Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Использование многолетних трав для улучшения агромелиоративного состояния орошаемых черноземов Поволжья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Использование многолетних трав для улучшения агромелиоративного состояния орошаемых черноземов Поволжья"

На правах рукописи

КУЧЕРИН Валерий Николаевич

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ АГРОМЕЛИОРАТИВНОГО СОСТОЯНИЯ ОРОШАЕМЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.02 — Сельскохозяйственная мелиорация

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов 1998

Работа выполнена в Саратовской государственной сельскохозяйственной академии им. Н. И. Вавилова и НПО «Са-ратовсорго».

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Е. П. ДЕНИСОВ; доктор сельскохозяйственных наук А. П. ЦАРЕВ.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук Г. Г. РЕШЕТО В; кандидат сельскохозяйственных наук А. М. КОСАЧЕВ.

Ведущее предприятие — Пензенская государственная сельскохозяйственная академия.

Защита диссертации состоится 1998 г.

в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.120.72.01 при Саратовской государственной сельскохозяйственной академии им. Н. И. Вавилова по адресу: 410600, г. Саратов, Театральная пл., 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан < ■» 0 ¥_ 1998 г.

Ученый секретарь л а

доктор сельскохозяйственных^/^^

И. ЗЛВАРЗИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшим резервом устойчивого развития сельскохозяйственного производства в современных условиях является повышение степени использования природных ресурсов, и в первую очередь, климатических условий и почвенного плодородия.

Высокопроизводительное использование природных ресурсов возможно только с применением мелиорации.

Современное состояние экологии и сельскохозяйственного производства характеризуется высокой техногенной загрязненностью, часто приводящей к нарушению экологического равновесия в агрофитоце-нозах и деградации почвенного покрова, заключающейся в дегумифи-кацки, переуплотнении, засолении, распылении структуры, декалъци-фикации и т.д. Особенно подвержены деградации орошаемые черноземы правобережной зоны Среднего и Нижнего Поволжья.

Необходимо широкое применение агробиологических методов мелиорации с использованием растений дли освоения деградированных почв, улучшения их агромелиоративного состояния и повышения плодородия.

Поэтому разработка экологически безопасных, малоэнергоемких приемов улучшения агромелиоративного состояния переуплотненных, малогумусных орошаемых черноземов с распыленной,структурой и пониженным содержанием кальция в почвенном поглощающем комплексе весьма актуальна.

Дель-и задачи исследований. Целью исследований является разработка экологически приемлемых методов улучшения агромелиоративного состояния малогумусных, переуплотненных в пахотном и подпахотном горизонтах орошаемых черноземов с нарушенной структурой за счет длительного использования в качестве фитомелиорантов различных многолетних трав на специальных выводных ремонтных полях иди биоагромелиоративных участках.

В задачи исследований входило:-

исследование воздействия многолетних трав, применяемых в качестве фитомелиорантов, на содержание гумуса и пищевой режим почвы;

установление динамики водно-физических свойств почвы по годам после распашки различных биомелиорантов;

выявление зависимости величины суммы поглощенных оснований, обменных катионов и рН водной вытяжки от применения различных фито-мелиорантов;

определение изменения солевого режима орошаемых черноземов под действием биомелиорации;

наблюдение за водным режимом и использованием влаги последующе! культурой после распашки многолетних трав-мелиорантов;

обоснование срока использования фитомелиорантов в ремонтном выводном поле или мелиоративном участке;

исследование влияния фитомелиорантов на урожайность последующей культуры;

оценка энергетической эффективности применения многолетних трав в биомелиорации при различных сроках их использования.

Научная новизна. В работе впервые дается сравнительная оценка влияния различных многолетних бобовых и злаковых трав как фитомелиорантов и их четырехлетнего последействия на улучшение агромелиоративного состояния малогумусных орошаемых черноземов Поволжья. Обосновывается продолжительность срока использования многолетних трав в биомелиорации орошаемых черноземов и рассчитывается их энергетическая эффективность.

Практическая ценность. Разработанные приемы биологической мелиорация малогумусных глубокопереуплотненных черноземов позволяют проводить как временное, так и коренное улучшение их агромелиоративного состояния, сохраняющегося после четырехлетнего возделывания интенсивной пропашной культуры, и повышать урожаи зеленой массы кукурузы без применения удобрений до 50-70 т/га.

Апробация результатов исследований. Основные положения диссертации докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовской государственной сельскохозяйственной академии им, Н.И. Вавилова в 1995-1997 гг., на международной конференции, посвященной 110-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова в 1997 г., на совещаниях и научных конференциях ВНИ1ГГИ сорго и кукурузы в 1996-1997 гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять научных статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 9 глав, выводов, списка литературы, насчитывающего 256 источников, в том числе 16 на иностранных яьыках. Работа изложена

на 178 страницах машинописного текста, содержит 56 таблицj 18 рисунков, 9 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Состояние вопроса

Ухудшение экологической обстановки вследствие техногенного загрязнения среды и нарушения экологического равновесия в агрофи-тоценозах при высокой степени химизации сельскохозяйственного производства вообще и химических мелиорации в частности привело к необходимости широкой биологиза'ции земледелия и особенно внедрения биологической мелиорации (Каштанов А.Н., 1992, 1994).

Все больше сказывается отрицательное влияние применения техногенных средств на почву, ее химические и физические свойства, на загрязнение окружающей среды; вспышки эпифитотий и появление устойчивых к пестицидам вредителей и болезней.

