Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Мелиоративные приемы повышения урожайности многолетних трав и плодородия почвы при залужении лиманов Заволжья

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Мелиоративные приемы повышения урожайности многолетних трав и плодородия почвы при залужении лиманов Заволжья"

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации

Саратовская государственная сельскохозяйственная академия имени Н. И. Вавилова

й"6 од

^ ^ ФЕВ 1938 На пРавах рукописи

ЕРМИЛОВ Владимир Павлович

МЕЛИОРАТИВНЫЕ ПРИЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ И ПЛОДОРОДИЯ почвы ПРИ ЗАЛУЖЕНИИ ЛИМАНОВ ЗАВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.02 — сельскохозяйственная мелиорация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов— 1997

Работа выполнена в Саратовской государственной сельскохозяйственной академии им. Н. И. Вавилова.

Научные руководители — доктор сельскохозяйственных наук, и. о. профессора Б. И. ТУКТАРОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ст. научный сотрудник С. Н. КОСОЛА-

пов.

Официальные оппоненты — заслуженный деятель науки РФ, академик ААО, РЭО и МАН, доктор географических наук, профессор МОСИЕНКО Н. А., доктор сельскохозяйственных наук ХОХЛОВ А. И.

Ведущее предприятие — НИИСХ Юго-Востока НПО

ГТлпАттт ггчч

в _______ ______ _______________________г_________ _______

К. 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

1998 г.

Ученый секрерать специализированного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

А. И. ЗАВАРЗИН

ОБВД ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лиманное орошение в степных и полупустынных районах Саратовского Заволжья обеспечивает стабильное производство кормов при малых энергетических затратах. Современное развитие лиманного орошения, а именно строительство крупных многоярусных систем лиманов, подпитываемых по оросительно-обводнительным каналам из рек и водохранилищ, позволяет создать устойчивое производство кормов, но наряду с этим влияет на мелиоративное состояние почв. Поэтому главной проблемой эффективного использования земель с лиманным орошением является внедрение научно обоснованной системы земледелия с управляемым водным режимом почвы и выращиванием в составе севооборота адаптивных и высокопродуктивных культур, что обеспечивает повышение плодородия почв и гарантированное производство высоких урожаев кормов. Одно из основных звеньев этой проблемы - залужение лиманов многолетними травами, например, кострецом безостым, позволяющее в течение 4-6 лет создать устойчивое производство ценных и дешевых кормов и способствующее улучшению экологомелиоративного состояния орошаемых земель.

Изучению данной проблемы посвящена тема диссертационной работы.

Пель и задачи исследования. Цель научной работы состояла в разработке основных мелиоративных приемов технологии выращивания планируемых урожаев костреца безостого в условиях лиманного орошения Заволжья.

Цель определяла следующие задачи:

1. Разработать оптимальные нормы затопления костреца безостого, обеспечивающие экологическую устойчивость и высокую урожайность многолетних трав.

2. Изучить изменение мелиоративного состояния и плодородия почвы под влиянием лиманного орошения.

3. Установить экологически обоснованные нормы минеральных удобрений для выращивания многолетних трав на лиманах.

4. Изучить особенности формирования урожая костреца безостого в условиях лиманного орошения и установить модель посевов различной продуктивности.

5. Определить биоэнергетическую эффективность выращивания многолетних трав в условиях лиманного орошения.

Научная новизна. Впервые на новых инженерных диманах Заволжья разработаны главные элементы технологии выращивания многолетних трав на основе влаго- и ресурсосбережения, применения обоснованных норм удобрений, получения экологически чистой кормовой продукции и повышения плодородия орошаемых почв.

Установлены оптимальная норма и продолжительность затопления костреца безостого при весеннем подпитывании лиманов. Определены экологически обоснованная норма минеральных удобрений, выноо и коэффициенты использования элементов питания при выращивании многолетних злаковых трав. Определены особенности формирования фитоценоза лиманов при их залужении.

Новым подходом к решению данной проблемы явились оптимизация регулируемых факторов - норм затопления и удобрений, установление функциональной связи между урожаем и основными технологическими приемами.

Практическая ценность работы. Разработаны и предложены производству мелиоративные приемы по дальнейшей интенсификации производства кормов и улучшению плодородия почвы, обеспечивающие получение урожайности сена 5-5,5 т/га, экологически чистых кормов, а также рациональное использование водных ресурсов и удобрений. Создана модель посевов костреца безостого для достижения планируемой урожайности в зависимости от регулирования норм затопления и удобрений.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка и внедрение результатов исследований проводились в 1988-1990 гг, на 3-й очереди Новоузенской системы лиманного орошения, расположенной на территории АОПЗ "Алтайский" Новоузенского района Саратовской области, с ежегодной площадью 303 га.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научно-производственных конференциях Саратовской 1СХА им. Н.И. Вавилова (1991, 1995, 1996 гг.) и районном совещании по мелиорации в г. Новоузенске (1989-1991 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научных статьи и практические рекомендации (5 в соавторстве) по использованию лиманов.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит [з введения, семи глав, выводов и рекомендаций производству, спис-;а использованной литературы и приложений; изложена на 151 страни-16, включает 38 таблиц, II рисунков, библиографию из 214 наимено-шний, в том числе 4 иностранных.

СОДЕРШШЕ РАБОТЫ

Условия, схема и методика полевого опыта

Экспериментальная часть работы выполнялась в 1987-1990 гг. в ЮПЗ "Алгайский"Новоузенского района Саратовской области на Ново-^зенской системе лиманного орошения (лиман Большой), принятой в эксплуатацию в 1983-1984 гг.

