Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРОДУКТИВНОСТЬ РИСА НА ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВАХ НИЗОВЬЕВ Р. КУБАНИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ПРОДУКТИВНОСТЬ РИСА НА ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВАХ НИЗОВЬЕВ Р. КУБАНИ"

Р\-г%чеа

МОСКОВСКИ! ОРДЕНА ЛШОША, ОРДША ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДША ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УШШЭТСШГГ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

УДК 633.018:631.559+ 633.18 :58І.14.051

ЦВЕТНОВА Ольга Борисовна

ПРОДУКТИВНОСТЬ РИСА НА ЗАСОШШХ ПОЧВАХ НИЗОВЬЕВ р. КУБАНИ

(Специальность 06.01.03 - почвоведение)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва, 1987

ftofdkrt tiuePfrüi^ s ^^tec^T

Работа выполнена на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения Московского государственного университета rat, M.B. Ломоносова.

Научные руководители - доктор биологичесгак наук, старший

научный сотрудник|ф.Й. ЛЕВИН

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник С.А. НИКОЛАЕВА

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Т.Н. КИРИЕНКО

кандидат биологических наук, ассистент Г.М. МАЙНАШЕВА

Ведущее учреждение - Университет Дружбы Народов имени

Цатриса Лумумбы

Зашита состоится "^сй^?^ 198Я-Г, на заседании специализированного совета К 053.05.16 по почвоведению в МГУ имени М.В. Ломоносова по адресу: ГСП 118899, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан " 19&*2

г.

Ученый секретарь ' > ■ специализированного совета Г.В. Моту зова

Актуальность работы. Комплексная мелиорация земель является одним из основных направленна повышения продуктивности угодий. Она позволяет вовлекать в производство малопродуктивные засоленные и заболоченные земли. Однако искусственное регулирование водного, воздушного,. солевого и других. почвенных режимов приводит к нарушению сложившегося экологического равновесия. Это вызывает необходимость всестороннего исследования таких территорий как до начала проведения мелиоративных работ, так и в течение определенного мелиоративного периода с целью оценки, происходящих изменений и прошоза функционирования культурных биоценозов,. Одним из эффективных путей использования малопродуктивных почвташых районов нашей. страны является возделывание на них затопляемой культуры риса, Вместе с тем. опыт его выращивания показывает, что шинируемый эффект на РОС многих районов, в частности в Краснодарском крае, не достигается..Более того, в многолетнем цикле, отмечается.снижение урожаев риса. Причины отмеченного явления не полностью вскрыты. Недостаточная изученность этой проблемы дает основу для противоречивых мнений и подходов к ее решению. - Особенно остро указанная проблема. стоит для дельтовых почв, исходно засоленных, или подвергающихся вторичному засолению.

Цель работы. Оценка уровня а динамики биологической продуктивности главных культур рисового севооборота на засаленных почвах дель' ты Кубани и выявление взаимосвязей между показателями продуктивности и почвенно-клпматаческими факторами.

Основные задачи исследования:. 1) изучение динамики основных свойств почв рисовых полей в годовом и многолетнем циклах; 2) изучение динамики.биологической продуктивности культур рисового севооборота (рис, люцерна) и биологического круговорота химических элементов с учетом влияния сорной растительности;.Э) выявление особенностей изменения?биологического'круговорота химических элементов на

[Ч, А- 21Ш

рисовых полях по сравнению:с естественными тростниковыми сообществами , плавней Кубани; 4) изучение особенностей структуры культурного фитоценоза и свойств поте при длительной монокультуре риса;5) выявление потаенно-климатических факторов, лимитирующих продуктивность риса;- 6) оценка степени влияния: люцерны,. как- культуры i рисового севооборота; на мелиоративное состояние почв рисовников.

Научная новизна. Впервые для территории■плавневой:зоны р..Кубани :выявлены закономерности изменения:продукционных- процессов при смене естественных тростниковых ценозов культурой риса. Показаны■ особенности биологического круговорота азота и зольных элементов в рисовых агроценозах и изменение данных показателей; в многолетнем ряду. Установлена динамичность-факторов, определяющих продуктивность риса. Выделены факторы,, лимитирувдие развитие растений писало фазам роста в условиях производственного опыта*.

Црактическая значимость. Показано, что урожай риса - в значительной степени определяется почвекно-мелиоративным состоянием в период проростков (май)» В этот период наиболее критическими:показателями являются содержание в почве элементов питаниями реакция среды.. Установлено, что негативное влияние засоления:на продуктивность культуры »в максимальной степени проявляется в фазу цветения. Выявлена нецелесообразность использования на засоленных почвах АРОС минеральных калийных удобрений (КС1) и оценена позитивная роль рисовой соломы.как органического удобрения. Показано лимитирующее значение климатического фактора на продуктивность риса в районе исследований, . в связи с чем обусловлена необходимость-возделывания:здесь раннеспелых сортов культуры. Полученные информационные массивы-отвечают требованиям, предъявляемым для построения имитационных моделей плодородия почв рисовых полей {Семенов, 1982)*.

Апробация* Материалы. дисс ертации - докладывались на Всесоюзных-

з

совещаниях и конференциях (Москва, 1979^ 1984;:Ставрополь, 1983; Махарадзе-Анасеули, 1985; Ленинград,- 1986); межфакультетской научно-практической конференции.(Москва, 1982); П съезда ВОП УССР (Харьков, 1986); кафедре общего почвоведения факультета почвоведения МГУ (Москва, 1987).

