Приемы освоения солонцов в Западной Сибири и параметры симбиотической азотфиксации у бобовых культур-фитомелиорантов

Скипин, Леонид Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Приемы освоения солонцов в Западной Сибири и параметры симбиотической азотфиксации у бобовых культур-фитомелиорантов
ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Приемы освоения солонцов в Западной Сибири и параметры симбиотической азотфиксации у бобовых культур-фитомелиорантов"

ТЮМЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

РГ5 од

г , На правах рукописи /

¿¿ИЮН 1993

СКИПИН Леонид Николаевич

УДК <531Л 1(12) -н 631.41 (43) + 631.51(58) +631.82 + 576.809.51

ПРИЕМЫ ОСВОЕНИЯ СОЛОНЦОВ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ И ПАРАМЕТРЫ СИМБИОТИЧЕСКОЙ АЗОТФИКСАЦИИ У БОБОВЫХ КУЛЬТУР-ФИТОМЕЛИОРАНТОВ

06.01.01 - общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

тюмень -1998

Работа выполнена в Тюменской государственной сельскохозяйственной академт

Наушый консультант - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.А.Федоткин

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Ситников A.M., доктор биологических наук, профессор Ермолаев О.Т., доктор сельскохозяйственных наук Бородин М.Ф.

Ведущее предприятие - Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северного Зауралья

Защита состоится 18 июня 1998 г. в 10 часов на заседании диссертационного сс вегаД 120.93.01. при Тюменской государственной сельскохозяйственной академии

Адрес: 625003, г.Тюмень,Республики,7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской государствен ной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан 18 мая 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

И.В.Грехова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема повышения плодородия солонцовых почв остается одной из наиболее важных в стране. Её решение применительно к Западной Сибири позволит увеличить производство кормов, улучшить их качество, умень-пить дефицит белка в рационах животных, а также повысить производство зерна. 3 работах Л.В.Березина (1974), К.П. Горшенина (1958), Н.Д.Градобоева (1972), 1.Н.Каретина (1982), В.И.Кирюшина (1974), М.Д.Константинова (1975), П.Г.Ку-[ебакина (1976), А.С. Мигуцкого (1967), Н.В.Орловского (1979), П.С.Панина (1976), 1В.Семендяевой (1981), В.А.Федоткина (1993), В.Х.Яковлева (1988) и др. получи-ш обоснование теоретические и практические вопросы, связанные с освоением со-юнцов применительно к Западной Сибири. Однако учитывая генетические осо-5енности солонцов в различных зонах и даже в пределах определенного региона ¡еобходимо постоянное совершенствование применяемых методов химической и цробиологической мелиорации, землевания, а также комплексного использования IX применительно к конкретным агромелиоративным условиям.

Цель исследований - выявить наиболее эффективные приемы мелиоративного >своения солонцов, обеспечивающие их благоприятные водно-физические и физико-шмические свойства, наибольшую урожайность и белковую продуктивность при «пользовании фиксированного азота в посевах культур-фитомелиорантов.

Задачи исследований: изучить влияние глубоких обработок (безотвальных, фусных и плантажных), а также их совместного действия с мелиорантами на «менение основных водно-физических и физико-химических свойств солонцов; остановить оптимальные нормы землевания и гипсования под посевы многолетних грав и зерновых культур; дать теоретическое обоснование оптимальной глубины )бработки и дозы вносимого мелиоранта с учетом интенсивности оттока продуктов >бменных реакций; сделать сравнительную оценку хода мелиоративного процесса 1а луговых корковых многонатриевых солонцах сульфатно-содового засоления и лалонатриевых нейтральных солонцах; провести сравнение интенсивности оттока :олей на мелиорируемых солонцах в посевах многолетних трав и зерновых культур; ¡ыявить возможности самомелиорации солонцов за счет участия карбоната кальция 1 установить основные параметры, ограничивающие данный процесс; проследить «менение количественного и качественного состава солей в почве и грунтовых юдах под действием гипсования и землевания и сделать экологическую оценку; определить оптимальное содержание в почве кальция и верхний предел 1асыщеннос1и обменным натрием, обеспечивающих формирование максимально нстивного симбиотического аппарата у донника и люцерны; установить влияние сонцентрации различных солей, осмотического давления и рН среды на кизнедеятельность клубеньковых бактерий и макросимбионта; выявить нижний 1редел оптимальной обеспеченности подвижным фосфором гипсованного солонца 1ля максимальной симбиотической азотфиксации; установить возможности тервоначального тестирования клубеньковых бактерий донника и люцерны на :олеустойчивость; определить эффективность спонтанных и заводских штаммов зизобий в посевах донника и люцерны на мелиорированных солонцах; выявить

влияние мелиоративных приемов на изменение роста и развития многолетних тра] и их продуктивность; провести экономическую и энергетическую оценк; мелиоративных приемов.

Научная новизна. Разработаны технологии мелиоративного освоения солонцов северной и южной лесостепи, обеспечивающие устойчивую урожайность сельскохозяйственных культур. На базе многолетних стационарны* опытов изучены процессы рассоления и рассолонцевания, происходящие в солонце под действием землевания, химической, агробиологической мелиораций и их комплексного использования. Впервые на гипсованных солонцах Западной Сибири изучены возможности биологической азотфиксации, установлены основные параметры, определяющие активность симбиоза донника желтого и люцерны синегибридной с ризобиями и их продуктивность. Изучены различные штаммы клубеньковых бактерий донника и люцерны на почвах солонцового комплекса и установлена возможность тестирования их на солеустойчивость в лабораторных условиях.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• закономерности протекания мелиоративных процессов и их обоснование при ис пользовании различных технологий освоения солонцов северной и южной лесостепи;

• оценка мелиоративных технологий по продуктивности, экономическим и биоэнергетическим показателям;

• количественное и качественное изменение состава солей в грунтовых водах пр! последействии химической мелиорации;

• параметры жизнедеятельности макро- и микросимбионта применительно к почвам солонцового комплекса;

• теоретическое обоснование возможностей тестирования и отбора наиболее со-леустойчивых штаммов клубеньковых бактерий донника и люцерны. Практическая значимость. Установлена направленность и интенсивность протекания мелиоративного процесса на сульфатно-содовых и нейтральных солонца* Западной Сибири в зависимости от агробиологического и химического метода освоения, а также от использования землевания. Решение поставленных вопросов позволило с большей эффективностью использовать мелиорированные солонцы, Разработаны условия для биологической азотфиксации, способствующие увеличению урожая сена донника и люцерны без использования минерального азота. Подобрана методика первоначального тестирования штаммов клубеньковых бактерии ДОНпИКа И ЛКщсрпЫ ПрИмсНпТсЛЬЬО К ЗаСОЛсННЫм ПОЧвам В ЛаСОраУОрНшл УСЛОВИЯХ. Проведено последующее испытание и отбор заводских наиболее перспективных штаммов клубеньковых бактерий на освоенных солонцах. Введение мелиоративных приемов освоения солонцов в сочетании с биопрепаратами позволит повысить продуктивность солонцов с 3-5 ц/га сена низкого кормового достоинства до 20-39 ц/га с высокими качественными показателями.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в хозяйствах северной и южной лесостепи Тюменской области при мелиоративном освоении солонцовых почв в пашне, сенокосах и пастбищах. Экспериментально-

аналитический материал, выводы и предложения производству включены в работу «Мелиорация и использование солонцов в Тюменской области (рекомендации)», используются в учебном процессе на агрономическом факультете Тюменской государственной сельскохозяйственной академии, применялись при составлении проектов на мелиоративную обработку и гипсование солонцов Тюменской областной проектноизыскательской станцией химизации сельского хозяйства.

Апробация работы. Основные положения диссертации представлялись, докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях в гг.Тюмени (1978, 1983, 1984, 1987, 1989, 1995, 1997), Новосибирске (1981), Омске (1982), Оренбурге (1990), Пущино (1995), Пензе (1996, 1997), на областных и районных агрономических семинарах и совещаниях (Тюмень, 1980-1997 гг.).

Публикации в печати. Основные положения диссертации опубликованы в журнале ' "Сибирский вестник сельскохозяйственной науки", научно-техническом бюллетне СО ВАСХНИЛ, трудах Омского аграрного университета и Уральской государственной сельскохозяйственной академии. Экспериментально-аналитический материал включен в соавторстве в рекомендации ""Мелиорация и использование солонцов в Тюменской области" (Новосибирск, 1988), ""Система мелиорации земель Тюменской области" (Новосибирск, 1997), имеется авторское свидетельство на изобретение' "Плуг для трехъярусной обработки солонцовых почв" (в соавторстве). Всего по итогам исследований автором опубликовано 28 печатных работ объемом более 10 п.л.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, общих выводов, предложений производству и списка литературы. Текстовая часть изложена на 356 страницах и содержит 105 таблиц, 60 рисунков. В приложении 13 таблиц. Список литературы включает 410 названий, из них 25 - на иностранных языках.

За оказанную помощь при обсуждении и разработке методики исследований и подготовке рукописи к защите автор выражает признательность докторам сельскохозяйственных наук В.А.Федоткину, Г.С.Посыпанову, за участие в проведении исследований автор благодарит завлабораторией почвенных анализов Н.Г.Петрову, ассистента В.И.Дмитриеву, кандидатов с.-х. наук Н.М.Сулимову и Т.В.Деулину, ст.на-учных сотрудников А.И.Бородина, В.Ф.Фатеева, а также студентов дипломников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа выполнялась в Тюменской государственной сельскохозяйственной академии в период 1978-1997 гг. В качестве объекта исследований рассматривается мелиоративный процесс с учетом изменения основных водно-физических, физико-химических свойств солонцов и их продуктивности под действием различных приемов освоения. Изучаются условия, определяющие активную деятельность азотфиксирующей системы бобовых культур-фитомелиорантов и клубеньковых бактерий на солонцах.

Предметом исследований выбраны гидроморфные черноземно-луговые солончаковые сульфатно-содовые и хлоридно-сульфатные средне- и сильнозасоленные глубококарбонатные глубокогипсовые корковые и мелкие мало-, средне- и многонатриевые столбчатые солонцы. Фитомелиоранты были представлены злаковыми (кострец безостый, пырей бескорневищный, житняк гребенчатый) и преимуществен-

но бобовыми травами (донник желтый, люцерна синегибридная), а также однолетними культурами (яровая пшеница, овес).

Опьггы по изучению глубоких обработок (послойных и ярусных), а также сочетания их с дозами мелиорантов проводились в южной и северной лесостепи Тюменской области в 1978-1996 гг. Данные эксперименты позволили оценить степень отзывчивости различных агромелиоративных групп солонцов на приемы освоения. Эксперименты по исследованию гипсования, землевания и совместного их действия на отток легкорастворимых солей осуществлялись в 1980-1991 гг. Здесь дано теоретическое и практическое обоснование использования разных норм землевания, гипсования и глубины обработки с учетом интенсивности процесса рассоления и рассолонцевания солонцов.