Почвы лимана светло-каштановые, тяжелосуглинистые, количество стмуса (по Тюрину и Кононовой) в пахотном горизонте 1,68-2,53 %, зодержание нитратного азота - 9-15 мг в I кг почвы, подвижного фосфора - 2 2-2 6 мг, обменного кайия - 430-590 мг. Реакция почвенного раствора - слабощелочная (pH = 7,10-8,60).

Светло-каштановые почвы засолены водорастворимыми солями в слабой и средней степени. По глубине солевого горизонта они преимущественно солончаковатые. Тил засоления - хлоридно-сульфатный.

Климат района засушливый, резко континентальный, среднегодовое количество осадков 255 ш, за вегетационный период выпадает 99 мм. Запас продуктивной влаги в метровом слое почвы весной к моменту посева составляет 100-125 мм. Суша активных температур (выше Ю °С) 3000-3200 °С, продолжительность безморозного периода 150 дней.

По погодным условиям годы исследований были: 1987 - острозасушливым, 1988 - среднезасушливым, 1989-1990 - средневлажными. Варьирование погодных условий позволяет оценивать рост и развитие растений с учетом широкого диапазона факторов внешней среды.

Полевые опыты закладывались по двухфакторной схеме в течение 4 лет на участке с выравненным рельефом и однородным почвенным покровом. Были.испытаны нормы затопления, рассчитанные на различные глубину увлажнения почвы и влагообеспечение растений, и на их фоне определены эффективные и эколого обоснованные нормы минеральных удобрений при выращивании многолетних злаковых трав (костреца безостого) - по следующей схеме.

Норма затоп-! Глубина ув- !_______________Но£ма 1д£бдений_________________

ления, !лажнения

!

І

м3/га !-почвы’ м

т Т

кг д.в. на I га |на планируемую уро-;жайность сена, т/га

2500 1,5 Контроль -

3000 1,8 ■И 36 3

3500 2,1 %5 4

4000 2,4 Л93Р36 5

*121Р65 6

Постоянные площадки с различными режимами затопления были зафиксированы по профилю лимана путем нивелирования. Полевые опыты закладывались методом расщепленных делянок в 4-кратной повторности с площадью делянок первого порядка 1600 м2, второго - 100 м2.

Минеральные удобрения вносились во время перехода среднесуточной температуры воздуха через +15 °С в период летне-осеннего кущения и побегообразования злаков.

В процессе изучения роста и развития растений проводились фенологические наблюдения, учет густоты стояния растений, определялись динамика прироста в высоту, нарастание площади листовой поверхности, динамика влажности и пищевого режима почвы, ботанический состав травостоя костреца безостого, урожайность и : качество сена.

Определялись также содержание углеводов в корнях костреца безостого в зависимости от режимов затопления, экологическая безопасность корма при оптимизации режимов затопления и норм удобрений.

Биоэнергетическая эффективность производства кормов при залу-жении и использовании лиманов выявлялась расчетно-нормативным методом по технологическим картам и методике ВАСХНИЛ (1989 г.).

Экспериментальные данные обрабатывались математическими методами дисперсионного (Б.А. Доспехов, 1985) и корреляционного анализов на ЭШ ЕС 1060 в ВЦ СГСХА и на компьютере РС 486.

Закладка опыта, проведение всех наблюдений и учетов выполнялись в полном соответствии с методиками полевых опытов Доспехова (1985 г.) и ВЙШ кормов игл. В.Р. Вильямса (1983 г.).

Агротехника возделывания костреца безостого соответствовала

интенсивной технологии, применяемой в условиях лиманного орошения, и предусматривала разовое весеннее влагозарядковое накопление влаги в почве и рациональное ее использование для повышения урожая.

Объект исследования: кострец безостый сорта Балашовскяй местный для полевого травосеяния.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

I. Режим затопления и водный режим почвы на лиманах при залужении многолетними травами

Создание благоприятных условий произрастания многолетних трав (костреца безостого) и формирование максимального урожая на лиманах возможны при полном насыщении почвы водой с последующим своевременным освобождением от нее до наступления критической для трав среднесуточной температуры воздуха.

Подпитывание лиманов по каналу проводится в первой и второй декаде апреля (16.04-19.04), что совпадает с наступлением среднесуточной температуры воздуха 5-10 °С (габл. I). Впитывание разных оросительных норм по оттаявшей почве происходит с различным интервалом в течение 10-29 суток при суше положительных температур в этот период 116-439 °С. Оптимальная для многолетних злаковых трав норма лиманного орошения - 3000-3500 м3/га, она полностью насыщает 2-метровый слой почвы за 16-22 .дня с суммой положительных температур 192-280 °С. Число дней с критической для роста и развития многолетних трав температурой воздуха выше +15 °С не превышает 4-6. Увеличение нормы затопления до 4000 м3/га приводит к увеличению продолжительности затопления и подавлению ростовых процессов. При подаче воды в более поздние сроки во избежание отрицательного действия высоких температур воздуха на ростовые процессы растений необходимо снизить оросительную норму, что позволит не только создать благоприятные условия влажности почвы, но и учитывать их потребность в тепле, повысить способность выживания в данной экологической среде.

Различные режимы затопления изменяют влажность почвы к уровень обеспечения подвижной влагой в течение всей вегетации многолетних трав и, в особенности, в период выметывания и начала цветения трав, когда интенсивно накапливается биомасса (табл. 2).