Публикации., По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Обгем работа. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций и приложения. Работа изложена на страницах: машинописного текста, содержит ^Гтаблиц, /й рисунков и таблиц в приложении. Список литературы вкллчает^?£><£ наименований,,из них' 40на иностранном языке.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводили в течение.5 лет (1977-1981 гг.) в плавневой зоне р. ї^бани:(Темртский район Краснодарского края).. Объектом исследования послужили нерегнойно-глеевые почва плавней Кубани, освоенные пот рисосеяние (на территории - Азовской•рисовой оросительной системы - АРОС) и участки неосвоенных плавней под естественной тростниковой растительностью.. На АРОС были■выбраны ключевые участки -о посевами.риса разных лет.пользования, что позволило охарактеризовать изменение биологической продуктивности риса и круговорота химических элементов при длительной монокультуре риса и при смене культур в 2-х ротациях севооборота . Все исследования проводилив посевах основных культур рисового севооборота (рис,.люцерна) с учетом сопутствующей сорной флоры. Определение надземной фитомассы растений проводили на укосных площадках размером 1 и? для риса 2 раза за вегетацию (в фазу цветения и: созревания),. для люцерны - 3-4 раза за сезон в зависимости от числа укосов, для тростниковых сообществ - по фазам развития вида. Подземную фитомассу учитывали мето-

дом монолитов (ДЕевин, 1964) в соответстг«ш. с площадью.корневого питания по глубинам: 0-25 см для риса и сорняков и.0-25,. 25-50 см для лвдерныи тростниковых ценозов.. Повторность определений для каждого участка.- 5-19-кратная для надземной фитоыассн и 5-кратная для. кор~-ней.

Для выявления взаимосвязей:между свойствами-почв (в допоседаой период, фазу проростков,, цветения в созревания), продуктивностью и химическим составом-растений риса в смешанных образцах почв, отобранных на.укосных площадках определяли: рН, содержание гумуса, азота, фосфора; калия, подвижных форм железа, общее количество недо-окисленных соединений и воднорастворимых солей по общепринятым методикам. В растительных образцах.определяли: н - по Кьельдалю, «а -на пламенном фотометре, Р, к, Са, Кё,.31, 3, С1, А1, Ре, 2п, Си, М1 - на рентгенофяюоресцентнш.анализаторе.октех тегл-бгоо.

Кроме того, проводилось изучение интенсивности разложения растительных остатков в условиях затопления (рис) и на суходоле (люцерна) по методике Вострова и Петровой (1961),

Результаты исследований обрабатывались различными методами математической статистики:(Дмитриев, 1972).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУДШИЕ '

Характеристика и свойства|перептойно-глеевых почв плавней Р.Кубани и их изменение в условиях рисосеяния

Потаенно-мелиоративная обстановка в плавневой зоне р. Кубани под естественной тростниковой растительностью чрезвычайно сложна.. Почвы характеризуются, высокой степенью засоления (до 2% в верхних горизонтах), большим количеством закисных форм железа (до 600 мг/ 100 г в слое 0-20 см) и других восстановленных соединений, но содержат до гумуса в поверхностной толще. Использование этих почв

под культуру затопляемого риса обусловливает существенное измене-, ниє их физических и химических свойств. Резко возрастает плотность, особенно в верхних слоях профиля (с 1.04 до 1.5 г/см^). Причем, уплотнение почв рисовых полей при увеличении срока их эксплуатации увеличивается.и охватывает все более глубокие слои почвенного профиля. Снижается величина общей порозности почв. Отмечается подщела-чивание среды- с 5.5-6.5 до значений, превышающих оптимальный диапазон изменения рН для риса (табл. 1). Особенно интенсивно отмеченные процессы идут в перше годы культивирования риса.

Таблица 1

Многолетняя динамика некоторых свойств почв рисовых полей (средние данные для пахотного горизонта 0-20 см при п=19)

Год исследования - їй ІУ- т- N. % ІЩ* Рг0, ? кг° Ре+3 НДС тсв г со^ей.

мг/100 Г

Катхга 166

197? 7,05 4,8 0,23 - 7,6 60,1 09,6 5,9 45,7 8,2 0,35

197В 7,92 4,3 0,22 - 3,4 66,8 133,3 30,4 29,8 8,8 0,32

1979 7,94 4,4 0,22 «»3 5,6 77,3 172,7 14,5 36,8 9,6 0,33

1980 8,10 з,е - 3,5 3,7 70,2 342,7 185,2 - - 0,24

1901 8,17 4,1 - 3,9 4,6 118,2 - 31,8 8,9 0,25

Уменьшается содержание гумуса, причем также в наиболее резкой форме в первые годы освоения и там, где почвы были более обогащены им. Б последующем интенсивность этого процесса замедляется. В многолетием цикле ухудшается и азотный режим почв. Снижается количество как его валовых форм, так и подвижных соединений (нн^). В многолетнем ряду при монокультуре риса в целом также отмечается снижение в почве подвижных соединений Р, хотя поведение его в почвах рисовников более сложно, чем других элементов, что связано с неоднозначностью изменения по отдельным годам факторов, определяющее подвижность фосфора: соотношение 2-х и 3-х валентных форм Ре, рН, ЕЬ и др. Воздели-

вание люцерны в системе рисовых севооборотов приводат к возрастанию количества Р20д в почве, однако, при последующей монокультуре риса вновь отмечается -падение содержания Р2О5, как и в 1 -ой - ротации: севооборота. В отличив от фосфора, многолетняя динамика содержания обменного К при монокультуре риса имеет обратный характер изменения;в результате того, что чередование периодов затопления и высушивания при культивировании риса обусловливает усиление процессов трансформации глинных минералов и высвобождение доступного растениям калия. Под влиянием хе суходольное культуры наблюдается резкое падение его количества вследствие затухания процессов, приводящих к высвобождению К. Во 2-ой ротации - севооборота ход кривой изменения К^О в целом повторяет таковой для 1-ой ротации, но на более низком уровне. То есть, в системе, рисовых севооборотов.с годом пользования участка, при интенсивном выщелачивании и выносе К сельскохозяйственными-культурами неизбежно будет наблюдаться обеднение почв рисовников данным элементом. Позитивным моментом:в повышении:продуктивности этих, почв при возделывании культуры затопляемого риса является снижение степени их засоления. В первые года рассоление ~почв происходит слабо, отмечается лишь перемещение солей из пахотного горизонта в нижележащие слои, что не исключает возможности их возвратного засоления. В дальнейшем степень и глубина рассоления почвенной.толщи возрастают. Однако рассоление почв по площади происходит неравномерно, что. мы связываем с неудовлетворительной работой дренажно-сбросной сети;

Наряду с этим,. в многолетнем цикле отмечается прогрессивное-накопление закисных форм железа и рост общего количества недоокис-ленных и восстановленных соединений в исследуемых почвах.