Многие авторы высказываются за то, чтобы сократить до минимума применение промышленных средств оптимизации окружающей среды и компенсировать это ограничение приемами биологической мелиорации (Миркин Б.М., 1991; Кульбида В.В., 1994; Калимулин А.Н., 1995; Корчагин В.А., 1995 и др.).

Внедрение биологических мелиорации обеспечивало формирование комплекса полезных агрономических свойств почвы, улучшение ее агромелиоративного состояния в первую''очередь через пополнение запасов органического вещества,через воздействие на водно-физические, омические свойства и направленность -почвенно-биологических процессов (Берестецкий O.A., 1984; Возняковская Ю.М., 1988; Лыков A.M., [984; Дудкин В.М., 1990 и др.),

В условиях полива главным звеном в системе биологической мели-эрации выступают многолетние травы. Они обладают широким спектром зоздействия на почву и окружающую среду (Филатов Ф.И., 1952, 1966; Кученко A.A., 1988; Шевченко П.Д., 1990; Калимулин А.Н., 1995 и др.). 3 связи с этим многолетние травы могут широко использоваться в ус-гавиях орошения не только для рассоления, снижения уровня грунто-зых вод, но и для повышения содержания гумуса в почве, снижения 1Лотности почвы, особенно глубоких ее горизонтов, увеличения пористости, водопроницаемости, обогащения верхних слоев обменным

кальцием, улучшения структурности и фитосанитарного состояния почвы, снижения засоренности и т.д. (Тарковский М.И., 1974; Вильяме В.Р., 1941; Гончаров П.Л., 1985; Лупашку М.Ф., 1988; Жари-нов В.И., 1990; Епифанов B.C..,-1992 .и др.).

Место и условия проведения исследований

Научно-исследовательская работа выполнена на полях ОПХ "Волга" Саратовского района Саратовской области в условиях орошения в 1994-1997 гг. Внедрение результатов проводилось в ОПХ "Ждановс-кое" Краснокутского района, ОПХ "Новониколаевское" Балаковского района, ОПХ "Декабрист" Ершовского района, ОПХ "Волжское" Ровенс-кого района в I996-1997 гг„

Почвы опытного участка - чернозем обыкновенный среднемощный, малогумусированный, среднесуглинистый по гранулометрическому составу. Гумуса по И.В. Тюрину в слое 0-20 см - 3,20-3,96; в слое 20-40 см - 3,08-3,50, в слое 40-60 см - 1,64-2,20 %, Сумма поглощенных оснований - 35-38 мг-экв. на 100 г почвы. Обменный кальций составляет 55,2-69,1; магний - 28,1-34,5, натрий - 2,0-2,8 % от суммы поглощенных оснований. По сухому остатку почвы незасоленные (0,01-0,02 %) и не содержат токсических солей. Грунтовые воды располагаются глубже 5 м.

Почвы отличаются высокой плотностью, особенно в нижних слоях.

В пахотном слое плотность составляет 1,20-1,37 г/см3; в подпахотном - 1,37-1,47; на глубине 50-70 см - 1,52-1,53 г/см3; в более глубоких слоях - 1,60-1,63 г/см3.

Влажность завядания по слоям 0-30; 30-50 см равнялась 9,3-10,1 и 8,4-9,0; наименьшая вяагоемкость - 26,,3-28,Х и 23,7-26,3 % от массы сухой почвы.

Количество агрономически ценных структурных агрегатов колеб- -лется от 57 до 59 % в слое 0-40 см, а водопрочность структуры -соответственно от 32-33 до 52-53

Район проведения опыта расположен в зоне черноземных степей. Климат данной местности характеризуется как умеренно жаркий и умеренно засушливый. Суша осадков за год - 391 мм, в том числе за вегетационный период кукурузы (май-август) - 170 мм.

По гидротермическим условиям 1994 г. был прохладный и влажный (осадков за вегетацию выпало 248 мм); 1995 г. - сравнительно

еплый и средневлажный (129 мм); 1996 г. - засушливый и жаркий 114 мм); 1997 г. - теплый и сравнительно влажный (192 мм).

Схема и методика проведения исследований'7 г

Опыт закладывался на выводном ремонтном агромелиоративном поле, ркурузу высевали по люцерне, клеверу розовому и кострецу безосто-î трех- и шестилетнего срока использования в качестве биологичес-IX мелиорантов (фитомелиорантов) по следующей схеме:

1. На первый год после распашки трав (по пласту).

2. На второй год после распашки трав (по обороту пласта).

3. На третий год после распашки трав.

4. На четвертый год после распашки трав.

р

Площадь делянки 150 м . Повторность трехкратная.

Опыты закладывались согласно общепринятой методике. Проводились эблюдения за сроками прохождения фенофаз кукурузы, приростом рас-зний в выботу и накоплением биомассы, за густотой стеблестоя. За мягкостью почвы наблюдения велись термостатно-весовым методом 'оде A.A., 1962). Плотность почвы определялась буром H.A. Качинс-)го; структурное состояние почвы - по методу Саввинова, влажность звядания - методом проростков С.И. Долгова; наименьшая влагоем->сть - полевым методом заливки площадок (Астапова C.B., 1958).

Нитрификационная способность находилась по "Методическим ука-шиям по определению нитрификационной способности почвы" (1984); >держание нитратов - дисульфофенояовым методом; количество доступно фосфора - по Мачигину в модификации ЦИНАО ГОСТ 26205-84; об-iHHoro калия - по Maеловой; содержание гумуса - по Тюрину в моди-жации ЦИНАО ГОСТ 26213-84; pH солевой вытяжки - на рН-метре; сум-1 обменного натрия - по ГОСТ 26950-86; обменных оснований кальция магния - по M РТУ lê 46-15-67.