Таблица I

Режим затопления сеяных многолетних трав в зависимости от величины оросительной нормы

Норма затод- !Кол-во .'Сумма положитель-!Кол-во дней со средне-лонна ,,3/па -'дней за- !ных температур, .'суточной температурой ления, м/га ,тошент I 0С !вРЗДКа,_0£ _____

| I { >10 °С "I" > 15 °С

2500 10 116 8 I

3000 16 192 12 4

3500 22 , 280 16 6

4000 29 439 23 9

Таблица 2

Изменение влажности почвы в зависимости от нормы затопления многолетних трав

Норма затопления, м3/га ! Слой !почвы, ! м 1 ! _Влажность_почвыл. % от_НВ ! куще-~! трубко-! выметы-! нача'ло-!ние !вание !вание !цвете-! ! ! !ния ..'Показатель .'влагообеспе !ченности I

2500 0-0,5 96 80 70 61 2,9

0,5-1,0 123 106 92 83

3000 0-0,5 102 93 81 67 3,5

0,5-1,0 131 116 103 89

3500 0-0,5 108 102 92 76 3,7

0,5-1,0 132 126 114 97

4000 0-0,5 115 96 85 4,1

0,5-1,О 132 121 107

При затоплении оросительной нормой 2500 м3/га к этому периоду уже ощущается недостаточное снабжение растений влагой: влажность верхнего корнеобитаемого слоя (0-0,5 м) снижается до 70-61 % НВ, во втором полуметре она близка к НВ за счет подпора близлежащих на глубине 1,2-1,4 м грунтовых вод.

Лучшее снабжение растений влагой создается при затоплении нор-юй от 3000 до 3500 м3/га. При этом влажность полуметрового слоя I фазе выметывания метелки равна 92 % НВ и в начале цветения -6 % НВ. Показатель влагообеслеченности растений в период их труб-ювания согласно формуле Н.В. Вова (1956 г.) повышается с 2,9 до 1,5-3,7.

Экологическая устойчивость и содержание углеводов в корнях остреца безостого. В условиях лиманного орошения накопление за-асных углеводов в корневой массе многолетних трав в значительной юре определяет устойчивость их к вымоканию в период весеннего за-опления, а также способствует образованию вегетативных побегов.

Исследование состояния углеводного обмена в растении показало, то наибольшее содержание углеводов было во время ухода злаков под иму (19,4-20,4 % от массы сухого вещества) и весной, после затоп-[ения и впитывания воды (15,6-16,4 %). Соотношение углеводов и зота также было выше осенью (16,6-17,6 : I) и весной (11,5-13,4:1). I условиях применения повышенной или уменьшенной нормы затопления ти показатели снижаются.

2. Влияние норм затопления на мелиоративное состояние лиманов

На ярусах Новоузенской системы лиманов, орошаемых посредством одачи воды по каналу из реки М. Узень, отсутствует влияние таких акторов, как естественная дренированность и гидростатическое дей-твие водохранилища, и мелиоративное состояние почв зависит только т нормы затопления. При ежегодном орошении нормой, не превышавши 2500-3500 м3/га, происходит опреснение почвогрунтов. Глубина пресненного слоя почвы опускается при норме затопления 2500 м3/га

0,35 до 0,8-1,0 м, а при норме 3500 м3/га - до 1,2-1,4 м. Кон-;ентрация солей в метровом слое почвы снижается соответственно с 1,54 до 0,24 и 0,13 %, а во втором метре почвы с 2,14 до 1,63 и 1,60 % (табл. 3).

В составе солей также происходят определенные изменения. Суль-аты натрия, преобладающие в почвенном растворе, при орошении вы-ываются нисходящим потоком воды за пределы двухметрового слоя, замен, в особенности в нижних слоях почвы, появляются хлориды.

Это указывает на близость корнеобитаемому слою почв грунтовых вод с хлоридно-сульфатной минерализацией.

Таблица 3

Изменение солевого состава и плодородия почвы после 5 лет лиманного орошения

Норма

лиман-

ного

ороше-

ния,

м3/га

Глубина, м

Плот-

ный

оста-

ток,

%

Поглощенные ^снования _

всего,) в

МГ-ЭКВ)Т.Ч.

на ;Яа. 100 г і %

ПОЧВЫ і

Плодородие ПОЧВЫ

Тгрануяо- ТгумусовыйТсодержа-

!метричес-!горизонт, !кий сос- ! м !тав (фра-!

!кции !

ние гумуса, %

I _ і _ _ I

Неоро- 0-0,1 0,098 27,79 5,1 47,6 0,25-0,27 2,0

шаемая светло- кашта- новая солон- цеватая почва 0,25-0,35 0,108 0,6-0,7 0,400 0,9-1,0 1,558 I,4-1,5 2,024 1,9-2,0 2,258 33,78 17,2 49,7 0,6

2500 0-0,2 0,125 27,80 13,6 50,5 0,30-0,36 2,21

0,2-0,4 0,190 27,65 24,0 54,2 1,66

0,4-0,6 0,273 28,75 25,2 57,5 1,01

0,8-1,0 0,370 58,0

1,2-1,4 1,238 50,0

I,8-2,0 1,542 44,5

3500 0-0,2 0,089 27,8 13,8 70,0 0,32-0,38 2,39

0,2-0,4 0,085 29,0 18,9 60,8 1,74

0,4-0,6 0,126 26,0 27,9 62,4 1,50

0,8-1,0 0,209

1,2-1,4 0,486

I,8-2,0 0,723

Положительная сторона влияния орошения на новых распаханных лиманах - увеличение мощности гумусового горизонта и содержания гумуса в почве. Мощность гумусового горизонта увеличивается с 25 до 30-32 см, или на 5-7 см, по сравнению с неорошаемым участком. Лиманное орошение и возделывание многолетних трав способст-

вуют обогащению почвы органическим веществом и повышению содержания гумуса в пахотном слое почвы с 2,0 до 2,21-2,39 %.