Вместе с тем, использование почв плавней-в рисосеянии способствует снижению пространственного варьирования содержания многих почвенных .показателей; Так; за 3 гсда величина т количества:мн£ сни-

зилась с 45 до 21%, То же самое можно сказать о V содержания Р, К, Л солей,.но в последнем случае величина V.' остается достаточно высокой.. Внсокими.значенаями характеризуется и V содержания гумуса.

В общем можно заключить, что изменение большинства показателей шюдородия почв плавней при использованш их в рисосеянии:носит де-граданионный характер;.

Биологическая продуктивность естественных и культурных Фитоиенозов на засоленных почвах плавней Кубани

Деграданионные изменения свойств почв плавней при возделывании затопляемого риса во кногом определяются тем, что сведение тростниковых - сообществ приводит к резкому изменению продуктишости ЕЩ. Проведенные исследования показали,, что естественные тростниковые ценозы являются наиболее продуктивными сообществами.данного района,, запасы общей фитомассы в них достигают 146 т/га, причем основная часть (более Э0£) приходится на подземные органы. Освоение плавневых земель уже на первых этапах при их осушении (с частичным сохранением ка данных территориях тростниковой.растительности) приводит к сокращению:запасов общей фитомассы на 30-405?. Вместе с тем,, интенсивность ее накопления продолжает оставаться высокой..Годовой, прирост надземной части.составляет 7 т/га, подземной - 60 т/га.Рас-тения риса в силу;своих биологических-возможностей не способны.наращивать такую фитомассу, поэтов при смене тростниковых ценозов затопляемой культурой риса происходит резкое сокращение-запасов растительной продукции - более чем в 10 раз. Происходят изменения в структуре общей фитомассы,-Основная часть приходится на надземные-органы - около 82%, доля корней составляет 1®!, т.е. прирост корней7 составляет не более 30 ц/га, что в 20 раз меньше,.чем в естественных тростниковых сообществах. Существенной особенностью рисового ЕЩ является большая пестрота посевов.,Общие запасы-растительной про-

/ -і»

дукщш внутри ценоза колеблются от 41'до 172.ц/га, причем в наибольшей степени - варьируют запасы растительной продукции в надземной части (7 « Э9Я).

В многолетней, динамике биологической продуктивности риса, при резких колебаниях по отдельным годам, четко прослеживается общая, тенденция снижения ее с годин пользования (рис. 1). Это связано с

общими - закономерностями. изменения комплекса показателей . почвенного плодородия при длительной монокультуре риса (падение содержания гумуса, и, р, накопление в почве ТОКСИЧНЫХ: восстановленных продуктов). Причиной же значительных колебаний Н1 по отдельным годам исследований является скачкообразный характер изменения одного или двух факторов из всего комплекса свойств почв, оказывающих прямое или опосредованное влияние на продуктив-

I.

\

м

«к.

Рис.. 1 Шоголетняя динамика биологической "продуктивности риса и некоторых почвенно-климатических показателей:.: I - рН, 2 - суммарная радиация, 3 - сумма солей, 4 - засоренность; А - зерно, Б - солома

ность риса. Зги факторы начинают играть роль ведущих и в разные годы на эту роль могут выходить различные показатели почвенного плодородия, а также климата июгльтура земледелия. Так, в 1-ый год возделывания риса, несмотря на.значительное засоление почв, в результате обогащения их элементами.питания после проведения культур-техничес-ких мероприятий, был получен довольно высокий урожай риса (около 60 ц/га). Ко 2-му году пользования в результате снижения содержания элементов питания-и резкого подщелачивания среды - почти до 8,0 -происходит существенное уменьшение продуктивности риса..К 3-му году

наблюдается дальнейшее падение продуктивности. В этом случае на роль ведущего фактора выходит такой показатель культуры земледелия* как степень засоренности посевов. Скачкообразный характер ее изменения в рассматриваемый период, когда она достигла максимальной величины за все сроки наблодекий (33$), оказался определяющим в падении продуктивности риса. К 4-му году пользования по сравнению с 3-им отмечается рост урожайности культуры. Причиной этого явилось совокупное влияние ряда факторов: резкое снижение засоренности и степени засоления почв к увеличение почти в 2 раза по сравнению со средней многолетней и уровнем предшествующи: лет величины суммарной радиации (рис. 1). В сравнении с 4-ым годом, к 5-му году вновь отмечается снижение продуктивности риса, поскольку на фоне стабилизации климатических факторов, позитивно сказывающихся на урожайности культуры, произошло дальнейшее ухудшение почвенного плодородия. Это и обусловило снижение относительно предшествующего года урожайности риса.

Как положительный факт следует отметить уменьшение пестроты посевов культуры в многолетнем ряду. Коэффициент варьирования для надземной фатомассы на АРОС снизился почти в 2 раза (с 70 до 38$), что связано с уменьшением пространственного варьирования большинства почвенных показателей.

Таким образом, проведенные исследования в целом показали, что в рисовых ценозах, но сравнению о тростниковыми, продукционные процессы, приводящие к созданию органического вещества, протекают со значительно меньшей интенсивностью. Кроме того, культурные ЕГЦ в целом крайне неустойчивы и подвержены резким колебаниям во времени. *В связи с этим, для получения устойчивых урожаев риса требуется стабилизация процессов функционирования ЕГЦ, Последнее в определенной степени можно обеспечить строгим соблюдением всей технологии возделывания культуры.