Изучение параметров биологической азотфиксации бобовых культур -фитомели-орантов на солонцах проводилось с 1993 по 1997 гг. В опытах установлены основные критические и оптимальные факторы жизнедеятельности клубеньковых бактерий.

Представленная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ по программе 0.51.01. (задание 06.02) «Внедрить технологические системы возделывания зерновых и кормовых культур на черноземных и солонцовых почвах Тюменской области».

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

В Западной Сибири солонцы занимают около 10 млн га. В естественном состоянии их продуктивность 3-5 ц/га сухой массы низкого кормового достоинства. Совершенствование приёмов освоения солонцов позволит более эффективно использовать их в качестве сельскохозяйственных угодий. В настоящее время недостаточно выяснен вопрос направленности и интенсивности протекания мелиоративного процесса в зависимости от разных приемов глубоких обработок (с учетом конкретных агромелиоративных групп солонцов). Неполно изучена динамика рассолонцевания и рассоления при использовании разных доз гипса и обработок. Не установлены возможности самомелиорации солонцов данного региона при агробиологическом методе освоения и сочетании его со "стартовыми" дозами мелиорантов. Комплексность расположения данных почв и условия рельефа указывают на целесообразность сравнительного изучения землевания и гипсования. Ятп вычвянп также ограниченным поступлением фосфогипса в настоящий момент.

Окулыуривание солонцов, особенно в первые годы, сопряжено с острым дефицитом азота для растений, поэтому большого внимания здесь заслуживает изучение оптимальных параметров, обеспечивающих максимальную фиксацию биологического азота у бобовых культур-фитомелиорантов, выращиваемых в период освоения.

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в Тюменской области на двух опытных стационара; расположенных в северной (совхоз «Вагайский» Омутинского района) и южно!

лесостепи (совхоз «Центральный» Сладковского района).

Согласно результатам картирования (масштаб 1:500) почвенный покров стационара в северной лесостепи представлен залежным, преимущественно корковым и отчасти мелким солонцом. По принятой классификации они относятся к луговым многонатриевым сульфатно-содовым высококарбонатным глубокогипсовым тяжелосуглинистым. Содержание гумуса в слое 0-20 см составляет 5%, количество обменного натрия в горизонте В колеблется в пределах 40-72% от ёмкости обмена. Наличие карбоната кальция отмечается с поверхности поля, максимум их залегает на глубине 40-60см (12%). Наибольшее скопление водорастворимых солей (0,6 %) находится в слое 10-40 см. Уровень грунтовых вод за годы исследований колебался в пределах 1,2-2,4 м, минерализация их слабая (0,8-2 г/л).

Солонцы южной лесостепи по анионному составу относятся к хлоридно-сульфатному (нейтральному) типу засоления. Содержание водорастворимых солей в слое 0-40 см составляет 0,4%, максимум их скопления начинается с глубины 40 см. Наличие обменного натрия в слое 0-30 см составило до 25,3 % от ёмкости обмена. Обеспеченность нитратным азотом и доступным фосфором здесь была низкая, подвижным калием - высокая. Уровень залегания грунтовых вод находился в пределах 1,5-3 м.

Климат района исследований - континентальный. Среднегодовое количество осадков 350 мм, из них 232 выпадает за вегетационный период, сумма активных температур воздуха (более 10°) 1850°. Период полевых исследований охватывал многообразие особенностей погодных условий, характерных для лесостепной зоны Западной Сибири. 1978, 1979, 1980, 1984, 1992 годы отнесены к влажным с благоприятным температурным режимом воздуха; 1977,1981,1983,1985,1986,1990, 1991,1993 годы - к средним по метеорологическим условиям; 1987,1988,1989 годы - к неблагоприятным по увлажнению с высокой температурой воздуха.

Всего проведено 59 опытов с использованием лабораторных (40), микровегетационных (4), вегетационных (6) и полевых (9) методов исследований. Площадь делянок в полевых опытах была от 100 до 468 м2, повторность 3-4 кратная, размещение рендомизированное. Агротехника возделываемых культур, за исключением изучаемых вариантов основных обработок, была типичной для зоны. При постановке и проведении полевых опытов руководствовались современными требованиями методики полевого опыта (Б.А.Доспехов, 1979; Методические рекомендации по мелиорации солонцов и учету засоленных почв, 1970 и др.). Для закладки лабораторных опытов использовались методики, изложенные И.Л.Клевенской (1974), микровегетационных - Е.З.Теппер и др. (1993), вегетационных - Г.С.Посы-пановым (1991). Для статистической обработки результатов исследований применялись методы дисперсионного анализа, корреляции и регрессии, а также пробит-анализ. Биоэнергетическая оценка изучаемых вариантов проводилась по рекомендациям А.Ф.Неклюдова и др. (1993).

3. влияние мелиоративных' обработок на основные свойства и продуктивность луговых солонцов сульфатно-содового засоления

Исследование мелиоративных обработок на луговых корковых солонцах сульфатно-содового засоления было направлено на прямое устранение отрицательных водно-физических свойств и последующее улучшение физико-химических показателей почвы. Применение глубокого рыхления, ярусной и плантажной обработок способствовало радикальному разуплотнению почвы на протяжении восьми лет (1978-1986 гг.). За указанный срок объемная масса почвы в слое 0-40 см по рыхлению РС-1,5 на 40-45 см находилась в пределах от 1,10 до 1,25 г/см3, по ярусной вспашке - от 1,04 до 1,24 при 1,35 г/см3 на залежи. По дискованию на 8-10 см уменьшение её отмечалось в основном в обрабатываемом слое.

При разуплотнении коркового солонца и его слабой фильтрационной способности, особенно карбонатного горизонта, основное влагонакопление в период отрастания трав происходило в обрабатываемом слое. За первые пять лет исследований при рыхлении РС-1,5 в слое 0-40 см содержание продуктивной влаги было выше, чем на залежи в 2,3-6,1 раза, по трехъярусной и плантажной вспашкам - в 3,0-7,8, и по дискованию - в 1,7-3,2 раза. Избыточная влага в пахотном слое в начальные годы мелиоративного освоения (1978-1980 гг.) при низкой водопрочности агрегатов способствовала сильному заплыванию почвы и снижению её аэрации до уровня критической (менее 10%) или недостаточной (менее 15%). Значительнее это проявлялось по ярусной и плантажной вспашкам, однако показатель общей пористости при этом находился на оптимальном уровне. В условиях относительно засушливых периодов вегетации дискование на 8-10 см не обеспечивало достаточного влагонакопления.

Глубокие обработки приводили к выносу на поверхность поля наиболее засоленного (с повышенной дисперсностью) иллювиального горизонта, значительнее это проявлялось по вспашке ПТН-40. Так, при рыхлении РС-1,5 общего ила в слое 0-10 см было больше на 4,7-7,0 %, чем на залежи (5-й год последействия). Плантажная и трехъярусная обработки увеличивали его содержание здесь на 14,4-15,2 %. Аналогичные закономерности были в изменении содержания водопептизируемого ила и показателя максимальной гигроскопичности почвы. Наличие повышенного количества водопептизируемого ила в почве за указанный срок свидетельствует о слабом мелиоративном эффекте. По мелкой обработке БДТ-2,5 на 8-10 см значительного перераспределения ила в почве не происходило.

Сложность применения глубоких обработок на луговых солонцах сопряжена с высоким стоянием грунтовых вод (1,2-2,4 м). Наличие повы-шенного содержания солей (слой 0-10 см) по вспашке ПТН-40 (3,5-4,1 т/га при исходном - 2,3 т/га) указывает на их крайне неудовлетворительный отток и длительное последействие данного приема. Устранение отрицательного влияния ярусной вспашки до исходного уровня (слой 0-10 и 0-100 см) в нашем опыте происходило лишь на 8 год исследований. В составе водорастворимых солей преобладала двууглекислая сода. Содержание её в пахотном слое по всем изучаемым вариантам было выше принятого порога токсичности (0,08%/ 1,4 мг-экв). Перемещение лепсорастворимых солей по вспашке ПТН-40 на поверхность

поля, низкая водопроницаемость и периодический подъем капиллярной каймы грунтовых вод приводили к тому, что солевой режим здесь складывался наиболее неблагоприятно, чем по рыхлению РС-1,5. Безотвальная обработка на 28-30 см по действию на отток солей из пахотного слоя была кратковременнее, чем рыхление на 40-45 см. По дискованию на 8-10 см незначительное ослабление запаса солей отмечалось лишь на глубине обработки. Учитывая степень снижения количества солей по залежи за 19781980 гг. (на 9,6 т/га) и по рыхлению (на 4,5 т/га) следует предположить, что применение глубоких обработок на луговом корковом солонце сульфатно-содового засоления не устраняет возможности притока солей из грунтовых вод.

Использование "стартовых" доз мелиорантов (гипс 7 т/га, фосфогипс 7 т/га, сернокислое железо 11 т/га) по фону ярусной вспашки с целью повышения её результативности не обеспечивало усиления процесса рассоления пахотного и метрового слоя коркового солонца. Мелиоранты в применяемых дозах не устраняли здесь повышенного солесодержания в слое 0-10 см, их количество преобладало над исходным в 1,2-2,3 раза. Приток солей к поверхности поля из грунтовых вод и с глубины их максимального расположения здесь также не устранялся.

Основным показателем направленности процесса самомелиорации осваиваемых солонцов является изменение содержания обменного натрия в почве. В условиях напряженного солевого режима, сложившегося по глубоким обработкам как без внесения мелиорантов, так и в сочетании с ними, корковый солонец сохранял свою многонатриевость в пахотном слое (свыше 40% от ёмкости обмена). Вспашки ПТН-40 в различных модификациях способствовали большему выносу и сохранению его на поверхности поля, чем рыхление РС-1,5. Рассолонцевание корковых солонцов за счет почвенных карбонатов кальция ограничивается в данных условиях крайне слабой его растворимостью. Этот процесс сдерживается наличием щелочной или сильнощелочной реакции среды. Неудовлетворительная самомелиорация на вариантах с использованием "стартовых" доз мелиорантов по ярусной вспашке обусловлена их недостаточностью.

Проведение глубоких обработок усиливало мобилизацию нитратов по всему обрабатываемому слою. Это вызвано снижением плотности почвы, накоплением влаги и внесением органики. Преимущество рыхления перед ярусной обработкой достигается лучшим сохранением гумусового слоя на поверхности поля и меньшим выносом иллювиального горизонта. Аналогичная закономерность проявлялась и по отношению к доступному фосфору. Однако содержание нитратов в варианте с рыхлением оставалось на уровне низкой обеспеченности, а подвижных фосфатов - низкой и средней. Насыщенность почвы калием на всех вариантах была на уровне средней или высокой.

