Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность использования фитомелиоративного потенциала сельскохозяйственных культур в условиях Приморского края

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Эффективность использования фитомелиоративного потенциала сельскохозяйственных культур в условиях Приморского края"

На правах рукописи

Иншакова Светлана Николаевна

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФИТОМЕЛИОРАТИВНОГО ПОТЕНЦИАЛА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Уссурийск-2014

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Приморская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Емельянов Алексей Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, зав. отделом кормопроизводства ГНУ Приморский НИИСХ Россельхозакадемии;

Степанов Александр Фёдорович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина

Кузьмин Дмитрий Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник ГНУ Красноярский НИИСХ Рос сельхозакадемии

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

Защита диссертации состоится «14» апреля 2015 г в 10ой на заседании диссертационного совета Д 220.037.06 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 90, тел/факс: 8(391) 227-36-09, e-mail: dissovet@kgau.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан «^f? »^йЛ^биМИ

2015 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета /¿fД. с.-х наук, доцент

А.Н. Халипский

РОССИЙСКАЯ j

государственна^ ;

Библ?п°57СКЛ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В Приморском крае, по данным мелиоративного кадастра (201 Ог), находится 245,6 тыс. га мелиорированных земель, в том числе орошаемых - 90,1 тыс., из них под рисом - 60,9 тыс. га. Г1о оценке состояния всех оросительных систем на площади 40,4 тыс. га необходимо выполнить капитальные работы для повышения их технического уровня. Химические мелиорации необходимо провести на площади 40 тыс. га.

Одним из приоритетных направлений является восстановление и поддержание почвенного плодородия рисовых мелиоративных систем. Целями осуществления мероприятий по поддержанию почвенного плодородия являются сохранение и рациональное использование земель, а также создание условий для увеличения объемов производства высококачественной сельскохозяйственной продукции на основе восстановления и повышения плодородия почв мелиоративных систем при выполнении комплекса гидромелиоративных, культуртехиических, а!рохимических,

агролесомелиоративных, водохозяйственных и организационных мероприятий с использованием современных достижений науки и техники.

В связи с этим, научные исследования, направленные на иовышение плодородия земель, расположенных на мелиоративных системах Приморского края, восстановление их продуктивного потенциала после техногенного и иного воздействия, в том числе с помоисью фитомелиорации, имеют высокую актуальное гъ.

Степень разработанности темы исследований. Вопросами повышения плодородия почв рисовых мелиоративных систем в условиях Приморского края занимались Неунылов Б.А. и Криволапое И.Е. (1960 - 1970 гг), Корляков A.C., Перилгн Б.М., Ознобихин В.И., Зверева М.А. (1980 - 2000 гг) в ДальНИИГиМе. Возможностью регулирования окислительно-восстановительного режима почв -Kocibhkob П.М. (1980 - 2000 п) в БГ1И ДВО РАН, процессами повышения почвенного плодородия с помощью окультуривания почв - Синельников Э.Г1. и СлаЬко Ю.И (1980 - 2000 гт) в ПСХИ и ПримНИИСХе.

Ранее широко применявшиеся химические, инженерный, гидротехнические меры борьбы с деградацией почвенного покрова в условиях финансово-экономической нестабильности становятся недоступными из-за их дороговизны. Из большого разнообразия мелиорации более эффективными в настоящее время считаются биологические мелиорации. В этом плане фитомелиорацня является одним из наиболее доступных приёмов повышения плодородия почвы. Этот вид мелиорации до настоящего времени в Приморском крае изучен недостаточно.

Цель исследований - разработать практические приёмы по оценке и подбору однолетних и многолетних культур для формирования высокопродуктивных агроценозов и для повышения их фитомелиоративных свойств, обеспечивающих расширенное воспроизводство почвенного плодородия мелиоративных систем юга Приморского края.

Задачи исследований:

• обосновать необходимость использования однолетних и многолетних культур в качестве фитомелиорантов для стабилизации и повышения почвенной) плодородия;

• выявить взаимосвязи показателей почвенного плодородия и величины надземной биомассы, в зависимости от вида возделываемых культур;

• изучить впияние однолетних и многолетних культур на агрофизические и агрохимические свойства луговой глее пой почвы;

• выявить зависимость функционального биоразнообразия и стабильности сообществ ризосферной микрофлоры от вида возделываемых растений;

• провести экономическую оценку возделывания однолетних и многолетних культур на мелиоративной системе на кормовые цели и как фитомелиорантов в звене севооборота.

Научная новизна. Впервые в условиях Приморского края изучены фитомелиоративные структурообразующие свойства различных видов растений для восстановления агрофизических и агрохимических свойств почвы. Установлены количественные взаимосвязи между параметрами, характеризующими плодородие почвы и продуктивность растений. Предложены способы и приёмы восстановления плодородия почв мелиоративных систем юга Приморского края, повышения продуктивности культур в севообороте.

Теоретическая и практическая значимость работы. Изучены средообразующие свойства культур, представляющих семейства мятликовых (Роасеае), гречишных (Ро1}%огшсеае), бобовых (ГаЬассае) и их взаимосвязь с биологической активностью луговой глее вой почвы. Результаты исследований прошли производственную проверку в 1"НУ Приморский ПИИСХ Россельхозакадемии (Приморский край, п. Тимирязевский) на площади 5га и в ФГБНУ Приморская НИОС риса Приморского НИИСХ Россельхозакадемии на площади 50га.

Методология и методы исследования. Экспериментальные полевые исследования были выполнены на рисовой мелиоративной системе ГНУ Приморский НИИСХ Россельхозакадемии (Приморский край, п. Тимирязевский) в 2010-201 Згг., согласно «Методике полевого опыта» Б.А. Доспехова, учёты и наблюдения осуществлялись с применением «Методических указаний по проведению полевых опытов с кормовыми культурами», экономическая оценка технологии возделывания однолетних и многолетних культур - с использованием ((Методических рекомендаций по экономической и биоэнергетической оценке севооборотов и технологий выращивания кормовых культур».