ю

Взаимосвязь меадрт свойствами почв_ и биопродукгишостыо риса

Характеристика агроценоза била бы неполной без выявления взаимосвязей между отдельными его компонентами. С помощью корреляционного анализа установлено,-что из всех структурных частей :риса наибольшей теснотой связи с различными показателями-структуры биоценоза и свойствами почв:обладают репродуктивные органы;(зерно).В свою очередь, влияние почвенных факторов на продуктивность риса в различные периоды.неодинаково (табл. 2).Максимальная теснота свлзи между продуктивностью и большинством -исследуемых показателей (рН, содержание к, р,. к, эакискых форм-Ра,. суоды солей, недоокисленныхи восстановленных соединений) отмечается в фазу проростков,. причем наибольшее влияние в этот период оказывают рН и элементы питания. Во все другие фазы развития:риса теснота связи между рассматриваемыми показателями.значительно снижается, за исключением степени засоления почв..Максимальная теснота связи между последним фактором и продуктивностью риса отмечается в фазу цветения. Исходя из этого, можно заключить, что конечный урожай в значительной степени определяется состоянием почвенно-мелиоративной обстановки в период про- . ростков (май). Состояние почв до посева и в период созревания не оказывает существенного влияния на формирование урожая;

Содержание химических элементов и их биологический круговорот вш исследуемых ценозах

С приходом культуры риса на смещг тростниковым сообществам существенным образом меняется не только продуктивность, но и характер и интенсивность биологического круговорота (ЕК) элементов в биогеоценозе. Рис по сравнению с тростником накапливает значительно меньшую биомассу сконцентрирует в своем составе меньшее количество практически:всех элементов. Кроме того, большая часть накопленных.

Ряда коэффициентов корреляции между отдельными компонентами структуры фитсдассы посевов раса со свойствами почв

») ' _Свойства почв и коэффициенты корреляции

x1 Р2°5 «4 Л Т. и. рв2/ре3+ рН С ре Ре2* Е И, гумус - - '

г1 КЭ ИБ N3 ИГЗ КЗ нз кг n3 КЗ НЗ N3 КЗ - -

Я г2 ? К20 рН " гт.и. СИ. ВДС гумус С Ре Р205 ндез - X ' 'Ре-1*

-0,59 -0.52 0.40 -0.37 0.32 0.30 0.27 не КЗ НЗ КЗ N3 №

г3 'Си.' £тЖ -0.55-0154 ' вде ' ас 0,49 -0,45 0,32 N3 КЗ 'кн+ НЗ НЗ " ' гумус С Ре" КЭ НЗ ' рН НЗ ВДСЗ N3 ""¿¡Г КЗ

¿* и 0,35 т-0,29 рН Си. 0,26 0,24 0,23* 17М7С'Гг0£ НЗ КЗ — _ _ - -

x1 г1 " РН К ИЗ из гумус г2°5 КЗ КЗ n5 эс, ¿и. НЗ КЗ Ре нэ р?2+ НЗ * К2° Рв/Рв3+ ?Т'И' КЗ КЗ НЗ к — -

- - рН ин$ "^о гумус ере " ги.1" Кт.и, ?2°5 ' эдез РеЭ+ ' зс. '

_2 ч г -0,46 0,42 -0,41 0,38 КЗ НЗ КЗ из НЗ НЗ КЗ НЗ НЗ НЗ

х* ИЛС 2 т. и. Ги, Эй \о Рв3+ ш} гумус Р205 с Ре рН р«2+ ВДСЗ

г3 0,53 -О.ЭЭ -0,33 -0.37 -0.29 -0,24 НЭ НЗ НЗ N3 КЭ КЗ КЗ КЭ

x* 0,47 -0,27 Рг05 Си. КЗ кэ 2т,и, нзт: . гумус рН КЗ КЗ - 4 * —

структурны« дамионенты ^итомаочм цениза: | — зсряу, ц/ш V* ■] /, л - итешдоуши*»* ^члиииш/,

ц/га (У2); х1 - свойства почв (в принятых единицах) в апреле; I2 - в мае; х3 - в августе;

х* - в сентябре; г1 - коэффициенты корреляции мшщу соответствующими структурными компонентами фитоцассы ценоза (71( ЗГ2) в апреле; г2 - в мае; г3 - в августе; г4 - в сентябре.

элементов безвозвратно выносится с урожаем за пределы агроценоза. Отсюда становится очевидным, что в рисовых агроценозах происходит падение интенсивности биологического 1футоворота элементов и уменьшается степень влияния растительности на почвообразовательный процесс.

Рис среди других злаковых культур в большей степени.обогащен Б1, поскольку является типичным кремниелюбивым растением. Однако необходимо подчеркнуть, что абсолютное содержание в соломе риса сорта Краснодарский-424 (табл. 3) ниже величины критического показателя обеспеченности его этим элементом (1155 ЗЮ2) (Алевтин, 1982), что негативно сказывается на устойчивости посевов к полеганию. Это свидетельствует о необходимости введения в культуру сортов риса интенсивного типа (например, Спальчик), которые накапливают до ЗЮ2• Вместе с тем, рис, произрастающий на перетойно-глеевых почвах АЮС, обогащен С1, На, Ре, что обусловлено химизмом их засоления (сульфатно-хлоридно-натриевый) и повышенным содержанием в них соединений железа.