Полив проводили дождевальной машиной "Фрегат". Сроки полива на-гачались в зависимости от снижения влажности почвы до 70 % HB. Для (дрометрических измерений применялись дождемерные сосуды.

Биологическую' урожайность определяли методом пробных площадок десятикратной повторности по диагонали участка.

Математическая обработка экспериментальных данных проводилась ¡тодом корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализа î компьютере РС-486 по Б.А. Доспехову (1985).

Биоэнергетическая оценка фитомелиоративных приемов проводилась но методике ВАСХНМ (1989); А0А. Жученко и др. (1988), В.В. Кори-нец (1985, 1992); М.М. Севернева и др. (1991). Автор приносит благодарность доценту кафедры агрохимии и почвоведения Н.Е. Синицы-ной за оказание помощи в проведении определения водно-физических свойств почвы. ...

Химические свойства почвы £умус

Содержание гумуса в почве под люцерной трехлетнего срока использования увеличилось по сравнению со старопахотной почвой в слое 0-20 см на 0,35 %, в слое 20-40 см - на 0,43 %\ под клевером соответственно на 0,37 и 0,38 %; под кострецом безостым - на 0,32 и 0,38 %,

В первый год после распашки фитомелиорантов содержание гумуса в почве несколько возросло. Отмечено повышение содержания гумуса на 0,03-0,07 %.

■ На третий и четвертый годы наблюдалось устойчивое снижение гумуса в почве после распашки многолетних трав трехлетнего срока использования. После люцерны содержание гумуса в слое 0-40 см снизилось на 0,25, после клевера - на 0,22, а после костреца безостого - на 0,23 % от массы почвы.

Возделывание многолетних трав в течение трех лет не восстанавливало гумусированность почвы до уровня залежи. • :•

Содержание гумуса на четвертый год после распашки многолетних трав в условиях орошения при возделывании пропашной культуры оставалось выше, чем на старопахотной почве, в слое 0-40 см на 0,20; 0,18 и 0,12 %. Многолетние бобовые травы, используемые в качестве фитомелиорантов, по-видимому, обогащали почву более стабильным гумусом, чем кострец безостый. С другой стороны, бобовые травы, накапливая минеральный азот, способствовали более длительному сохранению органического вещества в почве, снижали интенсивность минерализации гумуса. ■■

Произрастание люцерны в течение 6 лет повышало содержание гумуса в слое почвы 0-20 см по сравнению с трехлетней люцерной на 0,22 а по сравнению со старопахотной почвой - на 0,57 %; в слое 20-40 см - на 0,24 и 0,75 %.

Аналогичная закономерность отмечена и после шестилетнего про-:зрастания клевера и костреца безостого.

При возделывании кукурузы на третий год после-распашки много-:етних трав шестилетнего срока использования содержание гумуса синилось до уровня его в почве после, ^итомелиорантов трехлетнего рока использования. Видимо, на.третий год после распашки наступа-:о определенное равновесие между процессом минерализации гумуса и го образованием. К четвертому году после распашки биологических елиорантов происходит окончательное разложение растительных ос-атков, накопленных многолетними травами, а содержание гумуса ста-илизируется, но на более высоком уровне по сравнению со старопа-отной почвой. После люцерны гумуса было больше на. четвертый год осле ее распашки: в слое 0-20 см - на 0,18 %, в слое 20-40 см -а 0,29 %, после клевера розового - соответственно на 0,12 и 0,31 %, осле костреца безостого - на 0,19 и 0,32 %.

При применении биологических мелиорантов происходит заметное овышение гумусированности орошаемых черноземов.

Азотный режим почвы

Содержание нитратного азота после бобовых культур в первый од после распашки биомелиорантов было больше, чем после костреца езостого (табл. I). В среднем за годы исследований содержание итратного азота в слое 0-20 см после трехлетней люцерны и трех-етнего клевера было 7,3 и 7,2 мг на 100 г почвы; в слое 20-40 см оличество его составило 6,0 и 6,1 мг, после трехлетнего костре-

а - соответственно 6,3 и 5,4 мг. .....

После шестилетнего использования бобовых многолетних трав как итомелиорантов содержание нитратного азота по пласту в слое -20 см равнялось 5,9 и 6,2 мг; в слое 20-40 см - 4,9 и 5,4 мг, оспе шестилетнего костреца безостого - 4,9 и 4,3 мг.

Снижение содержания нитратного азота в почве под бобовыми мно-олетними травам шестилетнего срока использования в качестве био-огических мелиорантов по сравнению с трехлетним сроком их ислоль-ования можно объяснить затуханием ризосферных микробиологических роцессов в связи с уплотнением почвы и снижением активности клу-еньковых бактерий с возрастом бобовых трав.

На второй год после распашки многолетних трав (оборот пласта)

в среднем за годы исследований1 различия в содержании нитратного азота между участками трехлетнего и шестилетнего сроков использования несколько сгладились. В.слое 0-20 см количество нитратного азота по вариантам опыта составляло для почвы после трехлетнего срока использования фитомелиорантов 6,6; 5,9 я 4,6 мг,.а для почвы после шестилетнего срока использования 5,6; 5,5 и 5,2 мг на 100 г почвы. Для слоя 20-40 см1 эти в.еличины равнялись соответственно 5,2; 4,6; 3,9 и 3,9; 4,4; 4,7 ыг.

Аналогичная закономерность, но в меньшей степени, проявилась и на третий год после распашки биомелиорантов.

На четвертый год после распашки фитомелиорантов содержание азота в почве по вариантам практически выравнялось.