В среднем за 1980-1986 гг. урожай сена естественных трав составил 3,8 ц/га (табл.1). Низкая продуктивность залежных солонцов вызвана дефицитом влаги, высокой плотностью почвы и отрицательными физико-химическими и всдно-фи-зическими свойствами. Несмотря на то, что в наиболее результативном варианте (рыхление РС-1,5 на 40-45 см) урожай травосмеси (донник желтый, люцерна сине-гибридная, кострец безостый, пырей бескорневищный) был в 2,5 раза выше, чем на залежи, величина его была незначительной. Урожайность травосмеси в опыте свидетельствует о том, что используемые мелиоративные обработки луговых корковых

солонцов сульфатно-содового засоления дают слабый мелиоративный эффект: сохранялись многонатриевость солонца, жесткость солевого и напряженность пищевого режимов, повышенная иллювиальность, высокая щелочность и длительное зап-лывание почвы. Приращение урожая по глубоким обработкам достигалось в основном за счет увеличения влагообеспеченности растений и разуплотнения почвы.

Следует отметить, что продуктивность травостоя от использования мелиоративных обработок на мелком солонце за 1981-1986 гг. была выше, чем на корковом в 1,7-2,2 раза (табл.2). На мелком солонце преимущество было за глубоким безотвальным рыхлением РС-1,5. Это указывает на то, что при аналогичных затратах эта почвенная разновидность является вполне доступной для освоения.

1. Урожайность сена многолетних трав (ц/га) в зависимости от обработок коркового солонца, с-з "Вагайский"

Вариант и глубина обработки, см Год Средняя

1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986

Залежь (контроль) 4,0 3,8 3,2 2,8 4,5 3,6 4,5 3,8

Дискование, 8-10 9,4 4,9 4,0 3,9 4,7 4,0 10,0 5,8

Рыхление, 28-30 3,7 6,7 10,0 8,7 6,1 - - 7,0

Рыхление, 40-45 4,7 8Д 11,8 10,4 8,7 7,4 16,3 9,6

Ярусная, 40-45 2,5 6,8 10,5 8,3 7,2 7,1 14,3 8,1

Плантажная 40-45 4,9 6,5 8,2 8,1 - - - 6,9

НСР05 1,14 0,43 1,16 0,64 2,70 2,50 2,90 -

2. Урожайность сена многолетних трав (ц/га) на разных обработках мелкого солонца, с-з "Вагайский"

Вариант и глубина Обработки, см Год Средняя

1981 1982 1983 1984 1985 1986

Залежь(контроль) 5,3 5,2 3,3 5,8 4,8 6,8 5,2

Дискование, 8-10 12,4 12,0 10,5 5,8 5,2 13,8 10,0

Рыхление РС-1,5,28-30 21,1 16,2 17,9 8,2 - - 15,9

Рыхление РС-1,5,40-45 23,0 17,7 18,6 11,5 10,2 17,5 16,4

Ярусная ПТН-40,40-45 илп 21,2 1 то 16,5 П П£ 17,5 л оп 12,6 п 1 п ИД 1 1 п 16,3 1 1П 15,9

I 1)5 | У | и,уи | Ц)ЦЦ | | | | " |

Эквивалентные дозы мелиорантов по ярусной вспашке для слоя 0-10 см не давали предполагаемых результатов. Сильное заплывание почвы в первые годы освоения (1979-1981гг.) затрудняло появление всходов покровных и подпокровных культур. Урожай сена трав по вариантам в сочетании с мелиорантами составил 9,4-10,8 ц/га при 7,6 ц/га по вспашке ПТН-40 (табл.3). Такая продуктивность осваиваемых солонцов свидетельствует о слабом мелиоративном эффекте и не может решить проблемы создания прочной кормовой базы для животноводства.

3. Влияние ярусной вспашки и мелиорантов для слоя 0-10 см на урожайность сена овса и многолетних трав на корковом солонце (ц/га), с-з :"Вагайский"

Вариант Овес 1979 г. Многолетние травы, Средняя

1982г. 1983г. 1984г. 1985г.

Залежь(контроль) 8,0 3,2 2,6 4,5 3,6 4,4

Ярусная на 40-45 см 0,0 6,3 9,6 11,9 10,0 7,6

(фон)

Фон+гипс, 7 т/га 2,9 11,3 13,3 15,8 10,9 10,8

Фон+фосфогипс, 7 т/га 3,7 11,6 11,2 10,4 9,9 9,4

Фон+сернокислое желе-

зо, 11,3 т/га 4,5 11,7 9,0 12,7 11,9 10,0

НСР05 1,41 1,15 1,89 2,10 1,30 -

4. ВЛИЯНИЕ ГИПСОВАНИЯ И ЗЕМЛЕВАНИЯ НА СВОЙСТВА И ПРОДУКТИВНОСТЬ СОЛОНЦОВ СУЛЬФАТНО-СОДОВОГО ЗАСОЛЕНИЯ

Характер выраженности рельефа и комплексность почв в северной лесостепи Тюменской области указывают на необходимость изучения наряду с гипсованием и приемов землевания. Нанесение на солонец лугово-черноземной солонцеватой почвы слоем 5,10 и 15 см в первые годы освоения приводило к снижению водопеп-тизируемого ила на глубине вспашки соответственно до 4,8; 4,0 и 2,4 % при 7,2 на контроле. Внесение расчетных доз гипса для слоя 0-30 (41 т/га) и 0-15 см (20,5 т/га) уменьшало содержание ила до 1,2-1,6 %. Это свидетельствует о сильной химической активности гипса на солонцах сульфатно-содового засоления. Землевание и гипсование в указанных нормах устраняли заплывание солонца, повышали его биологическую активность, улучшали нитратный и фосфатный режимы питания растений. С увеличением мощности наносимого слоя и дозы мелиоранта это проявлялось в большей степени.

При внесении гипса значительно изменялся качественный состав солей по всему профилю солонца (0-160 см), при этом продукты обменных реакций (особенно при полной дозе) вымывались слабо. На шестой год последействия (1980-1985 гг.) в метровом слое запас солей на варианте с внесением полной дозы для слоя 0-30 см увеличился с 42,0 до 48,2 т/га, по половинной дозе произошло снижение его с 45,9 до 37,1 т/га. Проведение землевания исключает возможность дополнительного внесения солей на пятно солонца. Использование плодородной почвы слоем 10, 15 и 20 см уменьшало исходный запас солей соответственно с 42,0 до 37,9; с 41,9 до 36,6; с 58,3 до 30,1 т/га. В этой связи землевание слоем 5 см благоприятно проявлялось лишь на глубине вспашки.

Снижение общего запаса солей, особенно двууглекислой соды, в пахотном горизонте ослабляло его солонцеватость за весь период исследований. Землевание

слоями 10,15,20 см и гипсование половиштй'и полной дозой слоя 0-30 см обеспечивало здесь снижение обменного натрия с уровня многонатриевого (более 40%) до малонатриевого солонца (10-25% от ёмкости обмена). При нанесении плодородной почвы слоем 5 см солонцеватость на глубине вспашки уменьшалась до градации средненатриевого (25-40%). Снижение обменного натрия в корковом солонце при землевании обусловлено действием кальция наносимой почвы, частичным "разбавлением" ею солонцеватости пахотного слоя и влиянием корневой системы многолетних трав.

Улучшение физических и химических свойств коркового солонца сульфатно-содового засоления при землевании и гипсовании способствовало повышению урожайности многолетних трав и зерновых культур. При нанесении плодородной почвы слоем 5, 10,15 см в среднем за 6 лет урожай выращиваемых культур составил соответственно 7,3; 13,4; 18,9 ц к.ед./га при 2,5 на контроле (табл.4). На вариантах с гипсованием половинной и полной дозой для слоя 0-30 см он достигал 16,4 и 20,1 ц к.ед./га. Результаты опыта свидетельствуют, что землевание слоем 5 и 10 см не обеспечивает устойчивого урожая зерновых культур, это вызвано осыпанием плодородной почвы в нижнюю часть пахотного горизонта при неоднократном проведении основной обработки.

4. Урожайность многолетних трав и зерновых (ц/га) в зависимости от норм землевания и гипсования коркового солонца, с-з "Вагайский"

Вариант Многолетние травы Яр.пше- Овес Сред-

(сено) ница няя, ц

1980г. 1981г. 1982г. 1983г. 1984г. 1985г. К.ед.

Вспашка на 20-22 см

(фон, контроль) 5,7 3,0 3,2 6,6 1,9 2,9 2,5

Землевание слоем 5 см 14,7 16,3 23,0 15,4 6,2 5,3 7,3

-//-10 см 15,3 22,1 28,0 18,0 9,9 17,2 13,4

-//-15 см 18,3 25,1 29,3 20,0 17,9 22,7 18,9

Гипс для слоя 0-15 см 22,8 23,9 29,8 18,5 15,4 18,1 16,4

Гипс для слоя 0-30 см 27,2 24,6 33,1 18,6 20,3 21,8 20,1

НСР05 1,94 0,70 1,99 2,00 2,30 2,40 -

Совмещение гипсования с нанесением плодородной почвы в условиях ограниченных поставок мелиоранта и ресурсов для землевания позволяет создать окультуренный пахотный слой и получать устойчивый урожай сельскохозяйственных культур (20,5 ц к.ед./га при 0,7 на контроле) (табл.5). При достаточных резервах плодородной почвы норма землевания может доводиться до 20 см, что обеспечивает в течение 5 лет среднюю урожайность в размере 22,3 ц к.ед./га. Этот прием может сочетаться со строительством прилегающих дорог, каналов, сооружений и других объектов, а также с капитальной планировкой самого поля.

5. Влияние землевания, гипсования и их сочетания на урожайность (ц/га) зерновых и многолетних трав на корковом солонце, с-з «Вагайский»

Вариант Яровая Овес Многолетние Средняя,

пшеница травы (сено) ц к.ед.

1981 г. 1982 г. 1983 г. 1984 г. 1985 г.

Вспашка на 20-22 см

(фон, контроль) 0,5 0,5 0,1 1,3 4,6 0,7

Землевание слоем 20 см 22,5 27,4 23,2 22,0 31,8 22,3

Гипс для слоя 0-10 см +

землевание слоем 10 см 20,0 24,2 21,3 21,6 29,1 20,5

Гипс для слоя 0-20 см 9,4 19,2 14,4 16,7 17,5 13,6

НСР„5 1,62 1,10 0,57 2,30 3,40 -

Как уже отмечалось, гипсование луговых солонцов сопряжено со слабым вымыванием вторичных солей из почвенного профиля. Для изучения вопроса, связанного с интенсивностью оттока продуктов обменных реакций (№2504), а также возможности вторичного засоления в 1984 г. был заложен опыт. Предполагалось, что плотный ненарушенный солонцовый горизонт является водонепроницаемым экраном для капиллярной каймы грунтовых вод. Частичное послойное разрушение солонцового горизонта с помощью орудий и внесение дозы фосфогипса для обработанного слоя позволит выявить оптимальную глубину обработки и гипсования, при которой не будет происходить притока легкорастворимых солей из грунтовых вод или подъем их будет значительно ограничен. При полном разрушении солонцового горизонта стойками СибИМЭ и послойном (0-7, 0-14,0-21 см) внесении расчетных доз фосфогипса, ожидалось, что разуплотнение солонцового горизонта с помощью рыхления совместно с мелиорантом будет создавать доминирующее нисходящее передвижение солей.