В целом, содержание химических элементов в растениях риса, произрастающих даже в пределах ограниченной территории, подвержено значительному варьированию. При этом величина V концентрации элементов в различных структурных органах риса изменяется неодинаково: она минимальна в целом растении и максимальна в соломе С листьях и стеблях). В свою очередь, в химическом составе растений (табл. 3) минимальным варьированием характеризуется содержание таких элементов как и, Р, к, Са, Ме, г!, гп (V - 11-1850,а максимальным Ре, Мп, 31 (V ■ 41-51&), а также А1 и N1 (V * 75-10955). Обращает на себя внимание тот факт, что аналогичный характер имеет варьирование содержания'данных элементов в почве. То есть, варьирование концентрации элементов в растении обусловлено именно пространственной не-

Некоторые статистические показатели химического состава структурных органов растений риса на АРОС (п * 50)

*) К Р К Са HS Si S CI Ш Al Pe Un Zn Cu Ni

% мг/кг

Зепно (неочищенное)

1 1,37 0,60 0,59 0,12 0,32 0,57 0,05 0,03 0,03 0,02 0,01 46,5 26,6 4,59 1,24

2 0,03 0,01 0,01 0,001 0,01 0,02 0,003 0,001 0,003 0,002 0,001 2,35 0,65 0,23 0,13

3 0,90 0,46 0,45 0,10 0,09 0,38 0,02 0,02 0,02 0,0 0,0 16,0 19,8 2,10 0,0

4 1.73 0,82 0,83 0,13 0,22 0,84 0,09 0,06 0,05 0,05 0,04 91,8 35,7 9,72 3,69

5 0,22 0,08 0,06 0,01 0,04 0,13 0,02 0,01 0,01 0,01 0,56 16,1 4,42 1,57 0,91

6 16,4 13,9 13,4 8,05 24,8 22,0 38,3 30,3 29,4 56,6 39,3 34,6 16,6 34,2 73,1

Целое растение (надземная часть)

1 1,11 0,38 0,93 0,33 0,33 2,06 0,06 0,24 0,14 0,03 0,02 233,4 32,1 5,24 1,75

2 0,03 0,006 0,02 0,01 0,02 0,05 0,004 0,01 0,01 0,005 0,001 17,2 0,78 0,19 0,19

3 0,76 о,зо 0,69 0,22 0,25 1,35 0,02 0,15 0,11 0,0 0,01 85,0 24,2 3,15 0,17

4 1,54 0,47 1,25 0,46 0,41 2,74 0,09 0,55 0,23 0,10 0,07 692,2 52,7 7,69 4,87

5 0,17 0,04 0,14 0,06 0,06 0,32 0,03 0,07 0,03 0,03 1,00 118,2 5,32 1,29 1,31

6 15,9 10,9 12,7 18,3 17,4 15,5 50,3 29,3 25,5 109,1 41,6 50,6 16,5 24,6 75,0

(*) Статистические показатели: 1 - М) 2 - +щ; з - rain; 4 - max; 5 - (J ; 6 - Y,

однородностью содержания их в почве.-Наиболее тесная связь прослеживается для На, S, несколько меньше для С1, что, вероятно, является следствием произрастания культуры на засоленных почвах. Сам же факт положительной корреляции говорит о высокой толерантности риса к засолению. Из основных:элементов питания наибольшую взаимосвязь между концентрацией в растении и содержанием в почве имеет фосфор {г » о,&5), последнее,, вероятнее всего, свидетельствует о лимити-ругаием значении данного элемента для риса на АРОС..В противоположность другим элементам концентрация К.в растениях характеризуется отрицательной корреляцией, о содержанием.его в почве (г » -0,40),. Негативное влияние К является, по-ввдимсэду,. опосредованным и связано с недоучетом отрицательных последствий от внесения на засоленных: почвах АРОС минеральных калийных удобрений.в виде KCl. Отмечается также прямая зависимость между содержанием - элементов в растениях и продуктивностью культуры,, т.е. почти для. всех .'элементов максимальное количество их в растениях:отмечается на участках с максимальной-продуктивностью и наоборот..

В многолетней динамике содержания.азота и.зольных элементов прослеживается отчетливая тенденция снижения их количества по годам наблюдений, хотя по отдельным годам оно происходит весьма неравномерно, что связано с неоднозначностью изменения содержания и соотношения элементов в почве в многолетнем ряду, климатическими особенностями года, обусловливающими интенсивность накопления и перераспределения. элементов в растении. В целом, с годом пользования различия между биологическим круговоротом элементов в естественных: и культурных ценозах увеличиваются., Так, если в естественных ценозах в биологический круговорот вовлекается более 8500 кг/га.химических элементов (причем, около 90? приходится на.количество элементов, накапливаемых:в массе -подземных органов), то уже на первых этапах освоения плавней при их осушении.происходит снижение емкое-

та ЕК тростниковых сообществ приблизительно в 1,5 раза. Полная же смена естественных:ценозов рисовыми вызывает снижение донного показателя почти в 10 раз. В посевах риса на АРОС в среднем вовлекается в круговорот до 670 кг/га азота и зольных элементов. Вместе с тем, данная величина существенно варьирует (от 451 до 819 кг/га), что обусловлено варьированием свойств почв. Отмечается прямая зависимость интенсивности ВС от показателей почвенного плодородия. Так, растения риса; произрастающие на участках более обогащенных гумусом, вовлекают в ЕК максимальное количество всех элементов и. наоборот.

ПРОИСХОДЯТ качественные изменения В ХИМИЗМе бИОЛОГИЧеСКОГО 1фУ-

говорота.. Так,, если в тростниковых сообществах биологический круговорот элементов можно определить как калиево-кремниевый с участием н, С1, Ре» повышенно-зольный, очень высокопродуктивный, то в рисовых ценозах - как азотно-кремниевый с участием к и Ре, повышенно-зольный, .среднепродуктивный..