К отрицательной стороне влияния орошения относится то, что в гранулометрическом составе почвы происходит увеличение илистой фракции (размер <0,01 мм). Это говорит об ухудшении структуры и водопроницаемости орошаемых почв.

Появление неблагоприятных качеств структуры почвы при орошении новых распаханных лиманов вызывает необходимость улучшения плодородия почвы путем периодического применения агрохимических мелиорантов (например, гипса).

3. Питательный режим почвы и растений '

При выращивании сеяных многолетних трав на лиманах Заволжья в начале вегетации в связи с затоплением складываются неблагоприятные условия питательного режима, ухудшается аэрация и подавляются нитрификационные процессы. При подаче оросительной нормы 3000-3500 м3/га этот период длится до начала трубкования растений, т.е. 25-30 дней. Анаэробиозис тем длиннее, чем больше норма затопления.

Аэробиозис, улучшающий питательный режим, наблюдается в период от начала трубкования до начала цветения, в течение 30-35 дней, то есть вплоть до уборки трав на сено, что совпадает с наибольшей интенсивностью роста, развития растений и накопления ими вегетативной массы.

В период кущения многолетних злаковых трав, когда активны побегообразование и развитие корневой системы, увеличение оросительной нормы с 2500 до 4000 м3/га подавляет процессы аэрации и снижает уровень питания (табл. 4).

Избыток влаги и недостаток воздуха значительно уменьшают нит-рификационную способность, содержание нитратов и подвижного фосфора в почве. Эта связь имеет линейную зависимость:

уг = 60,33 - 0,008х (4-= 0,96);

у2 = 23,17 - 0,03х (£.= 0,96);

у3 = 11,59 - 0,0013х (г= 0,96),

где Ур У2> уд - соответственно тарификационная способность поч-

вы (мг/кг), содержание нитратного азота (мг/кг) и подвижного фосфора (мг/кг) в фазе кущения многолетних трав; х - норма затопления, м3/га.

Таблица 4

Питательный режим почвы в течение вегетации.

многолетних злаковых трав в зависимости от режимов затопления лимана, мг/кг, в слое 0-0,3 м (1989-1990 гг.)

Корма за-!________________________ Фаза_______________________________

топления,_кущенид_______________!_т£уоковашш “ выметывания 2

..З/^,, !нитри-Т Т ~!нитри-Т Т 'нитпи-Т ~ I м /га и*-л/п_ !Ро0с!фика-

^ !цион-

!ная !спо-! соб—

НИТРИ'

!фика- ЦЫ/Оо !цион- ! ^

!ная !спо-! соб—

#-ло.

.нитри-РоОс-! фика-°!цион-!ная ! спо-!соб-

р2°5

«м тт ф-т _.'&0£Т£ _Т_ >ДО£Т£ А. -т — >НО£Г£ 1 .Д- « _ 1

2500 43,0 15,4 8,2 40,0 13,3 11,3 22,5 6,4 5,4

3000 33,1 15,1 7,9 41,0 13,7 11,9 32,7 7,1 5,8

3500 31,6 11,6 7,1 41,7 14,3 9,6 38,8 10,7 9,1

4000 27,0 10,1 5,7 44,4 18,1 8,5 39,9 11,2 11,5

Наилучшие условия режима питания в начальный период вегетации многолетних трав складываются на режимах орошения с небольшой нормой затопления (2500-3000 м3/га), при влажности верхнего слоя почвы, равной НВ.

В фазы трубкования и выметывания растений, когда начинается активный рост и накопление биомассы, наиболее благоприятный режим питания обеспечивается нормой 3500-4000 м3/га, что связано с оптимальной влажностью почвы, близкой к наименьшей влагоемкости. Это способствует активизации жизнедеятельности микроорганизмов и химических превращений в почве. При небольших же нормах затопления, в связи с постепенным иссушением верхних слоев почвы, происходит подавление процессов нитрификации.

Применение минеральных удобрений повышает нитрификационную способность почвы и содержание доступных форм азота и фосфора, в особенности на посевах первого и второго годов пользования трав, где количество накопленной корневой органической массы незначительно.

Зависимость показателей плодородия почвы от корм удобрений, применяемых на посевах многолетних злаковых трав, имеет степенной характер и описывается уравнениями:

Уд- = 51,515x5'0774 <ь=0»99>.

у2 = 9,962x5’06773 °’99)’

у3 = 6,335х§'0462 (£=0,90),

где Уд-, у2, Уз - соответственно нитрификационная способность . (мг/кг), содержание в почве Я-ЛОд и Р20с, (мг/кг); Хд-, х2 - соответственно норма внесения азота и фосфора, кг/га.

Экологические условия произрастания трав оказывают значительное влияние на содержание элементов питания в получаемом сене. Этмечены следующие закономерности: цри одинаковой водообеспечен-яости растений содержание азота и фосфора увеличивается соответственно повышению норм удобрений, а при одинаковом фоне удобрений -знижается с увеличением водообеспеченности (табл. 5).

Таблица 5

Влияние удобрений и норм затопления на содержание элементов питания в сене многолетних трав (среднее за 1987-1988 гг.)

1орма за-!Корма удоб-'Содержание, % от сухой массы коэффициент ис-гопяения,!рений, кг ' 1 ~ "

г/га !д.в./га

2500 Л65

3000 3500 4000

3500 Контроль

*36 *65 %3Р36 ^121Р65

п~- • "Г " -р- "! I- -к“ " : ххияъзиьсашгн« & • р

1,79 0,20 2,61 24 —

1,65 0,19 2,36 31 —

1,54 0,18 2,33 35 —

1,49 0,17 2,25 30 —

1,11 0,18 1,64 — —

1,46 0,18 2,20 38 —

1,54 0,18 2,33 35 -

1,79 0,19 2,60 33 9,1

1,81 0,21 2,83 27 6,0

Применение возрастающих норм минеральных удобрений снижает коэффициенты использования азота и фосфора. Вынос питательных веществ урожаем на I т сена составляет: без использования удобрений - азота 13-14 кг, фосфора 1,9-2,0 кг, калия 21-22 кг, с удобрениями - азота 15-16 кг, фосфора 2,0-2,1 кг, калия 24-25 кг.