Использование лишь механической обработки на контроле за 8 лет наблюдений не обеспечивает улучшения солевого режима луговых корковых многонатриевых солонцов сульфатно-содового засоления (табл.6). Такая закономерность отмечалась нами и в ранее проведенных опытах. Применение в качестве основной обработай дискования на 7 см, вспашки на 14, 21 и 29 см в сочетании с соответствущими расчётными дозами фосфогипса для обрабатываемых слоёв (10,7; 21,5; 32,2 и 43,0 т/ га) затрудняло отток продуктов обменных реакций из метрового слоя. Необходимо отметить, что уменьшение глубины обработки и, как следствие, сохранение большей части солонцового горизонта в ненарушенном состоянии с использованием мелиоранта в большей степени препятствовало выносу №2804 и других солей. Так, по дискованию на 7 см и вспашке на 14, 21 и 29 см с совместным внесением тождественных для каждой глубины обработки доз фосфогипса за период 1984-1991 гт. (слой 0-100 см) содержание солей превышало исходный уровень соответственно на 10,7; 8,3; 4,5; 3,2 т/га. Важно отметить, что на мелкой обработке дисковой бороной вносимая доза мелиоранта 10,7 т/га из метрового слоя не вымывалась.

6. Влияние глубины обработки солонца и доз фосфогипса на содержание солей в слое 0-100 см, т/га, с-з "Вагайский"

Вариант 1984 г. (до зак- 1991г. +отклонение

ладки опыта) от исходного

Вспашка на 20-22 см

(контроль) 45,7 48,5 +2,8

Дискование на 7 см +

фосфогипс для слоя 0-7 см 44,2 54,9 +10,7

Вспашка на 14 см +

фосфогипс -//- 0-14 см 48,8 57,1 +8,3

Вспашка на 21 см +

фосфогипс -II- 0-21 см 48,9 53,4 +4,5

Вспашка на 29 см +

фосфогипс -II- 0-29 см 54,3 57,5 +3,2

Рыхление на 29 см +

фосфогипс -II- 0-7 см 46,6 43,8 -2,8

Рыхление на 29 см +

фосфогипс -II- 0-14 см 50,9 38,2 -12,7

Рыхление на 29 см +

фосфогипс -II- 0-21 см 59,3 50,7 -8,6

Полное разрушение солонцового горизонта стойками СибИМЭ на 29 см с применением фосфогипса для слоя 0-7, 0-14, 0-21 см и возделывание многолетних трав благоприятствовало нисходящему передвижению солей. Отток их из метровой толщи по указанным вариантам составил от 2,8 до 12,7 т/га. Наименьший вынос солей здесь был при внесении фосфогипса для слоя 0-7 см. Это свидетельствует о недостаточности дозы и затухании мелиоративного процесса. Наиболее благоприятные условия для выноса продуктов обменных реакций за период исследований складывались на варианте глубокого рыхления в сочетании с расчетной дозой мелиоранта для слоя 0-14 см.

Данные по водопроницаемости в определенной степени подтверждают направленность мелиоративного процесса. Сохранение уплотненного солонцового горизонта при мелкой вспашке на 14 см с использованием фосфогипса для слоя 014 см способствовало незначительному увеличению водопроницаемости (до 75 мм вод.ст.) в 1-й час наблюдений при 50 мм на кит риле. СивмсипОе ш-иилилтаппс глубокого рыхления с аналогичной дозой мелиоранта повышало фильтрационную способность почвы в сравнении с мелкой обработкой в 2,4 раза.

Использование мелких обработок в сочетании с небольшими дозами фосфогипса затрудняет отток продуктов обменных реакций, увеличивает токсикоз растений и снижает продуктивность травостоя на 1,5-2,8 ц к. ед. в сравнении с вариантами глубокого рыхления и внесения аналогичных доз фосфогипса (табл.7). Наиболее результативно здесь было сочетание глубокого рыхления с мелиорантом для слоя 0-14 см (15,5 ц к.ед./га).

Рис 1. Состояние солевых профилей на корковом солонце к 1990 г.:

3-вспашка на 14 см. + фосфогипс для слоя 0-14 см.,

4-вспашка на 21 см. + фосфогипс для слоя 0-21 см.,

7-рыхление на 29 см. + фосфогипс для слоя 0-14 см.,

8-рыхление на 29 см. + фосфогипс для слоя 0-21 см.,

7. Действие обработок и гипса на урожайность сена овса и многолетних трав (ц/га) на корковом солонце, с-з "Вагайский"

Вариант Овес Многолетние травы Средняя, ц к.ед.

1986г. 1988г. 1989 г. 1990 г. 1991г.

Вспашка на 20-22 см

(контроль) 13,7 2,8 11,0 19,7 8,2 5,4

Дискование на 7 см +

фосфогипс для слоя 0-7 см 35,8 7,8 20,2 26,2 13,8 11,4

Вспашка на 14 см +

фосфогипс -//- 0-14 см 40,6 10,1 24,0 26,7 12,4 12,7

Вспашка на 21 см +

фосфогипс -//- 0-21 см 37,7 14,4 28,5 32,0 12,8 13,1

Вспашка на 29 см +

фосфогипс -//- 0-29 см 37,3 22,5 26,7 33,2 10,5 13,4

Рыхление на 29 см +

фосфогипс -//- 0-7 см 38,2 26,6 23,8 34,2 16,5 14,0

Рыхление на 29 см +

фосфогипс -II- 0-14 см 44,8 27 27,2 33,5 16,1 15,5

Рыхление на 29 см +

фосфогипс -II- 0-21 см 41,8 22,9 33,3 27,4 15,6 14,6

НСР05 4,0 2,5 2,4 3,4 1,4 -

Отток вторичных солей в грунтовые воды требует постоянного контроля за их состоянием на мелиорируемых солонцах. Анализ грунтовых вод с гипсованного участка (43 т/га) показал, что за 11 лет степень их засоления увеличилась в 2,4-2,9 раза (табл.8). Отток солей до уровня грунтовых вод отмечался уже на второй год действия фосфогипса, максимальной концентрация их была на 6-й год. Содержание солей в этот период в грунтовых водах достигало 5,61 и 7,99 г/л при 1,80 на участке без гипсования. Последующее снижение концентрации солей очевидно вызвано их дренажированием в реку Вагай, расположенную соответственно в 300-х и 700-х м от 2-й и 1-й скважин. Качественный анализ состава солей в грунтовых водах свидетельствует об увеличении сульфат-ионов и натрия. Снижения ионов СО/" и НСО/ при гипсовании в грунтовых водах в отличие от почвы не наблюдалось. Доля катионов кальция в общем составе солей не превышала 0,025-0,133 г/л, что указывает на основное закрепление Са в ППК.

8. Содержание солей в грунтовых водах (г/л) в зависимости от гипсования коркового солонца (В.А.Федоткин, А.И.Бородин, Л.Н.Скипин), с-з "Вагайский"

Вариант Год

1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1974-1982

Контроль (без

гипса, скв. 3) 1,14 1,18 0,73 1,44 1,80 0,92 1.29 1,20 1.31 1,22

Гипс, 43 т/га (внесен

в1972 г., скв. 2) 2,92 2,91 3,17 2,75 5,61 1,93 2,11 2,72 1,96 2,90

Гипс, 43 т/га (скв. 1) 2,95 3,33 2,51 5,09 7,99 1,52 2,82 3,65 2,32 3,58

Увеличение концентрации солей в грунтовых водах в среднем за 9 лет с 1,22 до 2,90-3,58 г/л после гипсования полной дозой мелиоранта сохраняло их состояние согласно принятой классификации на уровне слабоминерализованных (1-6 г/л). В естественных условиях степень их засоления в данном регионе может достигать до 30 г/л и более.

5. ИЗМЕНЕНИЕ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ И ПРОДУКТИВНОСТИ ЛУГОВЫХ НЕЙТРАЛЬНЫХ СОЛОНЦОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ МЕЛИОРАТИВНЫХ ПРИЁМОВ

Постановка опытов на нейтральных малонатриевых солонцах была направлена на сравнительное изучение мелиоративного процесса под действием наиболее перспективных вариантов (глубокого рыхления РСН-2,9 на 30-35 см и ярусной вспашки ПТН-40 на 40-45 см) в сочетании с разными градациями фосфогипса (0,25; 0,5; 0,75 и 1,0 дозы). Этот вопрос изучался в полевом 6-ти польном севообороте (пар чистый, озимая рожь, яровая пшеница с подсевом донника, донник, яровая пшеница, овес) и в посевах многолетних трав.

Общие запасы солей перед закладкой опыта (1988 г.) составили 68,5-69,9 т/га. Проведение рыхления и ярусной обработки (без фосфогипса) в сочетании с другими элементами агробиологического комплекса (внесение органических и минеральных удобрений, парование, посев культур-фитомелиорантов) на 3-й год последействия способствовало выносу до 15,7-17,5 т/га солей из метрового слоя почвы, что свидетельствует о достаточно высоком эффекте. Такая закономерность сохранялась и через 6 лет исследований, превосходства же ярусной вспашки перед рыхлением не отмечалось.

Внесение фосфогипса по рыхлению и ярусной вспашке (1988 г.) способствовало усилению рассоляющего эффекта, с увеличением дозы это проявлялось значительнее. Использование 0,5 дозы мелиоранта (10,5 т/га) на варианте с рыхлением РСН-2,9 на 30-35 см вынос солей из метровой толщи в 1990 и 1993 гг. составил соответственно до 33,3 и 31,8 т/га, т.е. содержание солей уменьшилось наполовину. При мелиорации полной дозой для слоя 0-30 см (20,1 т/га) их отток составил 37,0 т/га. Ярусная вспашка здесь также не имела преимущества перед рыхлением особенно с внесением заниженных доз фосфогипса. Предположение об усилении мелиоративного эффекта ярусных обработок с использованием "стартовых" доз гипса на нейтральных малонатриевых солонцах также не нашло своего подтверждения.

Подобная закономерность процесса рассоления солонца в зависимости от доз фосфогипса и способов его обработки отмечалась и в полевом севообороте. При этом сравнительный анализ данных солевых профилей на вариантах опыта полевого севооборота за 6-ти летний период ротации (1988-1993 гг.) и за этот же срок в посевах многолетних трав показал, что более благоприятно отток сопей скпядыпялея при возделывании трав. На 9-й год последействия преимущество в выносе солей было характерно для вариантов полевого севооборота. Значительнее этот процесс проявлялся в слое 0-20 см. Такое явление обусловлено ежегодным рыхлением РСН-2,9 на 20-22 см (за исключением глубоких обработок в паровом поле). Ослабление мелиоративного процесса к этому сроку вызвано уплотнением почвы в пахотном слое, потерей продуктивности травостоя и частичным выносом кальция растениями. Результаты данных сравнений указывают на необходимость своевременного перезалужения поля в опыте 7.