В многолетнем ряду с годом пользования риса-отмечается уменьшение интенсивности Ш элементов (табл. 4). В целом за годы исследований количество элементов, вовлекаемых в круговорот,. снижается почти в 2.раза..При этом наиболее резкие изменения наблодаются в перше годы исследований. Причиной снижения емкости ЕК является ухудшение почвенно-мелиоративдой обстановки рисовников (особенно в первые годы культивирования риса), а также'климатические особенности отдельных лет. Значительная часть элементов, вовлекаемых.в круговорот рисом, как уже подчеркивалось, выносится с урожаем за пределы агроценоза. Эта величина достигает на АРОС в среднем 342 кг/га и в зависимости от урожая варьирует от 186 до 462 кг/га, причем степень антропогенного воздействия на биологический круговорот элементов в агроценозах с ростом урожая усиливается. С зерном выносится в среднем до 147 кг/га химических/элементов или 43# от их хозяйствен-

Таблица 4

Многолетняя динамика показателей биологического круговорота азота и зольных элементов в рисовых агроценозах (средние значения, д»4)

*) i N Р К Са Mg Si S Cl №а Al Fe Ma Cu zn «1 2 ЗОЛЬ- H

кг/г a НЫХ эле- +

ментов S

Вовлекается в биологический юлтовооот, всего

1 179,6 57,3 152,1 68,5 49,4 371,4 31,2 91,8 53,4 18,5 134,5 4,4 0,7 0,1 0,1 1033,5 1213,1

2 133,5 41,9 107,1 46,0 32,1 259,6 19,3 55,7 27,2 13,4 63,1 3,3 0,4 0,09 0,08 668,4 301,9

3 91,2 24,6 82,4 35,3 20,9 171,8 14,0 42,3 21,8 11,5 63,6 3,9 0,4 0,07 0,06 492,0 583,2

4 117,9 36,6 123,1 45,1 28,2 243,8 16,3 48,9 24,3 13,7 70,5 3,7 o,5 0,1 0,06 656,7 770,5

5 117,7 3S,6 104,4 41,3 30,4 213,5 16,2 45,5 24,5 11,в 66,7 4,7 0,4 0,09 0,05 598,0 715,7

Выносится с урожаем зерна

1 83,7 33,5 32,2 6,9 27,7 38,1 4,0 2,9 2,3 2,9 1,0 0,4 0,2 0,04 0,03 155,1 233,8

г 63,4 25,7 26,9 4,8 15,6 27,7 3,2 2,0 1,6 2,8 0,9 0,3 0,2 0,03 0,03 111,7 129,1

3 44,7 12,5 13,4 3,6 9,8 17,3 1,5 0,9 0,9 1,2 0,4 0,1 0,1 0,01 0,01 61,7 106,4

4 60,1 20,0 23,4 5,5 14,4 28,8 2,0 1,5 1,0 2,0 0,5 0,2 0,2 0,03 0,01 99,2 159,3

5 63,6 25,1 29,9 5,1 16,2 28,8 2,3 1,4 1,4 1,4 0,7 0,2 0,1 0,03 0,OJ 112,7 176,2

Поступает в почву, всего (вместе с опадом)

1 43,1 13,5 35,6 38,2 7,7 104,2 21,0 54,4 30,8 9,2 130,9 2,6 0,3 0,05 0,04 455,6 493,6

г 34,9 9,9 34,8 30,8 7,5 88,1 11,7 32,4 16,9 7,7 60,8 2,2 0,2 0,04 0,04 303,1 338,0

3 27,9 8,0 35,7 23,2 6,0 73,8 9,8 26,2 14,2 6,8 62,1 2,9 0,2 0,04 0,05 269,0 296,9

4 33,4 10,0 42,8 27,4 7,0 90,4 12,1 30,0 16,7 7,8 68,1 2,5 .0,2 0,05 0,04 315,1 348,6

5 31,8 8,9 36,4 26,3 8,1 83,7 11,3 29,4 15,6 6,9 65,0 3,3 0,2 0,04 0,04 295,3 327,1

t*> Год исследования; 1 - 1977, 2 - 1978, 3 - 1979, 4 - 1980, 5 - 1981.

кого выноса. В максимальной степени отчуждается N (56 кг/га),.-приблизительно одинаково Р, к,, S1 (около 22-23 кг/га), вынос других элементов не столь значителен. Количество химических элементов,,отчуждаемых с соломой; превышает величину выноса их с зерном (187 кг/ га). В наибольшей:степени с соломой выносится 31 (87 кг/га или. 77,от хозяйственного выноса), К (32 кг/га или 56,, и (20 кг/ га или 26.6Й). Полученные результаты показывают, насколько перспективно использование на данных почвах рисовой соломы в качестве органического удобрения. К примеру, запахивание ее в почву практически полностью покрывает дозу вносимого с минеральными удобрениями К (60 кг/га ty)), применение которых на засоленных почвах АРОС неэффективно.

В многолетнем ряду отмечается заметное снижение абсолютной величины.выноса химических элементов с урожаем pica;, почти на 54% по сравнению с их первоначальным количеством*. В наибольшей степени уменьшается вынос с урожаем Na,.ci,,Fe, несколько меньше н, р, к.. Однако последнее свидетельствует об ухудшении^качества сельскохозяйственной продукции риса..

Еще более значительные различия между тростниковыми и рисовы— ми ценозами.отмечаются в показателях поступления:химических: элементов с растительными остатками в почву. Так, если в тростниковых сообществах величина возврата элементов в почву'составляет около 3500 кг/га (ежегодный, спад корневой части'принимали равным 1/3 ее максимальных запасов), то с поукосными остатками:риса - всего 205 кг/га. При этом, в естественных ценозах основной процент возврата в почву1 с растительными остатками составляет поступление Si, К, н, СХ и Ре» а в почвах рисовых полей в максимальном количестве возвращается Ре (45 кг/га). Поступление его почти в 3 раза превышает возврат таких элементов, как н, Р, к , т .е. характер возврата в целом не способствует улучшению плодородия почв рисовых полей. Кроме того, , в MHO-

голетпем ряду величина возврата химических элементов в почву с растительными остатками уменьшается. К концу наблвдешй она снизилась по сравнению с первоначальным уровнем примерно шЛЪ%.

Влияние состой растительности|на биологически^ круговоуют химических элементов в посевах; риса

Заметную роль в структуре рисового агроценоза играет сорная растительность..В многолетней динамике засоренности посевов риса наблвдаются резкие колебания: по годам исследований при определением возрастании к 4-5-щг году: пользования доли-сорняков болотной группы.. Ход кривой засоренности зеркально отражает тенденцию изменения многолетней динамики Ш риса. Это указывает на наличие тесной, связи между данными: показателями и - позволяет утверждать,. что ухудшение почвекно-мелиорагавднх.условий:с годом пользования риса-приводит к росту засоренности посевов.. Создание благоприятной обстановки, обусловливающей рост продукционных процессов риса,.в свою очередь приведет к подавлению роста сорных растений..