Лабораторные исследования агрофизических свойств почв проводились в лаборатории ФГБОУ ВПО «Приморская ГСХА», агрохимических свойств - в лаборатории ГНУ Приморский НИИСХ Россельхозакадемии, состояние микрофлоры оценивалось в лаборатории Биолого-почвснного института ДВО РАН.

Для математической обработки результатов исследований применялись методы дисперсионного и корреляционного анализа.

Положения, выносимые на защиту:

• многолетние (люцерна изменчивая и клевер луговой) и однолетние культуры (гречиха и соя) предотвращают деградацию почв мелиоративных систем Приморского края;

• культуры-фитомелиоранты (гречиха, люцерна изменчивая и клевер луговой) улучшают а1~рофизические и агрохимические показатели луговой глеевой почвы на мелиоративной сисгеме и увеличивают урожайность последующей культуры;

• продуктивность культур-фитомелиорантов на мелиорируемых почвах Приморского края составляет для гречихи (26,3 т/га), сои (22.2 т/га), клевера лугового и люцерны изменчивой (24,8 тЛэ).

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов подтверждается их статистической обработкой в соответствии с общепринятыми методиками. Выводы согласуются с полученными данными и подтверждаются производственной проверкой.

Основные положения исследований были доложены и представлены на X и XI межвузовских научно-практических конференциях аспирантов, молодых ученых и специалистов «Молодые учёные - агропромышленному комплексу Дальнего Востока» (Уссурийск, 2010, 2011), международной научно-технической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству» (Челябинск, 2012), международной научно-практической конференции «Ресурсный потенциал растениеводства - основа обеспечения продовольственной безопасности» (Петрозаводск, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 в изданиях, включённых в перечень ВАК РФ.

Структура объём и работы. Диссертация изложена на 150 страницах компьютерного текста и состоит из введения, четырёх глав, выводов и предложений производству, актов внедрения и производственной проверки. В работе 12 рисунков, 35 таблиц, 14 приложений. Список литературы включает 210 источников, в том числе 14 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 Обзор литературы

Приведён анализ литературных источников, в котором отражены структурное состояние, водно-воздушный и питательный режим почв мелиоратавных систем Приморскою края, значение кормовых культур в биологизации земледелия, фитомелиорации и активизации процессов воспроизводства плодородия почв.

2 Условия и методика проведения исследований

Исследования пронодились на мелиоративной рисовой системе ПГУ Приморский НИИСХ Россельхозакадемии в 2010-2013 гг. Почвы луговые глеевые тяжелосуглинистые. Мощность пахотного горизонта (20-25 см), содержание гумуса 2,5 4,2%, pHKci. 5,1-5,8, гидролитическая кислотность -1,6-3,3 мг/экв на 100 г почвы, сумма поглощённых оснований - 21,3 - 24,1 мг/экв на 100 г почвы, содержание легкогидролизуемого азота 75,3 - 91,6 мг/кг, подвижного фосфора - 60-96 мг/кг, обменного калия - 106 - 147 мг/кг.

Метеорологические условия 2010-2013 годов в различной степени соответствовали биологическим потребностям возделываемых в эксперименте культур. Показатели среднесуточных температур и суммы активных температур воздуха с мая по сентябрь свидетельствуют о повышенной тсплообеспеченности вегетационных периодов лет исследований по сравнению со среднсмноголетними значениями.

Количество осадков и характер их распределения в большей мере обуславливали различия по годам исследования. Количество осадков, выпавших с мая по сентябрь и сумма среднесуточных температур выше 10UC, характеризует 2010 год как умеренно-влажный, близкий к засушливому, 1ТК=1,13, 2011 - умеренно влажный, ГГК =1,55. Но, в связи с тем, что в июле и августе 2011 года «садков было мало, растения сформировали вегетативной массы намного меньше, чем в предыдущем году. 2012 и 2013 годы были влажными, ГТК = 1,75 и 1,84, вегетативная масса растений сформировалась обильная, но произошло значительное переувлажнение почвы, что затруднило выполнение осенних нолевых работ.

Высота снежного покрова в годы исследований заметно влияла на глубину промерзания почвы. Самая минимальная была зимой 2011-2012 годов и составляла всего от 2 до 6 см, и в этот год наблюдалась максимальная глубина промерзания - 152 см. В целом в годы исследований сложились достаточно благоприятные условия для перезимовки многолетних культур.

Таким образом, различие погодных условий в годы исследований позволили всесторонне оценить биологические особенности изучаемых культур и их фитомелиоративное влияние на сяойства луговой глеевой почвы.

Опыт 1 Влияние однолетних культур-фитомелнорантов на изменение показателей почвенного плодородия.

Повторность 4-х кратная, площадь делянок от 180 до 225 м5, расположение

- рендоми зировашюе. Кулыуры высевались по следующей схеме:

• Суданская трава (сорт Северянка);

• Гречиха (сорт Приморская 7);

• Соя (сорт Приморская 13).

Опыт 2 Влияние многолетни! культур-фитомелиораптов на изменение показателей почвенного плодородия

11овторность 4-х кратная, площадь делянок от 100 до 180 м2, расположение

- рендомизировапнос. Культуры высевались по следующей схеме:

• Кострец безостый (сорт Первомайский);

• Люцерна изменчивая (сорт Находка);

• Клевер луговой (сорт Приморский 14);

• Донник белый (сорт Обской гигант).

Фенологические наблюдения начинали после посева. Урожайность зелёной массы определяли в фазу вымётывания у мятликовых, начала цветения • у гречишных, начала образования бобов - у бобовых культур.

Образцы для агрофизических показателей отбирались по двум диагоналям делянок на глубине 20 см в осенний период. Влажность определяли весовым методом, плотность - с использованием бура Литвинова, плотность твёрдой фазы - пиклометрическим методом, пористость - расчётным способом.