На участке с трехлетним сроком использования биомелиорантов в почве после люцерны азота было 4,3-6,3; после клевера - 4,1-5,1; после костреца безостого - 4,2-4,8; а в старопахотной почве ~ 3,8-4,4 мг. На участке с шестилетним сроком использования многолетних трав количество его в почве составило после люцерны 5,9-6,6; после клевера - 5,4-5,8; после костреца безостого - 4,2-4,9 мг.

Наилучший азотный режим складывался в почве под кукурузой после распашки бобовых фитомелиорантов трехлетнего срока использования.

Таблица I

Содержание нитратного азота в почве под кукурузой после распашки фитомелиорантов в среднем за годы исследований в сдое 0-20 см, мг на 100 г почвы

Фитомелиоранты !Под много- ! !летними ! _ Число лех пос;ле даспашки____ первый Твторои! третий! четвертый"

!травами ! год_ ! год ! год !

После трехлетнего срока использования

Доцерна 9,4 7,3 6,6 7,7 6,3

Клевер розовый 6,8 7,2 5,9 7,1 5,1

Кострец безостый 5,6 6,3 4,6 5,6 4,8

После шестилетнего срока использования

Люцерна 7,7 5,9 5,6 6,3 6,6

Клевер розовый 6,7 6,2 5,5 6,2 5,4

Кострец безостый 5,-3 4,9 5,2 4,5 4,9

Старопахотная почва 4,8 4,4 -

Фосфорный и калийный режим

В среднем за годы исследований по пласту трехлетних трав (1-й од после распашки фитомеяиорантов) доступного фосфора было в сло-х 0-20 и 20-40 см под кукурузой, после люцерны 6,1 и 5,4 мг; пос-е клевера - 6,1 и 5,1 мг; после костреца безостого - 5,1 и 3,9 мг а 100 г почвы. По пласту шестилетних трав количество фосфора со-тветственно составляло 5,0 и 3,9 мг; 5,1 и 4,4 мг и 4,2 и 3,5 мг а 100 г почвы.

На второй год после распашки биомелиорантов (по обороту пласта) аилучший фосфорный режим складывался также в почве на участке с рехлетним сроком использования бобовых многолетних трав в качест-е биомелиорантов.

На третий и особенно на четвертый год после распашки трав раз-ичия по вариантам в содержании фосфора сгладились. Количество осфора в почве на четвертый год после фитомелиорантов мало отли-алось от старопахотной почвы.

По содержанию растворимого калия почва на участке с трехлетии использованием фитомелиорантов мало отличалась от участка с естилетним их использованием. После люцерны и клевера в слое -40 см калия было больше, чем после костреца безостого, на 5,0,6 и 3,9-6,7 мг на 100 г почвы. Лучший калийный режим почвы от-ечался после бобовых фитомелиорантов во все годы исследований.

Сумма поглощенных оснований

Многолетние травы с возрастом повышали содержание поглощенных снований в почве. Если суша поглощенных оснований под люцерной рехлетнего возраста составляла 29,1-33,7 мг-экв на 100 г почвы, о под люцерной шестилетнего возраста она равнялась 30,1-33,6 г-зкв. При этом отмечено снижение обменного магния с 27,7-33,3 до 6,6-23,3 % и обменного натрия с 6,7-8,9 до 2,2-3,6 %, Содержание бменного кальция увеличилось под люцерной с 58,4-65,2 до 74,56,2 %.

Суша поглощенных оснований под клевером возросла с 28,12,2 до 37,2-38,6 мг-экв. При этом отмечено снижение обменного :агния с 23,2-26,6 до 20,2-23,8 %, а обменного натрия - с 7,0-

10,2 до 1,9-3,5 %„ Содержание обменного кальция возросло под клевером с 64,0-75,1 до 72,7-77,7 %.

Аналогичная, но менее выраженная закономерность отмечена и под кострецом безостым. При увеличении продолжительности использования костреца безостого с трех до шести лет сумма поглощенных оснований возросла с 28,0-35,1 до 32,6-39,1 мг-экв на 100 г почвы. Содержание обменного магния снизилось с 26',4-26,7 до 19,2-23,0 %, обменного натрия - с 7,8-10,7 до 2,0-3,4 %, Количество обменного кальция возросло с 62,5-74,3 до 73,6-78,0 %.

Таким образом, многолетние травы, как бобовые, так и злаковые, повышали содержание обменного кальция и снижали количество магния и натрия.

Наиболее интенсивно этот процесс проходил в почве под люцерной Наблюдалось увеличение обменного кальция под люцерной на 11-16 %, под клевером - на 2,6-8,7 %, под кострецом безостым - на 3,7-II,I %.

После распашки многолетних трав отмечено снижение суммы поглощенных оснований и заметное сглаживание разницы ее по разновозраст ннм фитомелиорантам. Несмотря на уменьшение обменного кальция на четвертый год после распашки многолетних трав, количество его было больше, чем в старопахотной почве, в слое 0-40 см на 1,0-2,5 мг-эк на 100 г почвы.

Солевой режим

Важную роль в сохранении высокого агромелиоративного состояния земель имеют содержание водорастворимых непитательных солей в почве и их динамика. Анализ водной вытяжки показал на отсутствие засо ления по содержанию плотного остатка. Сравнение плотного остатка под различными многолетними травами и под кукурузой в севообороте позволило выявить тенденцию в динамике водорастворимых солей в почве.