Агробиологический метод освоения луговых корковых малонатриевых солонцов нейтрального засоления (1988-1996 гг.), в отличие от многонатриевых сульфатно-

содового засоления, позволяет ослабить солонцеватость за счёт СаС03 почвы н 2,8-6,7 % от ёмкости обмена (слой 0-40 см). Такое явление обусловлено здес малонатриевостью солонца, низким содержанием соды, действием углекислоты выделяемой при разложении органических удобрений (40 т/га), растительны: остатков и дыхания корневой системы растений при достаточно высокой и: продуктивности. Наиболее интенсивное вытеснение N8 из ППК происходило пр] внесении половинной и особенно полной дозы мелиоранта соответственно на 5,8 8,6 и на 10,0-13,0 % от ёмкости поглощения. Последействие вариантов с малым) дозами и при их отсутствии к этому времени склонно к большему затуханик мелиоративного процесса.

На корковом малонатриевом солонце нейтрального засоления использовани агробиологического комплекса мероприятий без химической мелиорации позволил) получить урожай сена многолетних трав в среднем за 5 лет по ярусной вспашке н; 40-45 см и рыхлению на 30-35 см соответственно 27,5 и 30,3 ц/га (табл.9). Целинньи и залежные солонцы этой разновидности в естественном состоянии способнь обеспечивать максимальную продуктивность до 12 ц сена с 1 га. Ярусная вспашк; по своей результативности уступала рыхлению РСН-2,9. Использование мелиорант; в 4-х градациях от полной дозы на фоне рыхления способствовало повышении урожая сена на 3,2-8,8 ц/га. Доза мелиоранта свыше половинной по рыхлению РСН 2,9 увеличивает продуктивность травостоя в незначительной степени, чт« свидетельствует о целесообразности внесения под посевы многолетних трав 0,5 дозы В полевом севообороте устойчивый сбор урожая зерновых поддерживался пр! использовании полной и 0,75 дозы фосфогипса. Прибавка урожая сена многолетни} трав при сочетании глубокой обработки и гипсования обеспечивается за счёт бола интенсивного оттока солей, снижения обменного натрия и, как следствие, улучшенш других свойств почвы. На первоначальном этапе освоения в составе травосмео преобладал бобовый компонент, представленный люцерной синегибридной I донником желтым (61-75%). После 3-х лет использования здесь доминировал! злаковые травы (кострец безостый и житняк гребенчатый).

9. Урожайность сена многолетних трав (ц/га) в зависимости от гипсования и обработки коркового солонца, с-з "Центральный"

Вариант Год Средняя +ОТКЛО-нение

1989 1990 1991 1992 1993

Рыхление РСН-2,9 на

30-35 см (фон 1, контроль) 41,8 20,4 35,2 33,7 20,5 30,3 -

Фон 1 + 0,25 дозы фосфогипса 45,2 26,4 40,4 33,5 21,6 33,5 +3,2

Фон 1+0,50-//-//- 45,3 32,8 45,4 39,5 22,5 37,1 +6,8

Фон 1+ 0,75 -//-//- 44,1 35,5 36,4 40,0 24,6 36,1 +5,8

Фон 1+ 1,0 -//-//- 46,4 36,9 49,9 38,3 23,8 39,1 +8,8

Вспашка ПТН-40 на 40-45 см

(фон 2, контроль) 37,8 16,8 37,0 24,3 21,6 27,5 -

Фон 2+ 0,25 дозы фосфогипса 40,0 26,7 35,1 30,9 22,0 30,9 +3,4

Фон 2 + 0,5 -//-//- 42,8 24,9 43,2 38,8 23,5 34,6 +7,1

Фон 2 + 0,75 -11-11- 42,4 23,9 44,7 38,9 25,5 35,1 +7,6

Фон 2+ 1,0 -11-11- 42,7 34,3 48,8 43,0 24,0 38,6 +11,1

НСР05 2,3 3,2 2,4 3,8 1,0 - -

Результативность фосфогипса на луговой солонцеватой почве была ниже, чем на корковом солонце. Так, на фоне рыхления РСН-2,9 от внесения 0,25 и 0,5 дозы мелиоранта прибавка урожая сена многолетних трав на луговой солонцеватой почве была незначительной и составила 1,2-1,5 ц/га, при аналогичных условиях на корковом солонце этот показатель достигал 3,2-6,8 ц/га. Не исключено, что основная часть прибавки обеспечивается на луговой солонцеватой почве не за счёт самого мелиоранта, а фосфора фосфогипса. Учитывая столь слабую реакцию этих почв на гипсование, данные массивы необходимо выводить из общей площади подлежащей химической мелиорации.

5. УСЛОВИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ АКТИВНУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ АЗОТФИКСИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ КУЛЬТУР-ФИТОМЕЛИОРАНТОВ И КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ НА СОЛОНЦАХ

На мелиорируемых солонцах Западной Сибири бобовые растения испытывают азотное голодание. К основным факторам, определяющим жизнедеятельность клубеньковых бактерий на солонцах, относятся химизм и уровень засоления, реакция почвенной среды, осмотическое давление, обеспеченность доступным фосфором, содержание обменного натрия, кальция и др. Знание закономерностей воздействия данных факторов на жизнедеятельность клубеньковых бактерий позволит целенаправленно создавать необходимые параметры в период мелиоративного освоения солонцов.

Реакция клубеньковых бактерий донника и люцерны на химизм, уровень засоления, осмотическое давление и рН среды изучалась нами в лабораторных опытах. Засоление бобового агара было представлено отдельными солями (М§804, Ка2804, №СГ, №НСС)3, №2С03) и смесью солей, соответствующей почвенному сульфатно-содовому, сульфатно-хлоридному химизму и хлоридно-сульфатному с гипсом. Концентрация их использовалась от незасоленного уровня до солончака, для посева клубеньковых бактерий применялась суспензия ризоторфина.

Из всех изучаемых солей наиболее токсичными для клубеньковых бактерий донника и люцерны были нормальная и двууглекислая сода. Практически полная гибель их колоний на питательных средах с участием соды наступала при концентрации 0,3-0,5% (рН^- 9,2-10,3, осмотическое давление 4,32-4,80 атм). При содержании нейтральных солей М§804, Ка2804 и ИаС1 на уровне 0,3-0,5% (рН 6,526,72, осмотическое давление 3,50-4,10 атм) жизнедеятельность клубеньковых бактерий донника и люцерны не подавлялась. Состояние полного плазмолиза у бактерий при указанных химизмах наступало при степени засоления 2-3% (рН 6,126,61, осмотическое давление 8,0-13,9 атм).

На бобовом агаре с использованием типов химизма, тождественных солонцам (сульфатно-содового, сульфатно-хлоридного и хлоридно-сульфатного с гипсом) наиболее токсичным для ризобий донника и люцерны было сульфатно-содовое засоление. При данном химизме, характерном для солонцов северной лесостепи Западной Сибири, полная гибель колоний отмечалась при 0,4-0,6% концентрации (рН 9,4-9,5, осмотическое давление 2,3-3,4 атм). Порог токсичности нейтрального

типа засоления для данных микроорганизмов^ 2-3,5 раза слабее, чем при сульфатно-содовом и соответствовал концентрации 1,4% (рН-9,0, осмотическое давление 9,4 атм). Нейтральный химизм типичен для засоленных почв южной лесостепи.

Наличие кальция гипса в составе солей, что свойственно солонцам при химической мелиорации, усиливает устойчивость микросимбионтов донника и люцерны к повышенной концентрации солей в 7-11 раз в сравнении с сульфатно-содовым засолением. Состояние близкое к плазмолизу при внесении гипса наступает при уровне засоления 4,5% (рН 7,3, осмотическое давление 24,8 атм), такое явление в природе может встречаться в условиях завышенной дозы гипса и крайне слабом оттоке продуктов обменных реакций.

Создание искусственных питательных сред для клубеньковых бактерий с диапазоном рНюд от 2 до 11,5 при помощи подкисления и подщелачивания стерильными растворами НС1 (10%) и №ОН (25%) показало, что ризобии донника и люцерны наиболее болезненно переносят кислую реакцию. При рН 3,5 колонии микросимбионтов полностью погибали, а при рН 5 они находились в сильно подавленном состоянии (число колоний здесь было в 6-11 раз меньше, чем на нейтральной среде). При рН 11,5 колонии клубеньковых бактерий донника и люцерны были близки к уровню токсичности, т.е. находились в единичных экземплярах (10-11 шт на чашку Петри, при 269-279 на нейтральной среде).

Доведение осмотического давления в питательных средах с помощью сахарозы от 2 до 40 атм. с интервалом в 2 атм. показало, что наиболее благоприятной для развития клубеньковых бактерий люцерны и донника была величина от 4 до 6 атм. Полная гибель колоний ризобий на питательной среде наступала при осмотическом давлении около 40 атм.

Сопоставление токсических значений рН и осмотического давления, полученных независимо от солевых сред, дает основание утверждать, что определяющим фактором жизнедеятельности ризобий при нейтральном характере засоления является непосредственно токсичность самой соли и в незначительной степени -вызываемое ею осмотическое давление. Невысокий осмос и концентрация солей в средах с полным или частичным участием соды, соответствующие гибели клубеньковых бактерий, указывают на преобладающее действие здесь фактора ингибирования самой соды и щелочной реакцией среды.

Проведение аналогичных схем опытов с проращиванием семян донника и люцерны в солевых растворах при разной концентрации показало, что из всех изучаемых солей и их сочетаний только в концентрации 0,3 % оказывала

благ оприятное влияние на прорастание семян люцерны. Бее дру1ие сиди подавляли прорастание семян бобовых трав в разной степени даже при малых концентрациях. Близкое соответствие порогов токсичности для макро- и микросимбионтов по большинству типов засоления свидетельствует о их тесном эволюционном развитии. Солеустойчивосгь семян донника была выше, чем у люцерны по всем типам засоления.

Изучение взаимодействия микро- и макросимбионтов в условиях засоления проводилось нами на агаровой среде в микровегетационных опытах (пробирки емкостью 50 мл). Для исследования были взяты 3 почвенных типа засоления (сульфатно-содовое, сульфатно-хлоридное и хлоридно-сульфатное с гипсом) с

концентрацией солей от незасоленного уровня до солончака. Инокуляция семян донника и люцерны обеспечивала увеличение массы растений в пробирках по всем типам засоления в 2,1-3,2 раза. Симбиотический аппарат в условиях засоления способен функционировать до тех пор, пока само растение способно выдерживать гот или иной уровень содержания солей. Процесс образования клубеньков в основном ограничивался теми параметрами токсичности, которые были свойственны для семян донника и люцерны, а также для их ризобий в отдельности. Наиболее благоприятно формирование симбиотического аппарата складывалось при хлоридно-сульфатном с гипсом засолении.