По химическому составу -домшируших сорняков:ближевсех. к рису стоит просянка, т.е..этот сорняк является наиболее сильным конкурентом риса в потреблении, элементов питания из ■ почты.. В меньшей степени это относится к клубне камышу и.тростнику. В рисовых посевах сорной растительностью может* вовлекаться в круговорот более 200 кг/ га азотаи зольных, элементов. В наибольшей; степени сорняки »вовлекают в биологический круговорот 51, К,. Н». Ге. В почву же с поукосными остатками поступает менее 50% от общего количества элементов,. вовлекаемых ими в круговорот.-

Таким образом,, они не только выступают в роли конкурента.при накоплении химических элементов,.но и увеличивают вынос элементов за пределы агроценоза.

Биологический круговорот химических элементов в посевах лшетям.

Положительное влияние на продуктивность риса, как.предшественник.- оказывает люцерна. Позитивное последействие этой культуры проявляется не только на 1-ый,.но и на 2-3 года возделывания после нее риса. Вместе с тем, ладерна способствует повышению урожайности риса только при достаточно высоком уровне ее продуктивности. Химический состав люцерны существенно отличается от зольного состава риса. Люцерна содержит больше Н,.к,.са, меньше С1,. р и значительно меньше 51 и Ре.-По сравнению с рисом люцерна вовлекает в круговорот примерно в 5 раз больше Н, в 2-4 раза больше к, Р, Мг, но значительно меньше 31 и.Ре. Вместе с тем, люцерна в условиях АРОС накапливает в повышенных количествах Б, Иа,.С1, особенно в надземной части, что усиливает ее роль как культуры-мелиоранта при возделывании на засоленных почвах.-При использовании лвдерны на сено большое количество элементов выносится за пределы агроценоза (840 кг/га), несмотря на это, возврат химических элементов в почву с растительными остатками люцерны превышает таковой у риса в 2 раза,, причем к 3-му году данный показатель в результате нарастания массы корней увеличивается. Всего в почву с растительными,остатками люцерны поступает до 670 кг/га химических элементов,-из них только азота - до 300 кг/га. Это количество может покрывать потребности риса в данном элементе питания в течение 1-2 Лет.

Некоторые особенности деструкционных процессов в почвах рисовников

Как уже отмечалось, смена высокопродуктивныхестественных ценозов плавней культурами рисового севооборота вызывает резкое уменьшение величины ежегодного поступления растительных остатков в почву, что является одной из причин существенного сокращения запасов органического вещества растительных остатков в почвах плавней при. их освоении..Запасы в почве в 1-ый год пользования под рис по срав-

нению с почвами неосвоенных плавней сокращаются вдвое, с 350 до 170 т/га. Темпы снижения растительных остатков со временем ослабевают , однако, в целом запасы их в почвах рисовых полей к 6-му году пользования составляют не белее 10$ от первоначального количества (т.е., до 90$ теряется при освоении территории плавней). Исследования по интенсивности разложения целлюлозы для различных условий возделывания культур, рисового севооборота (рис при затоплении и люцерна без орошения) показали, что чередование периодов затопления и высушивания при культивировании риса сопровождается активацией процессов разложения (рис. 2) в результате того, что в таких условиях поддерживается обстановка, способствующая активному развитию различных групп микроорганизмов (аэробов и анаэробов). Интенсивность разложения целлюлозы в условиях суходольной культуры значительно ниже и на протяжении всего периода вегетации не достигает величин, отмеченных док затопленного участка. То есть, В условиях рисосеяния Ин-

ги |»У «И »И ж «н И'Я !» ОН ЯЯ 1>

Рис. 2 Динамика интенсивности разложения хлопчатобумажного полотна в почвах рисовых полей за вегетационный период при затоплении (1) и без орошения (2)

тенсивность разложения растительных остатков ускоряется, что является одной из причин резкого уменьшения запасов органического вещества в почвах под культурой риса.

ВЫВОДЫ

1. Перетаойно-глееше почвы неосвоенных-плавней р., Кубаниха-рактеризувтся сильным - засолением и высокой-степенью восстановлен-кости, но имеют большие запасы органического вещества п элементов питания. Освоение этих-почв под культуру затопляемого риса сущесг--венно изменяет их агрофизические и химические свойства. Большинство изменений носит деградационныйхарактер (увеличивается плотность почв, уменьшается содержание гумуса, питательных алементов, возрастает рН). Позитивным моментом является рассоление.почв.. Особенно интенсивно - все указанные изменения происходят в первые годы рисосеяния. В дальнейшем система стабилизируется и темпы негативных изменений почв замедляются, хотя направленность гос сохраняется.

2. Естественные тростниковые' ценозы,- развивающиеся на пере-гнойно-глеевых почвах в плавневой зоне р. Кубани, являются высокопродуктивными растительными сообществами. Смена их затопляемой культурой риса приводит к сокращению запасов растительной продукции более чем в: 10 раз.

3* Биологическая продуктивность риса подвержена резким колебаниям по годам и имеет четко выраженнуи тенденцию уменьшения о годом пользования. Последнее связано с ухудшением свойств почв при. длительной монокультуре риса. Резкие колебания.биопродуктивности -риса по отдельным годам обусловлены. скочкообразяым характером изменения одного или двух факторов из всего комплекса свойств почв, оказывающих прямое или опосредованное влияние на продуктивность риса, а также изменениями показателей климата и.культуры.земледелия.