Если сухой остаток под кукурузой в севообороте изменялся в глубоких слоях почвы в пределах 0,080-0,098 %, то под люцерной третьего года он составил 0,044-0,046 %, а шестого года использования - 0,051-0,056 %, т.е. в 1,5-2,0 раза ниже. Отмечено снижение плотного остатка и под другими гситомелиорантамк, но в меньшей степени. Под клевером плотный остаток составлял 0,051-0,058 и 0,041-

3,082 %, под кострецом безостым - 0,036-0,051 и 0,041-0,069 %.

Суша анионов в водной вытяжке снизилась с 1,38-1,51 до 0,713,95 мг-экв на 100 г почвы. Количество анионов оказалось наимень-иим под люцерной третьего года использования. Следует отметить снижение магния и натрия под многолетними травами по сравнению с зевооборотом. Содержание натрия снизилось с 0,023-0,029 до 0,004 лг-экв на 100 г почвы» Незначительно увеличилось количество хлора, ю заметно уменьшилось содержание аниона НСО3.

Таким образом, наглядно проявилась тенденция к снижению водорастворимых непитательных солей в почве под многолетними травами, I особенно под люцерной.

Физические свойства почвы

Интенсивность развития корневой системы возделываемых культур, удержание гумуса, величина суммы поглощенных оснований, количество обменного кальция, магния и натрия в сочетании с другими факторами определяют динамику физических свойств почвы. Важное значение з формировании физических свойств почвы имеют ее структурное состояние и плотность сложения.

Многолетние травы оказывали положительное влияние на физичес-сие свойства почвы. Наименьшая плотность почвы была под многолетни травами шестилетнего срока использования. Из всех многолетних грав до распашки самая рыхлая почва в верхнем слое отмечена под сострецом безостым. Наибольшая плотность проявилась под люцерной. Это объясняется типом корневой системы растений, с одной стороны, I степенью изреженности посевов с годами - с другой. Следует отметить улучшение структурности почвы с возрастом бобовых многолетних дав. Количество агрономически ценных агрегатов (0,25-7,0 мм) в 5лое 0-40 см под шестилетней люцерной возросло на 8,2, под клеве-)ом - на 2,2 %, Под кострецом безостым их количество снизилось на 1,7 %. Водопрочность структуры под люцерной трехлетнего срока ис-юльзования в слое 0-40 см составила 44,0 %, под люцерной шести-штнего срока использования - 44,9 %\ под клевером - соответствен-ю 33,2 и 42,5 %; под кострецом безостым - 38,4 и 42,6 %. Более зысокая водопрочность структурных агрегатов под люцерной хорошо ¡огласовывалась с увеличением обменного кальция в почве.

После распашки всех фитомелиорантов отмечено снижение плотности почвы. При этом в большей степени уменьшилась плотность после люцерны. В слое 0-40 см в первый год после распашки трехлетней люцерны плотность почвы составила 1,31, после распашки шестилетней люцерны - 1,32 г/см3. После распашки клевера плотность равнялась 1,35 я 1,37, а костреца безостого - 1,33 и 1,35 г/см3. После распашки трав уже в первый год исчезло различие в плотности почвы на вариантах трехлетнего и шестилетнего срока использования фитомеяио рантов.

Наибольшие различия плотности почвы по изучаемым фитомелиоран-там отмечены в глубоких слоях. В слое 30-40 см плотность почвы колебалась после люцерны от 1,37 до 1,39, после клевера - от 1,42 до 1,44 и костреца безостого - от 1,42 до 1,45 г/см3. Это объясняется более мощной глубокопроникающей корневой системой люцерны, способной интенсивно разрыхлять подпахотный слой почвы.

На второй год после распашки фитомелиорантов в слое 0-20 см плотность почвы после люцерны составила 1,13-1,16; после клевера -1,23; после костреца безостого - 1,21-1,22 г/см3; на третий год после распашки трав - соответственно 1,14-1,16; 1,22-1,21 и I,23-1,21 г/см3, а на четвертый год - 1,18-1,20; 1,22-1,21; 1,20-1,22 г/см3.

К четвертому году после распашки бйомелиорантов плотность почвы по вариантам заметно сравнялась.

В первый год после распашки люцерны трехлетнего срока использования в слое почвы 0-40 см содержалось агрономически ценных агрегатов (0,25-7,0 мм) в среднем за годы исследований 68,3 %, после распашки люцерны шестилетнего срока использования - 69,9 %. С увеличением пребывания люцерны на поле до 6 лет структурное состояние почвы улучшалось незначительно.

После распашки трехлетнего клевера количество агрономически ценных структурных агрегатов в слое 0-40 см составило 67,9 %, а после распашки шестилетнего клевера - 65,2 %. После костреца безос того эти величины равнялись 66,9 и 65,5 %. Судя по приведенным данным, шестилетнее использование многолетних трав в качестве биомелиорантов не имело преимущества по сравнению с трехлетним срокои их использования.

После всех многолетних трав структура была лучше, чем у старопахотной почвы. На варианте с люцерной количество агрономически

;енных структурных агрегатов в слое 0-40 см было вше, чем в ста-юпахотной почве, на 7,6 и 9,2 с клевером розовым - на 7,2 и ,5 %; с кострецом безостым - на 4,1 и 5,8 %.

На второй год после распашки биомелиорантов отмечено увеличено количества структурных агрегатов в почве на 3,4-6,5 %.

Наилучшей структурностью отличалась почва после люцерны» Коли-ество структурных агрегатов на этом варианте было на 5,5-7,6 % ыше, чем после костреца безостого. После клевера это различие оставило 2,5-6,6 $.