4. Структура посевов многолетних трав

Развитие кострепа безостого. На лиманах Заволжья сеяные многолетние травы, такие, как кострец безостый, формируют укосную спелость с начала перехода среднесуточной температуры воздуха +15 °С до фазы выметывания - колошения 51-55 дней, а до фазы цветения - 6873 дня. При увеличении водной нагрузки до 4000 м3/га отрастание и начало кущения трав задерживаются на 1-2 дня и удлиняется на 3-4 дня период их вегетации. Внесение удобрений для дополнительного питания растений стимулирует развитие и удлиняет период вегетации на 1-3 дня. Сумма положительных температур от начала отрастания до полного выметывания - колошения составляет 706-766 °С, а при проведении уборки, в фазе начала цветения, этот показатель достигает 1041-1154 °С.

Формирование титоивноза лиманов при их задуженки. Повышение нормы затопления при за лужении лиманов до оптимального уровня способствует вегетативному размножению сеяных злаков и созданию благоприятного фитоценоза лиманов. Однако увеличение водной нагрузки не только способствует вегетативному размножению костреца безостого, но и внедрению в агрофитоценоз и распространению других корневищных злаков природного экотипа - пырея ползучего и бекмании обыкновенной, которые лучше приспособлены к засушливой зоне.

Создание благоприятных условий, в частности, увлажнения почвы путем повышения нормы затопления с 2500 до 3500 м3/га без удобрений ведет к незначительному увеличению числа злаков с 620 до 720 шт./м2, или на 16 /2, а с использованием азотно-фосфорных удобрений - до 926-1075 шт./м2, или в 1,5 раза.

Плотность злакового травостоя при залужении лиманов кострецом безостым находится в тесной взаимосвязи с регулируемыми факторами среды: .

у = 137,9 + 0,181X3; + 2,20x2 (1>= °'97)*

О

где у - число побегов злаков, шт./м ; Х£ - норма затопления, м3/га (2500-3500); х2 - норма азота удобрений, кг/га (1-120).

Оптимальная обеспеченность почвы и растений влагой и питательными веществами повышает количество генеративных и вегетативных побегов, изменяет их и способствует увеличению вегетативно удлиненных побегов в травостое с 62 до 72 %.

Прирост травостоя и йитоклимат посевов костреца безостого. Динамика роста стеблей как основы создаваемой биомассы урожая скачкообразная. В фазы отрастания, кущения и трубкования прирост стеблей замедленный, не превышает I,0-1,1 см в сутки с общей еысо-той травостоя 40-45 см. В период от трубкования до выметывания метелок интенсивность роста увеличивается: прирост стеблей равен 2,2-2,4 см в сутки, высота стеблей достигает 80-95 см. После выметывания и колошения злаков рост стеблей замедляется до 0,7-0,9 см в сутки. Высота травостоя в начале цветения злаков при оптимальном их обеспечении питанием и влагой устанавливается в пределах 108-110 см. В период от выметывания до начала цветения наряду с замедлением вегетативного удлинения злаков происходит утолщение стеблей, что является одним из ведущих показателей увеличения массы стебля и урожая в целом. Толщина генеративных побегов злаков в фазе выметывания - начала цветения увеличивается с 3,4-3,7 до 3,9—4,3 мм.

Высота злакового травостоя к уборке находится в тесной зави-зимости от регулируемых факторов среды:

у = 37,72 + 0,016x2 + 0,16х2 (ь = 0,91),

?де у - высота травостоя, см; - норма затопления, м3/га (25003500); х2 - норма азота удобрений, кг/га (1-120).

Формирование листовой поверхности злакового травостоя идет с ?ой же тенденцией, что и рост стеблей. Максимальная фотосинтети-[еская поверхность листьев образуется к началу цветения трав и в гсловиях достаточного обеспечения растений влагой и питанием, она

О

юстигает 44 тыс. м /га.

Площадь листьев травостоя находится в тесной зависимости от |беспеченности растений влагой и питанием:

у =-20,67 + 0,014Х| + 0,114x2 (ъ= 0,95),

где у - площадь листьев, тыс. м^/га;х^ - норма затопления, м3/га; х2 - норма азота удобрений, кг/га (1-120).

Фотосинтетический потенциал многолетних трав достигает своей

р

максимальной величины (1,3-1,5 тыс. м /га) в условиях оптимального режима затопления, т.е. при норме 3500 м3/га и внесении азотных удобрений.

Накопление -урожая и модель пропуктивности посевов многолетних злаковых трав. Накопление урожая трав более интенсивно проходит в условиях затопления нормой 3500 м3/га и понижается как при умень шении оросительной нормы до 2500 м3/га, так и повышении ее до 4000 м3/га. Однако оптимальное увлажнение почвы, но без внесения удобрений, не дает значительного эффекта, и интенсивность накопления биомассы повышается с использованием в качестве подкормки азотно-фосфорных удобрений. Устанавливается закономерность: чем больше дополнительное минеральное питание и оптимальнее обеспечение влагой, тем интенсивнее накапливается масса урожая.

Применение различных режимов влажности почвы и питания позволило установить модель посевов многолетних злаковых трав различной продуктивности в условиях лиманного орошения (табл. 6).

