изменяет соотношение химических элементов в рас> тениях.' Снижается процентное содержание азота и увеличивается сз-7 1 держание кальция, магния и натрия. При этом увеличивается интен-; ■; сивность в целом потока элементов в системе почва-растение, в ' ' особенности таких элементов, как магний и натрий, что является ■'.'/"■'. отличительной чертой биологического круговорота на орошаемых поч-У, У/' вах ЭТОЙ ЗОНЫ. \ ' •'-- у ■; / У; 'У Ч:У. - ..* ; '.,. У-,'У:"\

' 7. Отзывчивость на орошение исследуемых культур неодинакова

- и изменяется в зависимости от сорта пшеницы и возраста — у лю^'-у,

-' церны. Наиболее продуктивный на богаре сорт Кавказ в условиях лУ'у-орошения дает меньшую прибавку биологической продукции, а нега-У тивные явления в изменении структуры биомассы при орошении (увеличение доли вегетативных и снижение доли репродуктивных орга- ' ' ' нов) у него проявляются в большей степени по" сравнению с сортом Г Безостая - I. Орошение люцерны продляет срок продуктивного .возде-

лывания.этой культуры^ причем с возрастом эффективность иррига-

- ' ции повипается. Однако, с увеличением прибавки от орошения у. всех ■'

иеследуеиыхкультур снижается концентрация азота в основной и по-' >;■ .-' 'У бочной продукции. ;У. . 'У.;'. ' ' "У " • у

, . , '8. Орошение сдвигает баланс элементов в агроценозах в сторо- ' ■ ну увеличения их дефицита по отношению к биологическому выносу. .4 ¡, Среди элементов наибольший сдвиг в сторону дефицита созда- :

* ется по азоту. Наличие лщерны в севообороте не ликвидирует этого дефицита, хотя уменьшает его абсолютную величину. .УУ , , - ' Следовательно,- эффективное использование южных черноземов ' ■

возможно при разработке специальных систем севообороте' я удоб-:■/ Л рений для орошаемых площадей. У ■■' У'-4-У :■:./

■ 91 Орошение изменяет качество получаемой продукции сельско- -_ хозяйственных.культур. При существующей культуре земледелия со- ; ■ держание белка в зерне пшеницы при поли ве снижается на фоне у ве- ■ уличения выхода последнего с единицы орошаемой площади. Наблюдается изменение в соотношении аминокислот в составе;зерна пшеницы

- и в большей степени касается незаменимых аминокислот, в частное- -" ти, лизина. '•'■■''--у-'/'' -'-"'Л: ■У' ^ '."у - '-'У У..у'.

•По материалам диссертации опубликованы следующие'работы:

„„_:■.-1. О биологической продуктивности некоторых сельскохозяйственных культур в условиях орошаемого земледелия. Вестник МГУ, сер.,почвоведение, 1978, №1 (в соавт.К

.2. О биологической продуктивности Озимой пшеницы в условиях орошаемого земледелия. Тезисы докл. Всесоюзного совещ. "Экспериментальная биогеоценология и агроценозы", Ростов-на-Дону, 1979, (в соавт.).

. 3. Биологическая продуктивность некоторых сельскохозяйственных культур и круговорот зольных элементов и азота на орошаемых южных черноземах. Сб. Проблемы ирригации почв юга черноземной зоны, М., "Наука"; 1980.'

4. Биологическая продуктивность озимой пшеницы на орошаемых южных черноземах. Сб. Физико-химические свойства почв и их плодородие, Воронеж, Из-во ВТУ, 1981, (в соавт,).

5. Влияние орошения на биологическую продуктивность некоторых сельскохозяйственных культур на юсхных черноземах. В сб.;"Поч-венно-мелиоративные проблемы и пути'повышения плодородия орошаемых земель юга УССР" (Материалы Совещания в г. Одессе 25-30 сентября 1978 г.), (в соавт.).

6. Влияние орошения на содержание гумуса и азота в черноземах южных. Сб. "Вопросы биологии и почвоведения". Воронеж, из-во ВГУ (в печати).

. Пожл. к печати

Фм, п. Л. V.Уч.-ыд. я. К & Заказ МЬ'Х Тираж /¿О

ИзД-ао Московского университета. Москва, К-9.

ул. Герцена, 5/7. Типография Иаа-ва МГУ, Москаа, Леигоры