На третий и четвертый годы после распашки биомелиорантов отме-ено некоторое ухудшение структуры почвы. Однако и на четвертый од она была лучше, чем у старопахотной почвы. В слое 0-40 см в том случае после люцерны количество агрономически ценных агрега-ов было выше, чем в старопахотной почве, на 4,0-5,2 %, после кле-ера - на 2,2-2,4 '%, после костреца безостого - на 0,2-1,0 %.

Режим влажности почвы и водопотребпение кукурузы

При наблюдении за влажностью почвы в первый год после распашки итомелиорантов выявлены некоторые различия по вариантам опыта в ачале вегетации последующей культуры. В верхних слоях почвы эти азличия были незначительны. С увеличением глубины до 100 см раз-ица во влажности возрастала. На участке, где кукуруза была посея-а по фитомелиорантам трехлетнего срока использования, влажность очвн в слое 0-50 см в мае была на 1,0 $ НВ, в слое 50-100 см -а 5,6 %, а в'-слое 100-150 см - на 1,8 % выше, чем после фитомелио-антов шестилетнего срока использования. Иссушающее действие много-етних трав на почву проявлялось даже при орошении. Это усугублялось величением плотности почвы при длительном-(6 лет) пребывании трав а поле. Поэтому на старовозрастных посевах иссушающее действие яоголотних трав било сильнее. Особенно заметно это сказывалось з слое 50-100 см.

На третий и четвертый годы после распашки фитомелиорантов раз-етий во влажности почвы по вариантам опыта не отмечено.

Во влажном 1994 г. было дано три полива оросительной нормой 300 м3/га, в средневлажном 1995 г. - 4 полива оросительной нормой 100 м3/га, в "засушливом 1996 г. - 4 полива общей нормой 2700, в 397 сравнительно влажном году - 3 полива общей нормой 2000 м3/га.

Благодаря выпавшим осадкам и проведенным поливам влажность почвы под кукурузой в слое 0-70 см не опускалась в 1994 г. ниже 70,2-71,4 %, в 1995 г. - ниже 67,3-68,1 %, в 1996 г. - ниже 69,871,1 %, в 1997 г. - ниже 73,2-76,4 % НВ.

В среднем за годы исследований в первый год после распашки фитомелиорантов трехлетнего срока использования суммарное водопот-ребление равнялось 366,5 мм, а после трав шестилетнего срока использования - 345,9, или на 6 % меньше. Ка долю осадков приходилось 36,9-39,1 %, а на долю оросительной воды - 56,1-59,8 %,

На второй год после распашки трав суммарное водопотребление кукурузы соответственно срокам использования: фитомелиорантов составило 374,7 и 368,6 мм. При шестилетнем сроке использования трав в качестве фитомелиорантов суммарное водопотребление последующей культуры было также меньше на 1,7 %, На долю осадков в этом случае приходилось 28,8-29,3 %, а на долю оросительной воды - 63,364,2 %.

На третий год после распашки фитомелиорантов суммарное водопотребление кукурузы составило 366,2-368,4 мм; на долю осадков приходилось 29,2-29,4 %, а поливной воды - 63,8-64,2 %; на четвертый год эти величины составили 306,0-307,3 мм и 33,2-33,3 и 65,165,4 %.

Очевидно, что различие в суммарном водопотреблении по срокам использования фитомелиорантов сглаживалось по мере временного удаления от распашки.

Коэффициенты водопотребления кукурузы заметно колебались по годам и вариантам опыта (табл. 2).

Наименьшие коэффициенты водопотребления отмечены у кукурузы на вариантах после распашки люцерны. Соответственно по годам опыта на вариантах после распашки люцерны они были ниже, чем после костреца безостого, на 17,4-18,9; 9,7-26,2; 2,8-4,0 и 0,3-2,7 %.

На вариантах после распашки клевера это различие составило 5,2-14,1; 2,2-3,0; 0,6 и 0,5 %. На третий и четвертый годы после распашки шестилетнего клевера эта закономерность не сохранялась.

Таким образом, кукуруза после люцерны более продуктивно расходовала влагу по сравнению с кукурузой, посеянной после клевера и костреца безостого; в связи с более высокой степенью комплексного улучшения факторов произрастания.

Таблица 2

Коэффициенты водопотребления кукурузы в среднем за годы исследования по вариантам опыта, м3/т

Фитомелиоранты

! второ;

Т третий ¡четвёртый ! год ! год

год

год

При трехлетнем сроке использования

Ьоцерна

клевер розовый (острец безостый

68,8 53,4 , 64,3 60,0

71.7 56,9 65,7 61,3

81.8 58,6 66,1 61,6

При шестилетнем сроке использования

Ьоцерна

клевер розовый (острец безостый

73,7 54,1 66,9 60,6

82,2 66,8 72,7 61,7

86,5 68,3 69,6 60,8

На это указывают и интервалы колебания коэффициентов водопотребления по вариантам опыта. Наибольшее колебание коэффициентов зодопотребления отмечено после костреца безостого. Оно было в пре-гелах 67,0+10,0 и 71,3+10,8 м3Д (14,9-15,1 %).

У клевера варьирование наблюдалось в пределах 63,9+6,3 и 70,8+8,8 м3/т (9,9-12,4 %) % у люцерны - соответственно 61,6+6,6 и 33,8+8,4 м3/т (8,4-10,7 %),

Судя по вариации коэффициента водопотребления, после бобовых зкладывались более благоприятные условия для продуктивного использования влаги кукурузой, чем после костреца безостого.

В среднем за годы исследований фитомелиоранты увеличивали уро-кайность последующей культуры только в первые два года. Затем уро-кайность стабилизировалась, но на более высоком уровне по сравнению с урожайностью в севообороте на старопахотном участке (табл. 3).