Таблица 6

Модель посевов многолетних злаковых трав различной продуктивности при лиманном орошении

Показа- !__________________Урожа^ностЬд. т/га________,___________

_____^.б-з.о^.о-з.б^.б-^.ои.й-^.би.б-б.й^.ё-б.б^.б-б.й

Плотность побегов злаков, шт./ы^

Высота побегов, см

Сухая масса I стебля, г

ФП посева, тыс.

р

м /га*дн.

600 675 750 825 910 1000 1050

74

80 86 92 100 НО 118

0,46 0,49 0,51 0,53 0,53 0,53 0,54

540 630 753 840 960 1155 1380

Продолжение табл. 6

1оказа- !______^______________^о®йност£,_т/г&________________________

_ Л,5-1,0!3,£-Л,1.,3,5-4,0!4,0-4,5!4,5-5,£!5,0-5,515,6-6,0

1ХОД гна на тыс. ФП,

? 5,1 5,2 5,1 5,0 4,9 4,5 4,2

ющадь

ютьев,

КЗ.

2/га 18,0 21,0 24,5 28,0 32,0 38,5 46,0

Достижение планируемого урожая сена возможно при использовали! комплекса регулируемых агротехнических, агрохимических, агро-злиоративных приемов, обеспечивающих оптимальные фотометрические эказатели посевов и эффективность усвоения солнечной энергии, панируемый урожай сена 5 т/га можно получить только при оптималь-эй структуре посевов в период уборки трав, которая включает в эбя плотность побегов злаков 950-1000 шт./м2, их высоту 10035 см, площадь листовой поверхности, аккумулирующей солнечную яергию, 32-35 тыс. м^/га. Изменение этих показателей вызывает от-ганение величины урожая сена от планируемой, которое может быть сражено в виде математической связи:

у = -1,626 + 0,0029х1 + 0,0375x2 (г,а °»">»

не у - урожайность сена, т/га; Х2 - плотность побегов злаков, г./м^; х2 - высота побегов, см.

5. Продуктивность лиманов при их залужении и оптимизации минерального питания и режима влажности почв

Формирование урожая многолетних злаковых трав находится в есной связи с оптимизацией основных факторов среды растений -ровня влажности почвы и питания (табл. 7).

При затоплении небольшой нормой (2500 м3/га) не обеспечива-гся оптимальное увлажнение почвы к нерационально используются добрения на накопление урожая.

Таблица 7

Урожайность сена многолетних злаковых трав в зависимости от режимов затопления и норм удобрений, т/га (среднее за 1988-1990 гг.)

Норма затон-(________Ноша_уао^р£нийА кг_ддв.дУ.£а________________

ления, м3/га !контроль ! 1 г % | '65 ; %Р36 | *ШР65

2500 2,79 3,30 3,64 3,88 3,95

3000 3,51 4,08 4,45 4,74 4,87

3500 3,91 4,59 5,07 5,50 5,74

4000 3,80 4,27 4,67 4,86 5,06

НСР05 - 0,23

Улучшение увлажнения почвы значительно поднимает урожайность трав. Оросительной нормой, обеспечивающей стабильность высоких урожаев сена, является норма 3500 мэ/га. Она позволяет сформиро-ровать урожайность трав без применения удобрений 3,9 т/га, а с удобрениями (рациональной нормой Яцд) - 5,0 т/га и (повышенной нормой ^Х21Р65^ т/га*

Отдача удобрений на создание I кг дополнительного урожая сена при оптимальных нормах составляет 18 кг, при повышенных норма: удобрений - всего 9-12 кг.

Увеличение нормы затопления до 4000 м3/га ведет к подавлению ростовых процессов, снижению урожая и малоэффективному использованию внесенных удобрений.

Экологически обоснованной и эффективной нормой удобрений при ежегодной подкормке многолетних злаковых трав является норма, не превышающая кг д.в./га.

Планирование величины урожайности сена при выращивании костреца безостого на лиманах возможно с учетом применения различных режимов и норм минеральных удобрений. Этот показатель можно выразит: в виде математической связи:

у = -0,288 + 0,00ПХ| + О.ОПбх^ (% = 0,98),

где у - урожайность сена, т/га; Х£ - норма затопления, м3/га (2501 3500); х2 - норма азота удобрений, кг/га (1-120).

Водопотребление многолетних злаковых трав. Эффективность использования оросительной воды при выращивании урожая сена трав в условиях засушливой зоны лиманного орошения прежде всего зависит от применяемых норм затопления и удобрений.

Технология выращивания многолетних злаковых трав на лиманах с проведением затопления нормой 3000-3500 м3/га и подкормкой удобрениями в норме #05 кг на I кг способствует наибольшей оптимизации условий водного и минерального питания, получению на I кг удобрений до 15-18 кг сена и снижению затрат оросительной воды на I т урожая сена 670-690 м3.

Увеличение норм удобрений и водной нагрузки ведет к снижению эффективности использования удобрений, оросительной воды и ухудшению эколого-мелиоративного состояния лиманного земледелия.

Затраты оросительной воды на создание I т урожая сена при выращивании многолетних злаковых трав можно прогнозировать при определенном уровне регулируемых факторов среды:

у = 381,8 + 0,222хт - 3,017х2 (& = 0,93),

где у - затраты оросительной воды, м3/га; х^- - норма затопления, м3/га (2500-4000); х2 - норма азота удобрений, кг/га (1-120).

Питательная пенноетъ и качество корма. Питательная ценность кормов определяется прежде всего экологическими условиями выращивания. Увеличение водной нагрузки при возделывании многолетних злаковых трав на лимане вызывает снижение содержания показателей питательной ценности корма: протеина, каротина, минеральных элементов, а также кормовых единиц в кормовой массе сена (табл. 8). Качество сена снижается с 1-2-го до 3-го класса.