Агрохимические показатели почвенного плодородия определяли в смешанных образцах следующими методами: содержание лепсогидролизуемого азота (Ы) - по И.В.Тюрину и М.М.Кононовой; содержание гумуса - по И.В.Тюрину; реакции почвы (рН): водной вытяжки (НгО), солевой (КС1) -потенциометрическим методом; гидролитическую кислотность (Нг) титрованием, подвижных форм фосфора (Р2О5) и калия (К20) методом Кирсанова, сумму поглощённых оснований - по Каппену-Гильковицу.

Для характеристики численности и группового состава микроорганизмов и интенсивности протекания разных стадий процесса гумификации использованы показатели, предложенные М.Ф.Овчинниковой При исследовании изменений в показателях биогенности и биологической активности почв в процессе трансформации органического вещества применяли общепринятые методы в микробиологии.

Математическую обработку данных осуществляли по Доспехову Б.А. с использованием прикладных (грограмм.

3 Результаты исследований 3.1 Изучение роста, развития и продуктивности кормовых культур

Различия в погодных условиях в годы исследований оказали влияние на продолжительность фенологических фаз и вегетационный период однолетних культу р. У суданской травы он составлял 87 - 105 дней, у гречихи - 70 - 77 дней, у сои - 97 - 107 дней. Продолжительность вегетации от всходов до бутонизации у многолетних бобовых культур в среднем составила 50-56 дней, а у костреца 52 дня. Зацвели бобовые через 55-57 дней, а кострец через 58 дней.

Метеорологические условия в годы исследований оказали влияние на формирование урожая зелёной массы однолетних культур (таблица I). Таблица 1 - Зелёная масса однолетних культур

Культура

Суданская трапа

Гречиха

Соя

20 Юг "35,9 28,6

25,3

Урожайность зелёной массы, т/т

2011г 2012г НСР10.05Х

10,6 32,5 7,8

12,7 31.3 8,2

16,8 24,4 6,1

Анализируя средние значения урожайности зелёной массы за годы исследований, можно сказать, что суданская трава показала себя как засухоустойчивое растение, хорошо использует влагу во второй период вегетации, однако избыточного увлажнения не переносит. Из изучаемых культур суданская трава за годы исследований в среднем сформировала максимальную зелёную массу 26,3 т/га, гречиха и соя 24,2 и 22,2 т/га. Суданская трава даёт два укоса, может использоваться в зелёном конвейере, для производства силоса и сенажа, а гречиха и соя как страховые пожнивные и поукосные культуры.

Суданская трава дала наибольший урожай семян в 2010 году (0,59 т/га), в 2011 году семян было меньше в 2,7 раза из-за обилия дождей в весенний период, в 2012 году - в 1,3 раза меньше, чем в 2010.

Для гречихи наиболее оптимальными по метеоусловиям был 2012 год, в котором было получено в 1,3 раза зерна больше (0,72 т/га), чем в 2010 и в 2,8 раза больше, чем в 2011 году.

У сои в 2011 году зерна было получено в 1,2 раза меньше, чем в 2010 и 1,4 раза меньше, чем в 2012 году (1,12 т/га).

Наблюдения за 01растанием зелёной массы у многолетних культур проводили в двух повторениях во времени: при посеве 2010 года и 2011 года.

По нашим наблюдениям можно сделать вывод, что кострец наиболее восприимчив к неблагоприятным условиям в первые годы жизни и формирует наименьшую зелёную массу. Лучше всего сохраняются на мелиоративной системе и дают обильную вегетативную массу люцерна (15,2 - 24,8 т/га) и клевер (21,9 - 24,8 т/га), именно эти культуры целесообразно высенать в севооборотах и использовать в кормовых целях.

3.2 Изменение агрофизических показателей почвенного плодородия

В проводимых исследованиях нами изучались основные физические свойства почвы под однолетними и многолетними культурами 2 и 3 года жизни: влажность, плотность, плотность твёрдой фазы и пористость, (таблицы 2 и 3).

В 2010 году влажность почвы под однолетними культурами практически не отличалась. В 2011 году различия были существенней. По сравнению с гречихой, под суданской травой она была меньше на 2,5%, а под соей - на 1,6%. 2012 год был наиболее влажным за период исследований, поэтому влажность почвы превышала показатели предыдущих лет на 5 - 7%, но сохранилась тенденция изменения этого показателя по культурам. Наименьшая влажность наблюдалась под суданской травой, под соей и гречихой - на 1,9 и 3,6% больше. Выявлена существенная корреляционная зависимость между урожайностью зелёной массы и влажностью почвы под гречихой (г=0,7) и средняя под суданской травой (г=0,43) и соей (гО,44). Эта зависимость отражается уравнениями полинома второй степени (рисунок 1), которые показывают, что оптимальным значением влажности почвы для получения максимального урожая зелёной массы являются: для суданской травы - 22,5%,

для гречихи - 23,5%, для сои - 24%. После того, как влажность почвы превышает эти значения, урожайность снижается.

Таблица 2 - Агрофизические показатели почвы под однолетними культурами

Культура Влажность. % Плотность, г/см3 Плотность твердой фазы, г/см Пористость, %

20 Юг

Контроль Суданская трава Гречиха Соя 19,20 19,30 19,70 19,80 1,23 1,19 1,15 1,17 2,59 2,59 2,57 2,57 51,10 52,70 54,20 52,50

НСР (0,05) 1.42 0,05 0,06 2,58

2011г

Контроль Суданская трава Гречиха Соя 17,60 17,40 19,90 18,30 1,26 1Д5 1,18 1,19 2,52 2,51 2,48 2,50 50,40 50,60 53,30 52,20

НСР (0,05) 2,21 0,06 0,07 2,70

2012г

Контроль Суданская трава Гречиха Соя 22,80 23,60 25,50 26,70 1,21 1,16 1,12 1,18 2.53 2.54 2,51 2,53 49,80 52,50 53,90 51,80

НСР (0,05) 2,27 0,05 0,05 2,12

Таблица 3 - Агрофизические показатели почвы под многолетними культурами второго года жизни

Культура Влажность, % Плотность, г/см3 Плотность твердой фазы, г/см Пористость, %

Контроль Кострец Люцерна Клевер 25,20 26,30 24,20 25,20 1.32 1.33 1,35 1,31 - 2,52 2,59 2.56 2.57 47,80 48,60 47,10 49,20

НСР (0,05) 2,10 0,03 0,04 2,12

Среди изучаемых многолетних культур больше всего почвенной влаги потребляла люцерна, под которой отмечено минимальное значение влажности, на 1% выше под клевером и донником, под кострецом - на 2,1%. На третий год жизни многолетние травы потребляют почвенной влаги больше, поэтому значение влажности почвы снизилось. Особенно наглядно это проявилось у люцерны и клевера, снижение показателя у которых по сравнению со 2-ым годом жизни произошло на 2,5 и 3,4% соответственно.