Важным фактором, ограничивающим симбиотическую азотфиксацию на солонцах, является дефицит кальция и избыток натрия в ППК. Исследования, проводимые в вегетационных сосудах с различными дозами гипса применительно к многонатриевым солонцам сульфатно-содового засоления, показали, что при отношении Са:Иа, как 0,7:1 у донника и люцерны симбиотический аппарат был практически полностью подавлен. Масса и количество клубеньков в период цветения у донника здесь составляла соответственно 0,01 г/сосуд и 8 шт/сосуд, аналогичное состояние было характерно и для люцерны. Увеличение доли кальция в ППК (при соотношении Са^а как 3:1) создавало весьма благоприятные предпосылки для симбиоза, при этом масса и количество клубеньков здесь увеличились соответственно в 37 и 41 раз. Такое отношение Са к N3 достигалось при доведении мелиорируемого солонца с уровня многонатриевого до малонатриевого (менее 25% от ёмкости обмена). Насыщение почвы кальцием гипса сопровождалось увеличением азота в органах растений донника и люцерны и повышением их продуктивности в 15 раз в сравнении с контролем (без гипса).

Проведение другой серии вегетационных опытов показало, что при низком содержании подвижного фосфора в гипсованном солонце (1,0-1,5 мг/100 г почвы) масса клубеньков донника и люцерны составила соответственно 0,06 и 0,19 г/сосуд, 1 их численность 38 и 40 шт/сосуд. При доведении обеспеченности почвы подвижным фосфором до высокой градации (4,5-6,0 мг/100 г почвы) эти показатели у бобовых грав увеличивались в 3,5-4,8 раз и достигали максимальной величины, продуктивность трав при этом возрастала в 1,8 раза. Внесение вместо гипса мелиоранта фосфогипса с наличием в нем фосфора до 1% обеспечивает формирование клубеньков у бобовых трав и их продуктивность на уровне варианта с высоким содержанием доступного фосфора в почве. Замена гипса фосфогипсом увеличивала содержание пигмента леггемоглобина у донника с 6,8 до 9,4 мг на 1 г сухих клубеньков. Такая же закономерность была характерна по отношению к ноцерне, что свидетельствует о положительной роли фосфора на эффективность симбиоза применительно к мелиорируемым солонцам.

6. ПОДБОР ЭФФЕКТИВНЫХ ШТАММОВ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ ДОННИКА И ЛЮЦЕРНЫ НА СОЛОНЦАХ

Исследования ряда ученых показывают, что неэффективные штаммы клубеньковых бактерий в почвах если не преобладают, то встречаются очень часто.

Применительно к солонцовым почвам инактивация микросимбионтов может усиливаться плохими водно-физическими и физико-химическими свойствами. Изучение численности клубеньковых бактерий донника и люцерны на выщелоченном черноземе и солонцах Тюменской области показало, что их количество на солонцах было в 22 раза меньше. В ряде образцов взятых, на засоленных почвах, клубеньковые бактерии отмеченных культур отсутствовали. На солонцах наибольшей эффективностью, очевидно, будут обладать те штаммы клубеньковых бактерий, которые имеют высокую солеустойчивость. Для выявления таких штаммов на первоначальном этапе нами были проведены лабораторные и микровегетационные опыты по выращиванию колоний клубеньковых бактерий и самих растений с использованием предельно засоленных питательных сред и последующим испытанием их в вегетационных и полевых опытах.

Численность колоний клубеньковых бактерий на засоленных средах свидетельствует, что при посеве суспензии ризоторфина разных штаммов одинакового титра самая высокая численность колоний в чашках Петри

(120-260 шт.) была у штамма 282. Эта закономерность отмечалась по каждому из 8 типов засоления, представленных как отдельными солями, так и их сочетаниями. Количество колоний у штамма 292 (XJI) и 291 по большинству питательных сред с высокой степенью засоления практически приближалось к нулю. Очевидно, что эти штаммы не смогут обеспечить устойчивый симбиоз с растением-хозяином на засоленных почвах.

Испытание штаммов ризобий люцерны в аналогичных условиях показало, что наибольшей солеустойчивостью обладал штамм 4236. Число его колоний в чашке Петри на фоне всех типов засоления составило от 8 до 180 шт. Опытные штаммы (4156,4046,4126,4086,4256 и др.), как правило, находились в состоянии плазмолиза (колонии не появлялись), а число выросших колоний по некоторым типам засоленных сред не превышало 82 шт.

Изучение эффективности рас клубеньковых бактерий во взаимодействии с растением-хозяином с использованием экспресс-метода подтвердило вышеустановленные закономерности по отношению к штаммам люцерны (4236) и донника (282). Штаммы ризобий, обеспечивающие одинаковую результативность со штаммами 4236 и 282 на средах без засоления (в пробирках емкостью 50 мл), в условиях жесткого солевого режима по своей эффективности значительно уступали им или погибали вместе с растением-хозяином.

Последующее испытание рас клубеньковых бактерий в вегетационных опытах на гипсованных солонцах сульфатно-содового засоления показало, ню ь период цветения наибольшее количество клубеньков (420 шт/сосуд ) и их масса (1,07 г/ сосуд) формировались на корнях люцерны инфицированной штаммом 4236. С применением других штаммов, а также на фоне спонтанных бактерий эти показатели были значительно меньше и колебались соответственно в пределах 198-325 шт/сосуд и 0,33-0,80 г/сосуд. Урожай зеленой массы люцерны на варианте с инокуляцией указанным штаммом составил 227,3 г/сосуд при 168,8 на контроле. Инфицирование семян другими штаммами микроорганизмов не обеспечивало преимущества перея спонтанными бактериями. У донника существенное преимущество в формировании

лшбиотического аппарата и урожая зеленой массы было характерно для варианта : инокуляцией штаммом 282.

Испытание в полевых условиях проводили только со штаммами клубеньковых бактерий 4236 и 282. В качестве фона выбраны оптимальные параметры, установленные в лабораторных и вегетационных опытах. Укос донника и люцерны показал, что использование ризоторфина обеспечивало достоверную прибавку (на 19-22%) урожая сена с более высоким содержанием азота (2,6-2,9% при 2,1-2,3 на контроле). Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности применения биопрепаратов при мелиоративном освоении солонцов.

7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕЛИОРАТИВНЫХ ПРИЕМОВ ОСВОЕНИЯ СОЛОНЦОВ

Экономическая и энергетическая оценки мелиоративных приемов освоения показали, что на корковых многонатриевых солонцах сульфатно-содового засоления использование агробиологического комплекса мероприятий как в сочетании с глубоким рыхлением РС-1,5, так и со вспашкой ПТН-40 было нерезультативно. Внесение "стартовых" доз мелиорантов по фону ярусной вспашки (гипс 7, фосфогипс 7 и сернокислое железо 11,3 т/га) также не давало здесь положительного эффекта. Дополнительные затраты, связанные с проведением вышеперечисленных мероприятий за период последействия не окупались, а полученная продукция не обеспечивала приращения валовой энергии.

Мелиоративные обработки мелких солонцов под посевы многолетних трав были эффективны и способствовали приращению валовой энергии до 4380-4749 МДж/га при отсутствии таковой по дискованию на 10-12 см. Наиболее целесообразно здесь было применение глубокого рыхления РС-1,5 на 30-40 см.

Освоение пятен корковых солонцов сульфатно-содового засоления (10-15% от общей площади массива) необходимо сочетать с землеванием слоем 5-10 см (под многолетние травы) и 15-20 см (под зерновые культуры), срок окупаемости затрат при этом составил 3-5 лет. Комплексы с преобладанием корковых солонцов предпочтительнее окультуривать гипсованием половинной дозой для слоя 0-30 см (под многолетние травы) и полной (в полевых севооборотах). Последействие химической мелиорации данными дозами составляет соответственно 12 и 24 года, затраты на их внесение окупались за 5-8 лет. Для создания окультуренного пахотного слоя возможно сочетание гипсования лозой для слоя 0-10 см с последуюшим землеванием слоем 10 см.

Нейтральные малонатриевые солонцы эффективно осваивать агробиологическим методом с введением глубокого (на 30-35 см) рыхления (окупаемость затрат 2 года). Приращение валовой энергии здесь составило 16938 МДж/га, энергетический коэффициент - 2,52, отмеченные показатели по ярусному фону были ниже (соответственно 14036 и 2,22). Сочетание агробиологического комплекса с гипсованием на данных солонцах было также результативно, срок окупаемости затрат на гипсование в 4-х градациях от полной дозы для слоя 0-30 см (21 т/га) составил по безотвальному фону 3-7 лет. Полная доза гипса и 0,75 от неё

наиболее приемлемы здесь в полевых севооборотах, под залужение целесообразна использовать половинную дозу для слоя 0-30 см. Инокуляция семян донника * люцерны на мелиорируемых солонцах способствовала получению дополнительно? продукции на сумму около ста тыс.руб. (1997 г.)

ВЫВОДЫ

1. На луговом корковом многонатриевом солонце сульфатно-содового засоленш мелиоративные обработки (послойные, плантажные и ярусные) способствовать снижению объемной массы почвы в слое 0-40 см и поддержанию этогс показателя на протяжении 8 лет от 1,04 до 1,27 г/см3 при 1,35 на залежи Последействие мелкой обработки (дискование на 8-10 см) было кратковременно и отмечалось лишь в слое 0-10 см. Увеличение общей пористости по глyбoки^ обработкам и аккумуляция влаги в первые годы мелиоративного освоения (19791982 гг.) при низком содержании водопрочных агрегатов приводили к сильному заплыванию почвы и снижению ее аэрации до уровня критической ил* недостаточной (< 10-15 %). Такое состояние почвы более выражено было пс ярусной и плантажной вспашкам.

2. Заплывание верхнего слоя коркового солонца по глубоким обработкам усиливалось его слабой фильтрационной способностью, условиями луговогс режима, перераспределением повышенного содержания солей и дисперсной фракции на поверхность почвы и погружением в нижнюю часть пахотногс профиля и без того незначительного (А= 0-5 см) гумусового горизонта. Сильнее это проявлялось по вспашкам ПТН-40. Создание мощного пахотного слоя (5060 см с учетом вспушенности) с использованием глубокого рыхления и ярусныл вспашек обеспечивало накопление доступной влаги в 2,3 - 7,8 раз больше, чем на залежи (1979-1983 гг.). Мелкая обработки на 10 см, особенно в засушливые годы, не приводила к достаточному влагонакоплению.

3. Проведение как мелких, так и глубоких мелиоративных обработок на луговьн корковых солонцах сульфатно-содового засоления при близком уровне залегания грунтовых (1,0-2,4 м) вод не устраняло напряженности солевогс режима. Снижение солей по дискованию на 10 см отмечалось лишь I обрабатываемом слое с 3,3 до 2,2 т/га. На пятый год последействия по рыхлению РС-1,5 на 28-30 см количество солей реставрировалось до исходного состояния

П „---------...... . Л П Л С л. . С, . е^птгпп ттлплт.плп'пт ^ттгч О ттютЛ т т" г>г

|/иии^11Г1Л ни -»и--Г ^ 4.1*4 ./МЛ111Л. V/ ^ци и • 1 у, Нъ

слабой интенсивностью. Вынос солей из слоя 0-40 см здесь не превышал 2-3,6 т га. Отрицательные последействия ярусной вспашки, связанные с извлечением на поверхность водорастворимых солей, устранялись до уровня исходного только через 7 лет.