Использование минеральных удобрений повышает качество кормовой продукции, обеспечивает сбалансированное содержание перевари-мого протеина и каротина в кормовой единице, улучшает аминокислотный состав кормов, особенно незаменимых - лизина, треонина и триптофана, на 7 %.

Экологическая безопасность корма. Внесение азотных удобрений и улучшение водного режима почвы при возделывании многолетних трав стимулируют рост растений и повышают в них содержание протеина к каротина, но вызывают накопление неиспользованного нитратного азота, ухудшение качества корма и экологической среды. Поро-

говый уровень содержания нитратов в сене (ЦДК = 500 мг/кг) зависит от оптимизации норм затопления и удобрений (табл. 9).

Таблица 8

Качество сена многолетних трав в зависимости от норм удобрений и режимов затопления лимана

Норма за-!Норма !________Содержание в I £Г_С£на_____________!Содержание

топления,!удобре-!перева- !каро-!„ ~ пя !кормовых~ !переваримо-Зда !ний, ,кг!римого !тина,!•!единиц, кг !го протеина

і і г і і і і ! г

2500 ^65 53,6 18,4 75,2 0,47 114

3000 II 49,7 15,7 75,5 0,47 106

3500 II 48,3 14,8 75,3 0,47 103

4000 11 47,6 14,4 70,1 0,46 103

3500 Контроль 42,1 10,8 71,2 0,46 92

'^36 46,6 14,2 75,2 0,47 99

%5 48,3 14,8 75,3 0,47 103

%3Р36 52,8 18,0 74,0 0,47 112

%21Р65 54,1 20,5 74,8 0,47 115 Таблица 9

Накопление нитратов, мг/кг, в сене многолетних злаковых трав в зависимости от норм удобрений и затопления лимана

Норма затопления,

м3/га

__________Норма_УІоб^ений^ кгтдАв^га________

контроль , і

*36 • % | %Р36 і »І2ІР65

451 683 689 811

442 476 538 762

415 475 522 632

365 410 498 530

2500

3000

3500

4000

362

355

342

330

При затоплении многолетних трав небольшой нормой (2500 м3/га) пороговая концентрация нитратов в кормах создается при внесении азотных удобрений более Ядц кг/га, а оптимальной нормой (30003500 м3/га) - при норме более Лг65 кг/га. Следовательно, планируя урожайность, необходимо прогнозировать накопление нитратов в кормах с учетом применения того или иного режима затопления и норм азотных удобрений:

18

у = 664,2 - 0,09х| + 2,08x2 (ь = 0,88),

де у - содержание нитратов в сене, мг/кг; Х| - норма затопления, 3/га (2500-4000); х2 - норма азота удобрений, кг д.в./га.

6. Биоэнергетическая эффективность кормов - при залужении и использовании лиманов

Биоэнергетическая оценка системы земледелия и технологий воз-елывания сельскохозяйственных культур полнее отражает механизм черго- к массообмена в агроэкосистеме.

Возделывание кормовых культур в условиях лиманного орошения эебует определенных энергозатрат. Величина последних прежде всего ївисит от норм затопления и вносимых удобрений (табл. 10).

Максимальное количество биоэнергии (44-45 ГДж/га) накапяивает-г при оптимальном для трав режиме затопления нормой 3500 м3/га и інеральной подкормке кг д.в./га. При повышении норм затопле-ія с 2500 до 4000 м3/га энергетические затраты увеличиваются соот-їтственно с 12,79 до 15,62 ГДж/га.

Энергетические затраты на производство I т к.ед. наименьшие >и затоплении нормой 3500 м3/га, они составляют 6,16 1]Дж/га и зрзстают как при уменьшении, так и при дальнейшем повышении вод-$ нагрузки. Такова же тенденция накопления обменной энергии на м3 подаваемой оросительной воды.

ВЫВОДЫ

1. Интенсивное использование земель с лиманным орошением в упных оросительных системах с учетом эколого-мелиоративного сос-яния орошаемых почв и природной среда - реальный путь выращивая высоких урожаев продуктивных культур и стабильного производст-

кормов в засушливых юго-восточных районах Заволжья.

2. Залужение лиманов многолетними злаковыми травами (кострецом зостым), 4-5-летнее использование их в составе севооборота ведет Нормированию высоких (до 5-5,5 т/га) урожаев сена, повышению пло-родия почвы и улучшению мелиоративного состояния лиманных почв.

3. На новых степных лиманах, подпитываемых из рек и водохрани-ц, после прохождения весеннего паводка при температуре воздуха [0 °С и быстром нарастании тепла, оптимальнім режимом затопления

г\э

о

Таблица 10

Биоэнергетическая эффективность возделывания многолетних злаковых трав

в условиях лиманного орошения

Корма за-Шорма !Урожай-!Выход Шакопление!Общие энерго-!Энергети- !Обменная !Энергети-топления, Одобрений, .'ность ! к. ед.,! обменной !затраты, !ческие ! энергия на ! чес кая

,.з!кг д.в./га!сена, !т/га 'энергии, !12д/га !затраты на Я м ороси-!эффектив-

м /га ! ! т/га ! !ГДж/га ! !1 т к.ед.,!тельной во-!ность

! 1 _ 1 _ !________________х _____________X £Д1 !ж*. !__________

2500 % 3,64 1,71 32,03 12,79 7,48 12,81 2,50

3000 4,45 2,09 39,16 13,73 6,56 13,05 2,85

3500 5,07 2,38 44,62 14,66 6,16 12,75 3,04

4000 4,67 2,15 41,09 15,62 7,27 10,27 2,15

3500 Контроль 3,91 1,80 34,41 9,46 5,25 9,83 3,64

% 4,59 2,16 40,39 12,34 5,70 11,54 3,27

% 5,07 2,38 44,62 14,66 6,16 12,75 3,04

|Г93Р36 5,50 2,58 48,40 17,39 6,74 13,83 2,78

|;121Р65 5,74 2,70 50,51 19,99 7,40 14,43 2,53

сеяных многолетних трав следует считать оросительную норму 32003500 м3/га в течение 16-22 суток с суммой положительных температур 154-220 °С. Все это обеспечивает впитывание вода в период окончания кущения трав и благоприятные условия водоснабжения в течение всей их вегетации.