Кострец

= - 16,71 х + 45,22

Клевер

I 15

х а

I

>Г 10

1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 Плотность, г/смЗ

Рисунок 2 - Корреляционные зависимости урожайности зеленой массы многолетних культур от плотности почвы

Донник

у = - 30,73 х + 58,27

- 18,20 х +29,60

= - 51,83 х + 86,46

Люцерна

Рисунок 1

= -1,02 х2 + 45,37* - 470,99

Гоечиха

у = -0,64 хг + 30,14х - 320,11

Соя__

у = -0,30 х2 + 14,30х - 142/10

Суданская трава

18 20 22 24 26 Влажность, %

- Корреляционные зависимости урожайности зеленой массы однолетних культур от влажности почвы

Выявлена сильная корреляционная зависимость урожайности зелёной массы от влажности почвы под люцерной (1=0,7) и клевером (п=0,7) и средняя под кострецом (г=0,56) и донником (г=0,61).

Для формирования максимального урожая зелёной массы многолетним культурам необходима влажность почвы на 5 - 6% выше, чем однолетним и это значение находится в пределах 27 - 28%.

Под однолетними культурами минимальное значение плотности почвы наблюдалось под гречихой. В 2010 году она была ниже, чем под соей на 0,02 г/см3 и на 0,04 г/см3, чем под суданской травой. В 2011-2012 годах эта тенденция сохранилась. Под многолетними культурами наблюдается уплотнение пахотного горизонта. На 2-ой год жизни она достигает наибольшего значения под люцерной. Под клевером - минимальная и на 0,04г/см3 меньше, чем по люцерной. Под кострецом и донником плотность занимает промежуточные значения, на 0,02 и 0,01 г/см3 меньше, чем под клевером.

На третий год жизни плотность почвы больше всего увеличилась под кострецом. Под клевером она была меньше на 0,03 г/см3, а на контроле и под люцерной - на 0,01 и 0,02 г/см3 соответственно. Следовательно, для разуплотнения пахотного горизонта, после многолетних трав в севообороте необходимо высевать однолетние культуры (гречиху).

У всех многолетних культур выявлена средняя корреляционная зависимость урожайности зелёной массы от плотности почвы: для костреца г=-0,45, для люцерны г=-0,52, для клевера г=-0,43, для донника г=-0,37. Зависимость носит обратный линейный характер и отражена на графиках (рисунок 2). Наибольший угол наклона и, соответственно, наибольшую линейную зависимость имеет график люцерны.

Под однолетними культурами за годы исследований максимальное количество пор наблюдалось под посевами гречихи. В 2010 году их было на 1,5% больше, чем у суданской травы и на 1,7 % больше, чем у сои. В 2011 году разница составила 2,7 и 1,1%, Ь 2012 году - 1,4 и 2,1% соответственно.

Пористость под многолетними культурами имеет показатели на 3 - 5% ниже, чем под однолетними, это говорит об уплотнении почвы. Во 2-ой год жизни наибольшее количество пор наблюдалось у клевера, у люцерны их было меньше на 2,1%, у костреца и донника - на 0,6 и 1,4% соответственно. На 3-ий год жизни почва уплотнилась ещё больше, особенно это выразилось под кострецом. Под ним объём пор уменьшился по сравнению с предыдущим годом на 4,8%, под клевером - на 3,6%, под люцерной - на 1,4 %. Следовательно, под люцерной процесс уплотнения почвы протекал менее интенсивно.

Выявлена средняя корреляционная зависимость урожайности зелёной массы от пористости почвы для всех многолетних культур, что подтверждается значениями коэффициентов корреляции: для костреца (г=0,44), для люцерны (1=0,52), для клевера (г=0,40), для донника (г=0,57).

Анализируя изменения агрофизических показателей под однолетними и многолетними культурами и их влияние на продуктивность растений, можно сказать, что наиболее благоприятное воздействие на пахотный горизонт

оказывает гречиха и многолетние бобовые культуры - люцерна и клевер. Именно их сочетание необходимо использовать в звене севооборота для улучшения агрофизических свойств почвы и создания оптимальных условий для роста и развития растений.

3Л Изменение агрохимических показателей почвенного плодородия

Для оценки содержания основных питательных элементов в почве и реакции среды определялись агрохимические показатели под однолетними и многолетними культурами (таблицы 4 и 5).

Основными элементами минерального питания в почве являются азот, фосфор и калий. Оптимальные значения «условная норма» содержания этих элементов в пахотном горизонте: азот - 102 мг/кг почвы, фосфор - 71 мг/кг, калий - 143 мг/кг. Содержание легкогидролизуемого азота под однолетними культурами во все годы исследований наблюдалось выше под соей. Это объясняется накоплением азота в клубеньках на корневой системе бобовых культур. Тем не менее, оптимального значения содержание легкогидролизуемого азота в почве не достигло.