Урожайность кукурузы после люцерны превышала продуктивность зе после костреца безостого в первый год после распашки фитомелио-рантов на 17,3-18,9 %, а после клевера розового - на 5,2-14,1 %,

Урожайность

На второй год после распашки фитомелиорантов это превышение составило 9,9-26,0 и 2,2-3,1 %,

Таблица 3

Урожайность зеленой массы кукурузы после распашки многолетних трав-мелиорантов в среднемI,за годы исследований

Фитомелио/ ранты

Травы трех лет использо-!Травы шести лет испояьзо-

____вания____!_____вания__

урожаиност ь,!_пдиОа£ка !урожайность,Т прибавка" т/га !т/гаТ ! т/га !т7га!~5~

Первый год после распашки фитомелиорантов

Кострец безостый Клевер розовый Люцерна

Кострец безостый Клевер розовый Люцерна

Кострец безостый Клевер розовый Люцерна

Кострец безостый Клевер розовый Люцерна

НСР,

05

,. 44,8- - - 40,0

' 51,1 6,3 14,1 42,1 53,3 8,3 18,9 46,9

Второй год после распашки

63,9

65,9 , 2,0 3,1

70.2 6,3 9,9

Третий год после распашки 55,7

56.1 0,4 0,7

57.3 1,6 2,9

Четвертый год после распашки

49,9 - - 50,3

" 50,1 0,2 0,4 49,6

51.2 1,3 2,6 50,5 0,83

54,9

56.1

69.2

52.6 50,4

54.7

2Д 6,9

1,2 14,3

5,2 17,3

2,2 26,0

2,1 4,0

0,2 1,02

0,2

После распашки трехлетней люцерны кукуруза, посеянная после нее, увеличила урожайность зеленой массы с 53,3 до 70,2 т/га, т.е. на 31,7 %.

На третий и четвертый годы урожайность уменьшалась до 57,3 и 51,2 т/га. Это превышало урожайность кукурузы в севообороте на старопахотной почве на 19,5 т/га, или на 38,1 %. После распашки

шестилетней люцерны на второй год урожайность кукурузы возросла на 47,5 %, а на третий и четвертый годы снизилась до 54,7 и 50,5 т/га. Это превышало урожайность кукурузы на старопахотной почве на 18,8 т/га, или на 37,2 %.

Такая же закономерность изменения урожайности наблюдалась и на вариантах после клевера и после костреца безостого.

Превышение урожайности кукурузы на четвертый год после распашки клевера над урожайностью кукурузы на старопахотной почве составило 18,4 и 17,9 т/га, или 36,7 и 36,1 %, после костреца безостого соответственно 18,2 и 18,6 т/га, или 36,5 и 37,0 %.

Превышение урожайности кукурузы на четвертый, год после распашки фитрмелиорантов над урожайностью кукурузы в севообороте позволяет предполагать, что произошло коренное улучшение обыкновенного чернозема при определенном режиме орошения культурных растений.

Наиболее эффективным мелиорантом из всех изучаемых культур следует считать яюцерну как трех-, так и шестилетнего срока использования.

Клевер розовый наибольшую эффективность в улучшении орошаемых черноземов проявляя после трех лет возделывания. На четвертый год он сильно изреживался даже в условиях орошения.

Кострец безостый как наиболее долговечная культура оказывал хорошее мелиорирующее воздействие на почву как после трех-, так и после шестилетнего произрастания на поле.

Математический анализ влияния различных факторов жизни растений на урожайность кукурузы подтвердил улучшение агромелиоративного состояния орошаемых черноземов под влиянием фитомелиорантов.

Увеличение нитратного азота в почве (Х|) вызывало повышение урожайности (У), уравнение регрессии имело вид:

У = -734,468 + 379,812x2 - 62,312х| + 3,391х|; увеличение содержания фосфора (х^) в почве:

У = 161,025 - 90,035x2 + 19,644х| - 1,351х|.

Коэффициенты корреляции равнялись 0,757 и 0,776.

Большое значение для увеличения урожайности при использовании биологических мелиорантов млели снижение плотности почвы (хд) и улучшение структуры (х^). Уравнения аппроксимации зависимостей этих показателей имели вид:

У = 174,554 - 65,577х3 - 74,772хз + 29,721х§;

У = -28,084 + 0,260х4 + 0,00377х| + 0,0000551х|.

Коэффициенты корреляции равнялись -0,815 и 0,930.

Таким образом, увеличение урожайности при применении фитоме-лиорантов находилось в тесной взаимосвязи с улучшением режима азо: ного и фосфорного питания, уменьшением плотности почвы и улучшением ее структурного состояния.

Энергетическая эффективность фитомелиоративных приемов

При проведении мелиоративных мероприятий проявляется кратковременный эффект, который продолжается 1-2 года; более длительное коренное улучшение продолжается 4-5 лет и более. Поэтому нами определялась энергетическая эффективность последействия фитомелио-рантов на второй и четвертый года после их распашки.

Наивысшая энергетическая эффективность отмечена на второй год после распашки фитомелиорантов трехлетнего срока использования. Она составила после люцерны 21,0, после клевера 20,3, после костреца безостого 19,5. Шестилетний срок использования фитомелиорантов снизил энергетическую эффективность за счет увеличения энергозатрат на уход за многолетними травами. При этом она равнялась соответственно 15,1; 12,6 и 12,2. Наивысшая энергетическая эффективность и при трехлетнем, и при шестилетнем сроке использования фит( мелиорантов была после люцерны.