4. Использование «стартовых» доз мелиорантов по ярусной вспашке (гипс 7 т/га фосфогипс 7 т/га и сернокислое железо 11 т/га) не приводило к усилению выносг легкорастворимых солей, как на глубине обработки (слой 0-40 см), так и I метровом профиле коркового солонца. Их содержание по указанным глубинам за годы наблюдений было выше первоначального уровня на 2,0-5,3 т/га. Прр

слабом оттоке водорастворимых солей по глубоким послойным и ярусным обработкам за 9 лет наблюдений не устранялась щелочность и многонатриевость лугового коркового солонца сульфатно-содового засоления. За указанный срок исследований содержание обменного натрия на глубине обработки было выше 40 % от емкости обмена. Аналогичная закономерность отмечалась и при использовании «стартовых» доз различных мелиорантов по фону ярусной вспашки.

Мелиоративные обработки коркового солонца улучшали мобилизацию нитратов и подвижных фосфатов, однако потребность растений в них сохранялась высокой, преимущество здесь отмечалось при безотвальном рыхлении. Обеспеченность почвы калием в луговом корковом солонце на всех вариантах была средняя или высокая (20-60 мг/100 г почвы). Урожайность сена естественных трав на залежном солонце за годы исследований составила 3,8 ц/ га. По послойной обработке РС-1,5 на 40-45 см она увеличивалась до 9,6 ц/га. Ниже она была по ярусной вспашке (8,1 ц/га), по дискованию этот показатель составил 5,8 ц/га. Полученные результаты свидетельствуют о слабом проявлении мелиоративного эффекта. Из всех изучаемых обработок преимущество отмечалось по рыхлению РС-1,5 на 40-45 см. Использование «стартовых» доз мелиорантов для слоя 0-10 см также не обеспечивало достаточной продуктивности осваиваемых солонцов (9,4-10,8 ц/га). Применение землевания и гипсования коренным образом ослабляло солонцеватость на глубине 0-20 см лугового коркового солонца сульфатно-содового засоления. Так, при землевании слоем 5 см за 1980-1985 гг. содержание обменного натрия снизилось с уровня многонатриевого до средненатриевого (с 48,8 до 35,5 % от емкости обмена). Увеличение нормы землевания до 10-20 см уменьшало содержание N3 до малонатриевого (11,5-13,1 %). Аналогичная закономерность была характерна и при внесении фосфогипса для слоя 0-15 и 030 см. Повышенные нормы землевания и гипсования проявлялись и в подпахотных слоях. Данное явление сопровождалось снижением водопептизируемого ила в почве, повышением ее агрегированности и содоустойчивости. Землевание мощностью слоя 5, 10 и 15 см приводило к уменьшению количества водопептизируемого ила (ВПИ) в пахотном слое от 7,2 до 0,6-2,3 %. Внесение норм гипса для слоя 0-15 и 0-30 см снижало содержание ВПИ до 1,2-1,4 %. Под действием землевания ослаблялось токсическое влияние солей, с повышением нормы это проявлялось сильнее. За 5-6 лет с нанесением слоя плодородной почвы от 10 до 20 см содержание солей в метровом профиле уменьшилось на 4-28 т/га. При внесении гипса значительно изменялся качественный состав солей, однако продукты обменных реакций при повышенных дозах вымывались слабо. Если при внесении расчетных доз мелиоранта для слоя 0-15 и 0-20 см вынос солей из метровой толщи за этот срок составил 9-12 т/га, то при использовании дозы мелиоранта для слоя 0-30 см их содержание увеличивалось на 6 т/га.

В среднем за 1980-1985 гг. землевание слоями 5, 10, 15 и 20 см обеспечивало урожайность многолетних трав и зерновых соответственно 7,3; 13,4; 18,9 и 22,3

ц к.ед./га при 2,5 на контроле. При сочетании гипсования для слоя 0-10 см ] последующего землевания слоем 10 см этот показатель составил 20,5 ц к.ед./га Продуктивность коркового солонца при гипсовании слоя 0-15 и 0-30 с» повышалась до 16,4 и 20,1 ц к.ед./га. Достаточно устойчивому урожаю сен; многолетних трав способствует землевание слоями 5 и 10 см, а также гипсовани дозой для слоя 0-15 см. Для зерновых культур норму землевания необходим« доводить до 15-20 см, а дозу гипса до полной (слой 0-30 см).

8. На корковом солонце подбор параметров оптимальной глубины обработки I дозы мелиоранта для наилучшего оттока солей показал, что при использованш доз фосфогипса для слоя 0-7, 0-14, 0-21 и 0-29 см и соответствующей глубинь вспашки за шестилетний период исследований в метровой толще содержани! солей увеличивалось соответственно от исходного уровня на 10,7; 8,3; 4,5; 3,: т/га. Внесение аналогичных доз мелиоранта по фону глубокого рыхлени; способствовало выносу солей в метровом профиле до 2,8-12,7 т/га. Наибольша) интенсивность их оттока и продуктивность (15,5 ц к.ед.) были на варианте ( глубоким рыхлением на 28-30 см в сочетании с дозой фосфогипса для слоя 0-1' см. Сохранение части солонцового горизонта в ненарушенном состоянш затрудняло вынос вторичных солей даже при минимальных дозах мелиорант; и снижало урожайность на 1,5-2,8 ц к.ед./га в сравнении с глубоким рыхлениел и аналогичными дозами фосфогипса.

9. Отток продуктов обменных реакций при гипсовании корковых солонцо1 сульфатно-содового засоления дозой для слоя 0-30 см (41 т/га) напротяжении < лет наблюдений способен увеличивать концентрацию солей в грунтовых вода) с 1,22 до 2,90-3,58 г/л, однако, согласно принятой классификации, они оставалиа слабоминерализованными (1-6 г/л). Увеличение их концентрации происходилс за счет сульфат-ионов, снижения ионов С03"" и НСОэ" не происходило Экологическое состояние почвы и грунтовых вод вследствие этого н< нарушается, поскольку естественная степень засоления грунтовых вод по юп Тюменской области может достигать 30 г/л.

10. На луговых корковых солонцах нейтрального засоления примененш агробиологического метода, в отличие от солонцов сульфатно-содовогс засоления, способствует более интенсивному оттоку солей. Так, на 3-й го; последействия рыхления на 30-35 см и ярусной вспашки на 40-45 см вынос соле? из метрового слоя в посевах многолетних трав составил 15,7-17,5 т/га при ю исходном содержании 68,5-69,9 т/га. Преимущества ярусной обработки пере; рыхлением РСН-2,9 не отмечалось. Сочетание агробиологического комплексе мер с применением фосфогипса 10,5 т/га увеличивало отток солей до 30,3-31,^ т/га, т.е. в 2 раза (3-6 годы последействия). С внесением 21 т/га мелиоранта (] доза) интенсивность их вымывания за указанный срок повысилась до 36,7-37,5 т/га. Использование аналогичных доз фосфогипса по ярусной вспашке такж< не имело преимущества перед глубоким рыхлением РСН-2,9 в посева? многолетних трав. На 9-й год проведения опыта последействие половинное дозы мелиоранта (0,5 дозы) по сравнению с полной значительно затухает. Не

протяжении 6 лет отток солей несколько интенсивнее был в посевах многолетних трав, в последующие годы этот процесс доминировал в полевом севообороте.

11. Проведение агробиологического комплекса мероприятий на корковых нейтральных солонцах без внесения фосфогипса было весьма результативно и обеспечивало среднюю урожайность сена многолетних трав (1989-1993 гг.) по ярусной обработке и рыхлению соответственно 27,5 и 30,3 ц/га. Максимальная продуктивность травостоя на залежном солонце составила 12 ц/га. Внесение мелиорантов в 4-х градациях от полной дозы для слоя 0-30 см (21 т/га) способствовало повышению урожая сена многолетних трав до 30,9-39,1 ц/га. Максимальным он был при внесении полной дозы фосфогипса, при этом ярусная на 40-45 см вспашка уступала глубокому безотвальному рыхлению. Аналогичная закономерность была характерна по указанным обработкам и дозам мелиоранта в полевом севообороте. Применение фосфогипса в 4-х градациях от полной дозы на фоне луговой солонцеватой почвы, значительно лучшей по плодородию, чем корковый нейтральный солонец, было менее результативно. Прибавка урожая сена многолетних трав здесь составила от 1,2 до 4,7 ц/га при 3,2-11,1 на солонце. Не исключается вероятность того, что повышение урожайности на луговой солонцеватой почве в значительной степени обусловлено фосфором, вносимым вместе с фосфогипсом, а не действием самого мелиоранта.

12. При разработке параметров жизнедеятельности клубеньковых бактерий бобовых культур-фитомелиорантов (донника и люцерны) установлено, что ризобии более отрицательно реагировали на щелочную среду, обусловленную нормальной и двууглекислой содой. Токсичность ИаНС03 и Иа2С03 была в 4-10 раз выше, чем нейтральных солей. Преобладание соды в составе нейтральных солей (сульфатно-содовое засоление) повышает их токсичность в сравнении с нейтральным типом в 2,3-3,5 раза. Нейтральные соли при концентрации 0,20,8 % благоприятно сказываются на жизнедеятельности клубеньковых бактерий в питательных средах, при уровне засоления 2-3 % они способны полностью подавлять ризобии. Кальций гипса повышает устойчивость ризобий к повышенной концентрации солей в 7,5 раз в сравнении с сульфатно-содовым засолением.

13. Высокое содержание натрия (свыше 45 % от емкости обмена) и дефицит кальция в почвенном поглощающем комплексе сильно подавляет активность симбиоза V бобовых культур-фитомелиорантов. При соотношении обменных катионов Са:№ как 0,7:1 у донника и люцерны симбиотический аппарат полностью подавлен. Увеличение доли кальция в поглощающем комплексе (при соотношении Са:Ыа как 3:1) создает благоприятные предпосылки для симбиоза, такое состояние почвы соответствует уровню малонатриевого солонца. При гипсовании полной дозой этот диапазон соотношения увеличивается до 7:1. Химическая мелиорация солонцов гипсом в сочетании с дополнительным внесением фосфора до уровня высокой обеспеченности (4,5-6,0 мг/100 г почвы) способствует максимальной биологической азотфиксации. Фосфор фосфогипса, внесенного в половинной дозе для слоя 0-30 см на первоначальном этапе

освоения, способен удовлетворить потребности микро- и макросимбионтов дг эффективного симбиоза. Отзывчивость люцерны на внесение фосфорны удобрений была выше, чем донника.