Таблица 4 - Агрохимические показатели почвы под однолетними культурами

Нг в погл. N легко гидролиз мг/кг

Культура р2о, мг/кг к2о, мг/кг рНкс! мг/экв на ЮОг почвы Гумус, % основ, мг/экв на ЮОг

20 Юг

Контроль Суданская 90,5 92.4 140,6 142.8 5,37 5,45 2,73 2,55 2,97 2,99 19,34 20,46 80,6 82.1

трава Гречиха 96.8 147.8 5,45 2,63 3,02 20,84 81.5

Соя 100.6 169.6 5,41 2,68 3,07 20,93 83.3

НСР(0,05) 8,3 17,5 0,06 0,15 0,25 1,03 5,51

2011 г

Контроль Суданская 70,2 71.0 125,0 129.0 5,30 5,50 2,62 2,21 3,06 3,17 19,57 23,66 52,0 56.0

трава Гречиха 75.0 136.0 5,40 2,46 3,39 23,03 60.5

Соя 74.0 126.0 5,40 2,56 3,26 21,93 63.6

нср(0,05) 3,8 9,4 0,06 0,13 0,27 1,12 4,96

2012г

Контроль Суданская 30,5 33.3 102,5 106.4 4,54 4,76 4,76 4,60 3,10 3,16 15,94 17,71 74,3 76.1

трава Гречиха Соя 41.3 43.7 111.3 121.9 4,67 4,66 4,93 4,85 3,39 3,44 17,07 16,81 82.1 83.4

НСР(0,05) 6,4 7,6 0,07 0,23 0,22 1,14 5,18

Суданская трава = -9,88 х2 + 108,34х - 263,1

+ 60,27х- 171,02

Соя_

у = -2,75 х2 + 34,07х - 79~41

4,0 4,4 4,8 5,2 5,6 6,0 рН

Рисунок 3 - Корреляционные зависимости урожайности зеленой массы однолетних культур от кислотности почвы

Таблица 5 - Агрохимические показатели почвы под многолетними культурами второго года жизни

Культура Р2О5, мг/кг к2о, мг/кг рНкс1 Нг, мг/экв на 100г Гумус, % в погл. основ, мг/экв на 100г N легко гидролиз, мг/кг

Контроль 47,2 101,3 5,15 3,51 2,98 20,61 60,3

Кострец 52,0 133,4 5,05 2,82 3,01 24,15 65,6

Люцерна 65,0 105,5 4,95 3,17 3,10 23,14 74,4

Клевер 56,0 116,1 4,90 3,37 3,24 23,82 67,0

Донник 58,0 125,2 4,90 3,54 3,33 22,14 62,5

НСР(0,05) 12,4 21,3 0,15 0,29 0,27 1,18 7,03

Луговые глеевые почвы, на которых проводились исследования, характеризуются кислой реакцией среды. По величине рН под однолетними культурами в 2010 и 2011 году среда характеризуется как слабокислая, в 2012 -среднекислая. Наиболее кислая реакция наблюдалась под соей. Почва под всеми культурами нуждается в известковании.

Сильная корреляционная зависимость урожайности зелёной массы от кислотности почвы выявлена у гречихи (г=0,94) и средняя у суданской травы (г=0,56) и сои (г=0,69). Эта зависимость отражена на графиках (рисунок 3).

По содержанию питательных элементов азота, фосфора и калия, а также по кислотности наиболее оптимальные условия почвенного плодородия сложились под гречихой, а по содержанию гумуса и суммы поглощённых оснований - под соей. Содержание питательных элементов под многолетними культурами увеличивалось от 2-го к 3-ему году жизни.

Содержание азота легкогидролизуемого под кострецом возросло на 5,6 мг/кг, под люцерной - на 8,3 мг/кг, под клевером - на 18,5 мг/кг, под донником - на 15,6 мг/кг. Наибольшее значение этот показатель принимал под клевером (85,5 мг/кг), хотя и не достиг оптимального значения.

Величина рН солевой вытяжки под многолетними культурами 2-го года жизни указывает на среднекислую реакцию среды. На 3-ий год жизни она переходит в слабокислую и приближается к нейтральной. Наиболее ярко это выражено под клевером. Под этой культурой кислотность уменьшилась на 0,79, под донником - на 0,78, под кострецом - на 0,63, под люцерной - на 0,6.

Наиболее сильная корреляционная зависимость урожайности зелёной массы от кислотности почв отмечена у костреца (г=0,88) и люцерны (г=0,84), средняя - у клевера (г=0,41) и слабая - у донника (г=0,13).

Содержание гумуса в почве у трав 2-го года жизни было наибольшим под донником, а у 3-го года жизни - под клевером. Но под всеми культурами наблюдается увеличение содержания органического вещества с продолжительностью жизни. Под донником - на 0,03%, под кострецом - на 0,07%, под люцерной - на 0,20%, под клевером - на 0,26%.

Содержание питательных элементов в почве под многолетними культурами увеличивается с продолжительностью жизни. Особенно это выражено у бобовых культур - люцерны и клевера.

3.4 Характеристика биологической активности почвы в зависимости от возделываемой культуры

В почве микроорганизмы представлены бактериями, актиномицетами и фибами. Их количество колеблется от миллионов до миллиардов на 1 г почвы. На распределение микроорганизмов в почвенном профиле в первую очередь влияет запас органического вещества. Гумусообразование в условиях опыта в основном протекало в условиях слабокислой реакции среды. рНв изменялась в пределах 6,48 - 6,94. Содержание гумуса в поверхностных горизонтах почвы находилось на уровне низких значений. Запасы гумуса в 20 см слое почв оставались также низкими (таблица 6).

Результаты проведенных исследований показали, что в составе гумуса преобладали фульвокислоты. Тип гумуса изменялся от гуматно-фульватного (варианты 1,3), до фульватного (варианты 2,4,6,7) и очень фульватного (вариант 5). Исключение составляет вариант с гречихой, где отношение Сгк/Сфк приближается к единице. Увеличение отношения Сгк/Сфк в посевах гречихи связано с благотворным влиянием этой культуры на корнеобитаемый слой почвы.