На четвертый год после распашки фитомелиорантов энергетическая эффективность заметно снизилась по сравнению со вторым годом поел: действия. При трехлетнем использовании трав она равнялась после люцерны 19,0; после клевера 18,2 и после костреца безостого 18,3, при шестилетнем сроке использования трав - соответственно 13,7; 13,7 и 13,0.

Энергетическая эффективность возделывания кукурузы после использования фитомелиорантов была на 3,4-77,9 % больше, чем-при возделывании кукурузы по старопахотной почве.

Выводы

1. Многолетние травы, изучаемые в качестве фмтомелиорантоз люцерна, клевер розовый, кострец безостый), положительно влияли а увеличение содержания гумуса в почве. Использование фитомеяио-антов в течение шести лет повышало содержание гумуса в почве по равнению с использованием их в течение трех лет на 0,23, 0,27

0,34 %.

2. На четвертый год после распашки фитомелиорантов содержание умуса оставалось на 0,18-0,32 % выше, чем в старопахотной почве.

3. Использование в качестве фитомелиорантов многолетних бобо-ых трав заметно улучшало азотный и фосфорный режимы почвы по равнению со злаковыми травами. Преимущества шестилетнего срока спользования фитомелиорантов по сравнению с трехлетним сроком

этом отношении не отмечены.

4. Наименьшая плотность почвы была после люцерны на второй и ретий годы после ее распашки. Важное преимущество люцерны перед ругими фитомеяиорантами заключалось в снижении плотности почвы

а 0,08-0,10 г/см3 в глубоких пахотных и подпахотных слоях, где не-озможно"механическое разрыхление почвообрабатывающими орудиями.

На четвертый год после распашки различия в плотности почвы по ариантам практически выравнивались.

5. При применении всех изучаемых многолетних трав в качестве итомелиорантов отмечено повышение содержания агрономически цен-ых агрегатов на 2,4-5,2 %. После люцерны структурное состояние очвы было лучше, чем после клевера.

6. Применение фитомелиорантов повышало сумму поглощенных ос-ований с 30 до 33-37 мг-экв на 100 г почвы. Наибольшее увеличение оглощенных оснований отмечено после применения бобовых трав шес-илетнего срока использования. Содержание обменного кальция уве-ичилось на 3,7-1в %.

7. Кукуруза в первый и второй годы после люцерны расходовала лагу более продуктивно, чем после других фитомелиорантов. Коэффи-иент водопотребления был на 2,9-3,5 м3/т ниже, чем после клевера,

на 5,2-13,0 м3/т ниже, чем после костреца безостого.

8. Наивысшая урожайность зеленой массы с початками кукурузы олучена на второй год после распашки фитомелиорантов, После лю~

церны урожайность кукурузы была в этом году выше, чем после костреца безостого я клевера розового, на 9,9-26,0 и 6,5-23,3 %. На четвертый год после распашки фитомелиорантов урожайность кукурузы была выше, чем на старопахотной почве, на 36,1-38,1 %,

9. Из всех изучаемых культур наиболее эффективным фитрмелио-рантом с энергетической точки зрения оказалась люцерна. Энергетическая эффективность, рассчитанная как по урожайности последующей культуры, так и по увеличению гумуса в почве, после люцерны была на 0,7-2,5 единицы выше, чем после клевера, и на 1,52,9 единицы выше, чем после костреца безостого.

Рекомендации производству

Для коренного улучшения малогумусных орошаемых черноземов с целью увеличения гумуса и суммы поглощенных оснований в почве можно с успехом применять в качестве фитомелиорантов люцерну и кострец безостый при шестилетнем их использовании.

С целью разрыхления подпахотного горизонта необходимо использовать как трех-, так и шестилетние посевы люцерны - в зависимост] от степени уплотнения почвогрунта.

Для улучшения пищевого режима почв при отсутствии минеральных удобрений целесообразно использовать в течение трех лет бобовые многолетние травы (клевер, люцерну).

Это позволяет не только сократить затраты на мелиорацию, но и ускорить восстановление плодородия орошаемых земель.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Предшественники кукурузы // Селекция, семеноводство, технология возделывания и переработки сорго и кукурузы: Сб. науч. ра> бот / НПО "Саратовсорго". Саратов: Изд-во Сарат. гос. с.-х. акад. 1996. С. 78-83 (в соавторстве).

2. Роль многолетних трав как предшественника кукурузы при оро шении // Проблемы земледелия в Поволжье: Сб. науч. работ. Саратов Сарат. гос. с.-х. акад., 1996. С. 21-26.(в соавторстве).

3. Биологические ресурсы воспроизводства плодородия обыкновен ных черноземов Саратовского Правобережья // Проблемы земледелия

в Поволжье: Сб. науч. работ. Саратов: Изд-во Сарат. гос. с.-х. акад., 1996. С. 100-104 (в соавторстве).

4. Плодородие почвы и урожайность орошаемой кукурузы, возделываемой по многолетним травам // Молодые ученые Саратова — агропромышленному комплексу Поволжья: Сб. науч. работ. Саратов: Изд-во Сарат. гос. с.-х. акад., 1997. С. 165—170.

5. Агроэкологические аспекты почвенного плодородия под орошаемой кукурузой после многолетних трав // Тезисы междунар. науч. конф. «Развитие научного наследия академика Н. И. Вавилова». Саратов: Изд-во Сарат. гос. с.-х. акад., 1997. С. 52—54 (в соавторстве).

Подписано в печать 15.04.98. Формат 60X84 1/16. Печ. л. 1,25. Тираж 100. Заказ 13.

Издательство Саратовской государственной сельскохозяйственной академии 410600, Театральная пл., 1.