4. Затопление лиманов оптимальной нормой и использование многолетних трав в составе севооборота способствуют в течение 4-5 лет снижению концентрации солей в верхнем метровом слое почвы и его опреснению, повышению плодородия почвы, увеличению мощности гумусового горизонта на 5-7 см и содержанию гумуса.

5. При выращивании многолетних трав на лиманах прохождение аэробиозиса в условиях оптимальных норм затопления идет от начала трубкования до начала цветения (30-35 суток), что способствует улучшению питания и повышению интенсивности роста и развития растений. Пониженная норма затопления (2500 м3/га) создает благоприятный для растений уровень питания лишь в начале вегетации трав, а повышенная (4000 м3/га), наоборот, подавляет процессы нитрификации в фазе кущения - трубкования и улучшает агрохимические показатели почвы лишь во второй период вегетации - в фазе выметывания и цветения трав.

6. Наибольшее накопление углеводов в корнях и корневищах злаков (20 %) и их лучшее соотношение с азотом (16-18:1) отмечаются при проведении режима затопления нормой 3000-3500 м3/га. Затопление повышенной нормой (4000 м3/га) ведет к затратам углеводов на дыхание и неоправданному снижению экологической устойчивости растений.

7. Применение минеральных удобрений повышает питательный режим и биологическую активность почвы, что особенно важно для лиманов с первым и вторым годами пользования трав, на которых создалось еще небольшое накопление корневой массы.

8. При повышении норм удобрений снижается коэффициент использования азота и фосфора: при внесении азота малыми нормами О^) он составляет 35-40 %, повышенными (^Х21^ ” 24-29 ПРИ внесении фосфора нормой Р36 - 9-10 %, Р60_70 - 6-8 Вынос элементов питания урожаем равен: азота - 15-16 кг, фосфора - 2 кг, калия -24-25 кг на I т сена.

9. Планируемая урожайность сена 5-5,5 т/га при соблюдении оптимальных значений основных регулируемых факторов среды - вла-

ги и питания - создается в условиях, когда в мае среднесуточная температура воздуха не превышает 14-15 °С, суша осадков - не менее 40-50 мм, относительная влажность воздуха - выше 60 %, а дефицит влажности воздуха - менее 8-9 мб.

10. Увеличение норм затопления с 2500 до 4000 м3/га вызывает снижение питательной ценности корма, а оптимизация минерального питания за счет удобрений повышает качество кормовой продукции, содержание протеина, каротина и незаменимых аминокислот. Экологически обоснованной нормой удобрений при ежегодной подкормке является Я55_7о, что обеспечивает стабильные урожаи сена 5,0 т/га с концентрацией нитратов ниже ЦДК, эффективное использований оросительной воды и сохранение от загрязнения окружающей среды.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В целях интенсификации использования лиманов и производстве кормов с учетом поддержания на высоком уровне плодородия почвы и эколого-мелиоративного состояния лиманных земель необходимо внедрение травяно-пропашной системы лиманного земледелия с выращиванием в течение 4-5 лет в кормовых севооборотах наиболее приспособленного к экологическим условиям лиманов костреца безостого.

2. Для нахождения оптимальных технологических решений и получения планируемых урожаев сена 5 т/га с высоким качеством необходимо проведение весеннего затопления при поступлении среднесуточной температуры воздуха 5-10 °С нормой 3200-3500 м3/га длительностью 16-22 суток с суммой положительных температур 154-220 °С,

•а также применение экологически обоснованных норм азотных удобрений (%5_7о к*1 Д.в./га), с корректировкой режима затопления в условиях поздней подачи воды и нарастания тепла.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

. I. Внимание лиманам // Степные просторы. 1986. К 2. С. 38-39 (в соавторстве).

2, Питательный режим почвы при возделывании многолетних трав в условиях лиманного орошения // Пути повышения эффективности использования сельскохозяйственных земель: Сб. науч. работ. Саратов: Кзд-во гос. с.-х. акад., 1997. С. 192-200. (в соавторстве).

3. Агроэкологическая оценка кормов при выращивании многолет-

их злаковых трав в условиях лиманного орошения // Пути повышения ффекмвности использования сельскохозяйственных земель: Сб. науч. абот. Саратов: Изд-во Сарат. гос. с.-х. акад., 1997. С. 201-205. в соавторстве).

4. Формирование урожая сеяных многолетних трав при лиманном рошеняи // Проблемы орошаемого земледелия: Сб. науч. работ. Са-атов: Изд-во Сарат. гос. с.-х. акад., 1997. С. 170-176. (в соав-орстве).

5. Интенсификация производства кормов на лиманах Саратовской бласти: Рекомендации. Саратов: Изд-во Сарат. гос. с.-х. акад., 997. 44 с. (в соавторстве).

Подп. в печать. 5.01.98. Тираж 100. Печ. л. 1,5. Заказ № I

Формат 60 х 84 1/16.

Издательство Саратовской государственной сельскохозяйственно? академии им. Н.И. Вавилова 410600, Саратов, Театральная пл., I