Таблица 6 - Показатели гумусиого состояния почв под однолетними и многолетними культурами

Вариант Гумус, % Запасы гумусад /га в слое 20 см Свод, в% от Собщ «свобо дные» ГК ГК, связанные с Са Сгк/ Сфк С/Ы

в % от суммы ГК

1. Контроль 3,36 75,88 0,58 29,20 70,75 0,84 10,50

2. Суданская трава 3,16 64,49 0,52 34,90 65,06 0,51 10,20

3. Гречиха 3,39 72,67 0,49 43,85 43,85 0,90 9,90

4. Соя 3,44 72,04 0,51 41,94 58,05 0,64 9,10

5. Кострец 3,08 82,19 0,53 35,40 64,55 0,38 9,40

6. Люцерна 3,30 86,01 0,45 47,00 52,70 0,55 9,70

7. Клевер 3,50 93,81 0,42 32,70 67,30 0,50 10,30

Среди гуминовых кислот в поверхностных горизонтах почвы преобладали фракции гуминовых кислот, связанные с Са2+, количество которых высокое (варианты 1,2,5,7) и среднее (варианты 3,4,6). Подобное присутствие фракций ГК свойственно для почв рисовых полей при их осушении. При этом содержание "свободных" гуминовых кислот достигало в основном низких (варианты 1,2,5,7) и средних (варианты 3,4,6) значений.

Наряду с исследованием гумусного состояния почв, обращено внимание на изменение оптико-энергетических показателей почв при применении фитомелиорантов. Прослеживались различия в показателях энергозапасов почв, связанных с содержанием гумуса. Они варьировали в пределах 375,9 -485,2 млн ккал/га. На варианте с суданской травой более низкие параметры энергозапасов (359,7) обусловлены более низким содержанием гумуса в почве.

Также прослеживались различия в содержании микроорганизмов, использующих минеральные формы азота (таблица 7), что указывало на разную интенсивность процессов минерализации органического вещества в вариантах фитомелиоративного опыта.

Исходя из изменений показателей гумусного состояния и микрофлоры почв, установлено, что наиболее благоприятные условия для повышения плодородия почв складывались на вариантах с посевом многолетних бобовых трав (люцерна, клевер) и гречишных (гречиха). Однако, высокая численность микроорганизмов и высокие коэффициенты минерализации при недостаточном обеспечении их свежим органическим веществом, могут в дальнейшем привести к минерализации гумуса и снижению потенциального плодородия почв. В связи с этим необходим комплекс мероприятий по обеспечению почв свежим органическим веществом.

Таблица 7 - Численность и групповой состав микроорганизмов в почве под однолетними и многолетними культурами (тыс.КОЕ на 1 г почвы)

Вариант Аммониф икато-ры (МПА) Грибы Бактерии, использующие мин.аэот, наКАА Акта но-мицет ы Олиго-нитро-филы, Эшби КМ КЭ КО

1. Контроль 9750 47,5 17300 650 14700 2,40 0,55 1,57

2. Суданская трава 12150 44,3 18200 525 11650 1,61 0,79 1,18

3. Гречиха 9375 35,3 13125 1200 11475 1,45 0,72 1,20

4. Соя 5500 32,4 12450 350 10800 2,15 0,51 1,95

5. Кострец 12700 34,0 12825 350 9775 1,08 0,90 0,93

6. Люцерна 12300 46,0 15800 375 15975 1,92 0,61 1,52

7. Клевер 5225 45,0 16550 325 14100 3,26 0,31 2,56

Примечание: КМ - коэффициент минерализации (отношение микроорганизмов на КАЛ к МП А), КЭ - коэффициент эвтрофности (отношение микроорганизмов на МПА к КАЛ). КО - коэффициент олигонитрофильности (отношение микроорганизмов на среде Эшби к МПА)

3.5 Влияние культур-фитомелиорантов на урожайность последующей культуры в звене севооборота

Для определения лучших предшественников зерновых культур в эвене севооборота в наших исследованиях в 2011 - 2013 годах после однолетних культур высевался овёс, сорт Иртыш 22. Проводились учёты зелёной массы и семенной продуктивности.

Наблюдения за все годы исследований показывают, что наибольшую урожайность зелёной массы овёс формирует после гречихи (26,4 т/га). В среднем за годы исследований по гречихе было получено на 1,6 т/га больше, чем по суданской траве, и на 1,8 т/га больше, чем по сое.

Такая же тенденция наблюдается и с урожайностью семян. По гречихе семян овса в среднем за 3 года было получено 2,87т/га, что в 1,3 раза больше, чем по суданской траве и в 1,5 раза больше, чем по сое.

Для выбора лучших предшественников в звене севооборота из многолетних культур, по их пласту в 2012 и 2013 году высевалась гречиха. Производился учёт зелёной массы и семенной продуктивности.

Наши наблюдения показывают, что урожайность надземной биомассы гречихи была наибольшей по пласту бобовых культур - люцерны (8,9 т/га) и клевера (9,4 т/га).

Семян гречихи было собрано наибольшее количество также по пласту клевера (1,19 т/га). В среднем за годы исследований их было больше, чем по люцерне в 1,1 раза, и в 1,4 и 1,6 раза больше, чем по доннику и кострецу.

Таким образом, многолетние бобовые культуры (люцерна и клевер), являются наилучшим предшественником, в том числе для гречихи. Они

способствуют росту плодородия почвы, увеличивают содержание гумуса, улучшают ее водно-физические и агрохимические свойства, обеспечивают поступление органических остатков и корневых выделений, повышая ее микробиологическую активность и плодородие в целом.

3.6 Оценка окультурснносги почв

Оценка плодородия почв по агрохимическим свойствам проводилась с использованием комплексного агрохимического показателя (КАП) и коэффициента оптимальности (Копт). Методика расчёта КАП основана на оценке в баллах каждою агрохимического свойства и учёта оптимального соотношения между ними.

Оценка плодородия земельных участков пашни под однолетними и многолетними культурами приведена в относительных величинах по таблице стандартных интервалов (таблица 8).

Анализируя величину КАП под однолетними культурами отмечаем, что плодородие почвы под всеми культурами удовлетворительное (под суданской травой - 45,70, под гречихой - 47,10, под соей - 46,95), коэффициент оптимальности практически не изменяется (0,74 - 0,75). Однако запасы питательных элементов (Ы,Р,К) выше в вариантах с гречихой и соей. Сумма поглощенных оснований и гидролитическая кислотность ближе к оптимальным значениям под этими же культурами.