14. Использование тестирования разных штаммов клубеньковых бактерий донник и люцерны в лабораторных и микровегетационных опытах с применение питательных сред разного химизма, доведенных до критического уровн засоления, показало, что наиболее устойчивым был штамм люцерны 4236, ризобий донника этой характеристикой обладал штамм 282. Инокуляция семя люцерны и донника указанными штаммами обеспечивала прибавку урожая сен на фоне гипсования до 19-22 %.

15. Энергетическая и экономическая оценки мелиоративных приемов освоени показали, что на корковых солонцах сульфатно-содового засолени использование агробиологического комплекса мероприятий, как в сочетании глубоким рыхлением РС-1,5, так и со вспашкой ПТН-40 было неэффективш Внесение «стартовых» доз мелиорантов по ярусному фону также не давал экономического эффекта. Применение глубокого рыхления на 30-40 см н мелком многонатриевом солонце сульфатно-содового засоления и корково] малонатриевом нейтрального типа засоления было результативно обеспечивало наибольшее приращение валовой энергии соответственно на 4745 16938 МДж/га.

16. Для окультуривания пятен луговых корковых многонатриевых солонцов (1С 15% от общей площади массива) необходимо использовать землевание слое1 5-10 см (под многолетние травы) и 15-20 см (под зерновые), срок окупаемост: затрат составил 3-5 лет. Массивы с преобладанием данных солонцо целесообразно осваивать гипсованием половинной дозой для слоя 0-30 см (по, многолетние травы) и полной под посевы зерновых. Последействие гипсовани составляет соответственно 12 и 24 года, затраты на их внесение п< существующим ценам (1997 г.) окупались за 5-8 лет. Для быстрого отток продуктов обменных реакций гипсование следует сочетать с глубоки» рыхлением на 30-35 см в паровом поле.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Солонцовые комплексы северной лесостепи с преобладанием луговых мелки: средне- и многонатриевых солонцов сульфатно-содового засоления, а такж! корковые малонатриевые нейтрального типа засоления (южная лесостепь необходимо улучшать агробиологическим методом - парование участка, внесенн органических и минеральных удобрений, глубокое рыхление на 30-35 см стойкам! СибИМЭ, РС-1,5, РСН-2,9, посев соле- и солонцеустойчивых культур фитомелиорантов.

Улучшение массивов корковых многонатриевых луговых солонцов сульфатно содового засоления под посевы многолетних трав экономически целесообразна проводить гипсованием слоя 0-15 см в сочетании с обязательным глубоки» рыхлением на 30-35 см. Невыполнение этого условия сильно ослабляет отто]

вторичных солей и увеличивает токсикоз растений и микрофлоры. Пятна данных :олонцов (10-15% от общей площади поля) под многолетние травы можно экультуривать землеванием слоем 5-10 см скреперными орудиями. Мощность используемого слоя луговой солонцеватой почвы для землевания (А=0-27 см) не должна превышать 0-5 см. Под посевы зерновых культур землевание указанных 1ятен солонцов следует проводить слоем 15-20 см, а дозу гипсосодержащих мелиорантов необходимо расчитывать для слоя 0-30 см, применительно к гейтральным малонатриевым солонцам в полевых севооборотах доза фосфогипса может быть уменьшена от полной до 0,75. Указанные мероприятия необходимо ючетать с глубоким рыхлением на 30-35 см в паровом поле, в других полях ;евооборота глубина рыхления составляет 20-22 см. Для создания окультуренного тахотного слоя возможно сочетание гипсования дозой для слоя 0-10 см с госледующим землеванием слоем 10 см.

При отсутствии поставок гипса, фосфогипса и невозможности применения (емлевания луговые корковые многонатриевые солонцы сульфатно-содового (асоления целесообразно вывести из пашни и сенокосов, так как затраты на ■фоведение агробиологического комплекса мероприятий не обеспечивают 1риращения валовой энергии.

Для повышения активности симбиоза у бобовых культур-фитомелиорантов донника и люцерны) на солонцах необходимо устранить многонатриевостъ (свыше 15% от емкости обмена) до уровня малонатриевого (менее 25% от емкости обмена), )беспеченность фосфором довести до высокой градации (4,5-6,0 мг/100 г почвы), юдцержать реакцию почвенной среды в пределах рН=7-8 и нейтральный химизм (асоления с участием кальция гипса. Указанные параметры для донника и люцерны 1а солонцах сульфатно-содового засоления достигаются с внесением дозы [юсфогипса для слоя 0-15 см. При инокулировании семян данных культур «обходимо использовать штаммы клубеньковых бактерий соответственно 282 и (236, обеспечивающие повышение урожайности сена на 19-22%.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

. Влияние весенней предпосевной обработки солонцов на водный режим, засоренность посевов и урожай зерновых культур // Агротехнические основы повышения урожайности зерновых и кормовых культур Тюменской области.-Омск: СХИ, 1979. - С. 6-11 (в соавт.).

!. Влияние мелиоративных обработок на свойства коркового солонца и урожай сена многолетних трав // Проблемы развития Тюменского агропромышленного комплексав 11-йпятилетке:Тез. докл.-Тюмень, 1981.- С. 60-61.

I. Влияние мелиоративных обработок на свойства лугового коркового солонца и урожайность многолетних трав в лесостепи Тюменской облас-ти // Генезис почв Западной Сибири, их мелиорация и эффективность удобрений: Тр./ Омск. с.-х. ин-т. - 1981,- С. 81-85 (в соавт.).

4. Влияние мелиоративных обработок и гипса на плодородие солонцовых земель I Науч.- техн. бюл. / СО ВАСХНИЛ.-Новосибирск, 1981. - Вып. 29. - С. 47-52 (в соавт.)

5. Возможности землевания луговых корковых солонцов в лесостепи Тюменской области II Областная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов сельского хозяйства 18 марта 1983 г.: Тез. докл.- Тюмень, 1983,-С. 74-75.

6. К вопросу действия мелиоративных обработок на свойства и продуктивносп луговых корковых солонцов сульфатно-содового типа засоления// Особенности солонцовых почв Западной Сибири и приемы их улучшения: Тр. / Омск, с.-х ин-т,- 1983,- С. 29-34 (в соавт.).

7. Изменение солевого режима при проведении мелиоративных обработок на луговых корковых солонцах Тюменской области // Засоленные почвы Западной Сибири их свойства и способы улучшения: Тр. / Омск. с.-х. ин-т,- 1984. - С. 47-52

8. Действие приемов мелиорации коркового солонца на содержание и состав илистой фракции // Некоторые проблемы повышения эффективности сельскохозяйственного производства: Тез. докл. - Тюмень, 1984,- С. 41-42.

9. Приемы мелиоративного освоения корковых солонцов под кормовые культурь: в черноземно-солонцовой лесостепи Западной Сибири: Автореф. дис...: канд с.-х. наук.- Омск. 1985.- 16 с.

10. Мелиорация и сельскохозяйственное использование луговых солонцов Северного Зауралья в условиях интенсивного земледелия // Молодые исследователи и практики - развитию сельского хозяйства Тюменской обл: Тез докл.- Тюмень, 1987.- С. 69-70 (в соавт.).

11. Влияние землевания на свойства и продуктивность луговых солонцов Тюменской области // Почвенные условия и эффективность применения удобрений i Западной Сибири: Тр. / Омск. с.-х. ин-т,- 1988.- С. 50-55 (в соавт.).

12. Мелиорация и использование солонцов в Тюменской области: Рекомендации.-Новосибирск: СО ВАСХНИЛ, 1988.- 40 с. (в соавт.).

13. Приемы освоения солонцовых почв в Западной Сибири // Современны« проблемы научного обеспечения АПК и подготовки кадров: Тез. докл.- Тюмень 1У8У.- С. /7-/8.

14. Влияние ярусной вспашки и мелиорантов на свойства и продуктивность луговогс коркового солонца // Мелиоративные особенности почв солончаково-солонцовых комплексов Западной Сибири и пути их интенсивногс использования: Тр. / Омск. с.-х. ин-т.- 1990.- С. 23-30 (в соавт.).

15. Химическая мелиорация луговых солонцов в лесостепи Тюменской области / Производство кормов на мелиорируемых природных угодьях Сибири. Новосибирск: Сиб. НИИ кормов, 1991.- С. 28-30 (в соавт.).

! 6. Возможности применения промежуточных посевов в Западной Сибири: Учебное пособие / Омск: СХИ, 1991,- 20 с.

17. Действие степени и химизма засоления на численность клубеньковых бактерий донника // Научно-практическая конференция посвященная 30-летию НИИСХ Северного Зауралья: Тез. докл. - Тюмень, 1995,- С. 46-47 (в соавт.).

18. Возможности предварительного отбора солеустойчивых штаммов клубеньковых бактерий донника и люцерны // Там же.- С. 44-45 (в соавт.).

19. Использование новых культур в промежуточных посевах на солонцах Западной Сибири // Первый международный симпозиум. Новые нетрадиционные растения и перспективы их использования: Тез. докл. - Пущино, 1995.- С. 405-406.

Ю. Параметры жизнедеятельности семян люцерны и клубеньковых бактерий донника в зависимости от химизма и степени засоления // Почва. Отходы производства и потребления: проблемы охраны и контроля,- Пенза: Приволжский дом знаний, 1996,- С. 202-208 (в соавт.).

21. Проблемы применения фосфогипса для мелиорации солонцов Западной Сибири // Проблемы охраны окружающей среды от промышленных, бытовых, биологических и медицинских отходов, осадков, сточных вод (сборник материалов). Международная науч.- практ. конференц: Тез. докл.- Пенза, 1997.-С.197-198 (в соавт.).

22. Факторы биологической фиксации азота на солонцовых почвах // Аграрная наука и образование в условиях аграрной реформы в Тюменской области: Тез. докл.- Тюмень, 1997.- С.121-122 (в соавт).

23. Совершенствование приемов мелиоративного освоения солонцов в Тюменской области // Там же.- С. 123-125 (в соавт.).

24. Влияние химизма и степени засоления питательной среды на численность клубеньковых бактерий люцерны // Сиб. вест. с.-х. науки,- 1997.- № 1-2,- С.63-67 (в соавт.).

25. Система мелиорации земель Тюменской области.- Новосибирск: Сиб. отд. РАСХН, 1997.- 160 с. (в соавт.).

26. Подбор штаммов клубеньковых бактерий донника для солонцовых почв // Проблемы агрономии на Урале: Сб. науч. тр. / Уральская ГСХА.- Екатеринбург, 1998,- С. 163-168 (в соавт.).

27. Влияние типов химизма и степени засоления питательной среды на численность клубеньковых бактерий донника // Там же,- С. 168-172.

28. Авторское свидетельство на изобретение '"Плуг для 3-х ярусной обработки солонцовых почв", Госкомитет СССР по делам изобретений и открытий.- № 1172460,- 15 апреля 1985 г. (в соавт.).

Информация о работе

Скипин, Леонид Николаевич
доктора сельскохозяйственных наук
Тюмень, 1998
ВАК 06.01.01

Автореферат

Похожие работы