Таблица 8 - Оценка плодородия почвы в зависимости ог КАП и Копт

Оценка Величина КАП

Высокое Ьолее 80 баллов

Хорошее 60-80 баллов

Удовлетворительное 40-60 баллов

Низкое 20-40 баллов

Неприемлемое Менее 20 баллов

Величина Копт

"__1,0-0,8

0,8-0,6

0,6-0,4 (¿4-0,2 0,2-0,6"

Пол многолетними культурами плодородие почвы под кострецом (58,1) и донником (59,7) удовлетворительное, под люцерной (60) и клевером (63) -хорошее. Самые высокое значения КАП - 63 и коэффициента оптимальности ~ 0,77 получены под клевером. Запасы питательных элементов (Ы,Р,К) и гумуса выше также в варианте с клевером. Сумма поглощенных оснований и гидролитическая кислотность ближе к оптимальным значениям под этой же культурой.

Сравнивая оценку плодородия почвы с помощью КАЛ под однолетними и многолетними культурами, можно сделать вывод, что многолетние культуры оказывают наиболее благоприятное воздействие на плодородие почвы. Под кострецом и донником значение КАП приближается к 60, под люцерной и клевером - выше 60 баллов. Под однолетними культурами КАП - менее 50 баллов. Поэтому для восстановления плодородия почвы в севооборотах в качестве предшественников лучше высевать многолетние бобовые культуры

(люцерну и клевер), а для улучшения шрофизических свойств почвы следующей в звене севооборота целесообразно использовать гречиху.

4 Экономическая эффективность возделывания кормовых культур на мелиоративной снсгеме

Главным критерием оценки прикладных научных исследований является получение экономической эффективности от реализации предлагаемых результатов. Для экономической оценки новых агроприёмов, а также комплекса агромероприятий применяют систему' показателей, основными из которых являются выход продукции с 1 га посева в натуральном и стоимостном выражении, себестоимость, трудоёмкость продукции, чистый доход, рентабельность и окупаемость затрат. Для расчёта затрат труда и издержек производства были составлены технологические карты на возделывание всех культур, изучаемых в полевых опытах по типовой методике. Оценка экономической эффективности проводилась по звеньям севооборота: однолетняя культура на зерно, овсс на зеленую массу и многолетняя культура на зелёную массу, гречиха на зерно.

Наибольший чистый доход получен в звене севооборота с клевером (38763,33 руб/га) и люцерной (29637,00 руб/тя). Эти же варианты обеспечивают наибольшую рентабельность - 186,60% и 160,17% соответственно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Для воспроизводства плодородия, улучшения агрофизических и агрохимических свойств почвы, увеличения содержа!и« гумуса, в системе земледелия Приморского края необходимо использовать в звене севооборота в качестве фитомелиорактов многолетние бобовые культуры люцерну и клевер, следующей в звене севооборота высевать гречиху. Суданская трава может использоваться в зелёном конвейере для производства силоса и сенажа (даёт два укоса до 35,9 т/га зелёной массы), а гречиха и соя как страховые пожнивные и поукосные культуры.

2. На мелиоративной систсме лучше всего сохраняются и дают обильную вегетативную массу люцерна (15,6 т/га) и клевер (19,9/га). Установлено, что из многолетних культур наиболее восприимчив к неблагоприятным условиям в первые годы жизни и формирует наименьшую зелёную массу кострец (5,7 т/га).

3. Оптимальным значением влажности почвы для получения максимального урожая зелёной массы являются: для суданской травы - 22,5%, для гречихи - 23,5%, для сои - 24%. Выявлена существенная зависимость между этими факторами для гречихи (г-0,7), и средняя для суданской травы и сои (г=0,4). Для формирования максимального урожая зелёной массы многолетним культурам необходима влажность почвы на 5 - 6% выше, чем однолетним и это значение находится в пределах 27 - 28%.

4. Среди однолетних культур минимальное значение плотности почвы (1,12-1,18 г/см3) и максимальное количество пор (53,9 - 54,2%) наблюдалось

под гречихой. Установлено, что под многолетними культурами наблюдается уплотнение пахотного горизонта и снижение пористости почвы. На 3 тд жизни плотность почвы больше всего увеличилась под кострецом (1,4 г/см1). Под клевером она составила 1,37 г/см3, а под люцерной - 1,38 г/см3.

5. Урожайность зелёной массы донника меньше всего зависит от кислотности почвы (гЮ,13). Выявлена тесная зависимость реакции почвенной среды и урожайности зелёной массы костреца (гЮ.88) и люцерны (г=0,84).

6. Из однолетних предшественников наибольший урожай зелёной массы (26,3 т/га) и семян овса (2,87 т/га) сформировался после гречихи. Из многолетних предшественников урожай надземной биомассы (9,4 т/га) и зерна (1,19 т/га) гречихи был наибольшим по пласту клевера.

7. Установлено, что содержанию азота (76,8 мг/кг), фосфора (72,7 М1/кг) и калия (139,2 мг/кг), а также по кислотности (5,17) наиболее оптимальные условия почвенного плодородия складываются под гречихой. Содержание основных питательных элементов в почве под многолетними культурами увеличивается с продолжительностью их жизни, что особенно выражено у бобовых культур - люцерны и клевера. Под многолетними культурами наблюдается увеличение содержания ор1-аннчсского вешества: под донником -на 0,03%, под кострецом - на 0,07%, под люцерной - на 0,20%, под клевером -на 0,26%. Клевер имеет свойство накапливать наибольшее количество органического вещества за счёт пожнивных и корневых остатков.

8. Исходя из изменений показателей гумусного состояния и микрофлоры почв, установлено, что наиболее благоприятные условия для повышения плодородия почв складывались на вариантах с посевом многолетних бобовых культур (люцерна, клевер) и гречишных (гречиха). Однако, высокая численность микроорганизмов и высокие коэффициенты минерализации при недостаточном обеспечении их свежим органическим веществом, могут в дальнейшем привести к минерализации гумуса и снижению потенциального плодородия почв.

9. Под люцерной и донником значение КАП приближается к 60, под клевером 63 баллам. Под однолетними культурами КАП менее - 50 баллов. Поэтому для восстановления плодородия почвы мелиоративных систем в севооборотах целесообразно высевать многолетние бобовые культуры (люцерну и клевер).

10. Наибольший чистый доход получен в звене севооборота с клевером (38763,33 руб/га) и люцерной (29637,00 руб/га). Эти же варианты обеспечивают наибольшую рентабельность - 186,60% и 160,17 % соответственно

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Использовать в системе зелёного конвейера в кормопроизводстве Приморского края на мелиоративных системах суданскую траву, люцерну и клевер, обладающих высокой продуктивностью зелёной массы.

2. Для воспроизводства плодородия почвы, увеличения содержания гумуса, у.;гучшения се водно-физических и агрохимических свойств п системе

земледелия Приморского края использовать в звене севооборота в качестве фитомелиорантов многолетние бобовые культуры люцерну и клевер, следующей в звене севооборота высевать гречиху.

3. Применять посевы донника на малоокультуренных почвах, с высокой кислотностью, как культуру — «первопроходец» при вводе в оборот земель с нарушенным плодородием.

4. Для предотвращения минерализации гумуса и повышения потенциального плодородия почв в хозяйствах Приморского края планировать комплекс мероприятий по обеспечению почв свежим органическим веществом.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях, включенных в перечень ВАК МияоСрнаукв РФ

1. Иншакова С.Н. Изменение показателей плодородия почв а агроабразСмах Приморья н условиях фитомелиоративпого опыта / Л.Н. Пуртова, Л.Н. Щапова, А.Н. Емельянов, С.Н. Иншакова // Вестник КрасГАУ. - 2011. - №11. — С. 62- 66.(личный вклад 25%)

2. Иншакова С.Н. Изменение показателей гумуспого состояния, микрофлоры и ферментативной активности в агроабразёмах Приморья в условиях фитомелиоративного опыта / Л.Н. Пуртова, Л.Н. Щапова, А.Н. Емельянов, С.Н. Иншакова // Аграрный Вестник Урала. - 2012. - №10. -С.10-12. .(личный вклад 25%)

3. Иншакова С.Н. Влияние фитомелиорацим на плодородие шроабразЕмов Приморья / Л.Н. Пуртова, Л.Н. Щапова, А.Н. Емельянов, С.Н. Иншакова // Доклады РАСХН -2013. №6. - С. 272-276. .(личный вклад 25%)

4. Иншакова С.Н. Влияние фигомелиорации на гумусное состояние, микрофлору и оптико-энергетические показатели агроабразёмов Приморья / Л.Н. Пуртова, Л.Н. Щапова, А.Н. Емельянов. С.Н. Иншакова И Вестник БГСХА. - 2013. - №4. - С. 41-47. .(личный вклад 25%)

Работы, опубликованные в материалах всероссийских и международных

конференций

5. Иншакова С.Н. Влияние однолетних и многолетних культур на изменение агрофизических показателей почвенного плодородия в условиях Приморского края / Li.ll Иванова, С.Н. Иншакова, А.Н Емельянов // Инновационные технолоши в мелиорации: материалы Междунар. науч.-нрактич. конф. (Косгяковские чтения), 13 апреля 2011 г./ Москва, 2011. - С. 73-77. .(личный вклад 33%)

6. Иншакова С.Н. Изменение а1рохимических свойств почвы мелиоративной рисовой системы под воздействием однолетних культур-фитомелиорантов / С.Н. Иншакова, А.Н. Емельянов // Достижения науки - агропромышленному производству: материалы Междунар. науч.-гсхнич. конф., 26-28 января 2012 г./ Челябинск 2012. - С. 145-151. .(личный вклад 50%)

7. Иншакова С.Н. О ненка плодородия почвы с использованием комплексного агрохимического показателя под посевами многолетних культур-фитомелиорантов / С.Н. Иншакова, А.Н. Емельянов // Ресурсный потенциал растениеводства -- основа обеспечения продовольавенной безопасности: материалы Междунар. заоч. науч.-практич. конф. - 12 декабря 2012г. / Петрозаводск, 2012. - С. 118 122.(личный вклад 50%)

Статьи, опубликованные в отечественных периодических издания! и региональны! сборниках

8 Иншакова С.Н. Перспективы использования фигомслиорантов в земледелии Приморского края / С.Н. Иншакова, А.Н. Емельянов // Молодые ученые -агропромышленному комплексу Дальнего Востока: материалы межвуз. науч.-пракгич. конф. аспирантов, молодых учёных и специалистов, 27-28 окт. 2010 г, / МСХ РФ, Примор. ГСХА [и др.]. - Уссурийск, 2010. Вып. 10. - С. 53-59. (личный вклад 50%)

9. Иншакова С.Н. Изменение микробиологической активности луговой глесной почвы под посевами однолетних культур // Молодые ученые - агропромышленному комплексу Дальнего Востока: материалы межвуз. науч.-пракгич. конф. аспирантов, молодых учёных и специалистов, 1-2 нояб. 2011 г,, / МСХ РФ, Примор ГСХА [и др. |. - Уссурийск, 2011-Выл. 11. -С. 118-122.

На правах рукописи

Иншакова Светлана Николаевна

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФИТОМЕЛИОРАТИВНОГО ПОТЕНЦИАЛА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Лицензия № 020572 от 16.09.1997 г.

Подписано в печать Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать Я^ОСЯЛРН 1510. Уч.-изд. л. 1,0 _Тираж 100 экз. Заказ №

0| печатано участком оперативной полиграфии ФГЪОУ ВПО ПГСХА 692508 г. Уссурийск, ул. Раздольная, 8а.

1 5 - - 1 6 6 S

2014251

099

2014251099