4. -Влияние почвенных факторов на продуктивность риса меняется по периодам вегетации культуры. Максимальная теснота связи между продуктивностью риса и большинством свойств почв отмечается в фазу проростков (май), причем наибольшее влияние в этот период оказыва-

ют рН и элементы питания. Степень засоления почв максимальной теснотой связи характеризуется в фазу цветения (август),.Связь между продуктивностью риса и почвенными показателями в допосевной период и фазу созревания:минимальна. В наибольшей степени изменение свойств почв отражают репродуктивные органы. -5. Особенностью химического состава растений риса,-произрастающих на засоленных перегнойно-глеевых почвах АРОС,-является значительная обогащенноеть их С1, На, Ре.-Количество азота и зольных элементов в растениях'риса характеризуется значительным варьированием. Максимально оно в соломе, минимально - в целом растении. Концентрация большинства•элементов в рисе характеризуется прямой взаимосвязью с их- содержанием.в почве и биологической продуктивность» культуры. При бессменной монокультуре риса содержание химических элементов в растениях.со временем снижается.

6.. Рисовые ценозы по сравнегаш с тростниковыми характеризуются меньшей емкостью биологического круговорота (более чем в 10 раз).. Тип биологического круговорота изменяется с калиево-кремниевого по-вышенноэольного очень высокопродуктивного в тростниковых биогеоценозах на а э отно-кремниевый'повышеннозольннй среднепродуктивный в рисовых. Более 50? химических элементов,.вовлекаемых в круговорот рас- . тениями риса,,отчуждается за пределы агроценоза. В составе растительных- остатков в почву в основном.поступает Ре, С1.,Абсолютная и относительная величина поступления химических элементов в почву с годом пользования риса уменьшается;. Это усиливает негативное влияние монокультуры риса на биологический круговорот элементов в системе почва-растение. Антропогенное воздействие на круговорот также усиливается с ростом урожая риса. ■ ,

7. Значительные изменения в показатели биологического круговорота в рисовых агроценозах шосит сорная растительность..Ею может

вовлекаться в круговорот более 200 кг/га химических элементов. Прямым и наиболее свльным конкурентом риса в потреблении элементов питания является просянка,- которая по типу и показатеяям биологического круговорота очень близка к рису;.

8. Культура лкцерны.способствует повышению лродуктивности риса. Вынос и возврат химических-элементов в почву этой культурой в 2 раза превышает таковые у риса. Мелиорирумцая роль люцерны на РОС определяется и тем,.что с ее надземной часть» за пределы агроцено-за выносится значительное количество элементов,. обусловливапщих засоление почв (ci. Ne, s)..Положительное последействие этой- культуры проявляется.не только:на 1-ый,,но и на 2-ой и:3>ий-годы>возделывания после нее риса. Вместе о тем, позитивная роль люцергш> проявляется только при достаточно высоком уровне ее продуктивности*.

РЕКОМЕНДАЦИИ;

1..Для поддержания плодородия почв рисовых солей : на высоком уровне необходимо ограничить вн есение - минеральных калийных удобрений; (КС1),, использование которых на засоленных почвахАРОС отрицательно сказывается на продуктивности растений, и увеличить внесение органических удобрений,, максимально используя побочную продукцию : риса,, в частности солому;

2. Дня получения: высоких урожаев риса в плавневой зоне р. Кубани; необходимо культивирования раннеспелых, сортов этой культуры при строгом соблюдении.технологии:ее возделывания.

По материалам диссертации опубликованы следуимие-работн:-. 1. Еиалотаческая.продуктивность агроценоэов на АРОС // Тезисы.докл. Всес.-совещ. "Биологическая продуктивность почв и ее увеличение в интересах народного хозяйства".- М., 1979, с.93 (в соавт.) 2.. Особенности питательного режима почв; используемых под культуру риса // Тезисы докл. межфак; научно-практич..кон$.,"МПГ - сель-

скому хозяйству". —М., 1982, с.ЭО (в соавт.) 3. Питателышй режим почв рисовых полей, нижней дельты Кубани //Тезисы докл. научно-технич. конф. "Пути интенсификации-орошаемых земель Северного Кавказа".-Ставрополь,1983,с.100-101 (в соавт.) 4.. Изменение запасов органического вещества в почвах плавней в процессе их освоения и использования под культуру риса //Генезис и плодородие земледельческих почв.-Горький,1983,с.39-40 (в соавт.)

5. Трансформация органического вещества почв плавней при введении их в сельскохозяйственное производство // Биологические науки,

1984, № 5, с.98-104 (в соавт.)

6. Изменение биологической продуктивности почв плавней нижней дельты р.Кубани при их окультуривании и использовании под рис //. Тезисы док*. Всес.. конф. "Почвы речных долин и дельт, их рациональное использование и охрана?'- М., 1984, с.169 (в соавт.)

7. Электропроводность почв как показатель продуктивности рисовни-ков // Тезисы докл. конф,.молодых.ученых, - Махарадзе-Анасеули,

1985, с.125 {в соавт.)

8. Почвенно-мелиоративное состояние окультуренных территорий дельты 1йгбани // Повышение продуктивности почв рисовых полей. - М.: Наука, 198S, с. 5-15 (в соавт.)

9. Свойства почв и продуктивность рисовых.посевов на примере AFQC -// Тезисы докл. Д съезда ^ УССР..- Харьков, 1986,. с. 180 (в соавт.)

10. Особенности фосфатного режима почв рисовых полей-нижней дельты р. Кубани // Вестн.,МГУ, сер.17, 1986, № 4, с.7-16 (в соавт.)

11._ Мелиорация плавневых почв дельты Кубани и использование тс под культуру риса // Мелиорация и орошение почв равнинного Кавказа. —М.: Наука, 1986, с.174-181 (в соавт.)

12. Калийный режим и продуктивность риса на - засоленных почвах дельты Кубани // Тезисы.докл.,Всео. науч. конф. "Агропочвоведеняе и плодородие почв". - Ленинград, 1986, ч. I, с.42-43 (в соавт.)

Пмп. , пи. 3. S. Л— S&3&& Пк (4с.

eoyfn w ' * 0«vc* SЯ,4, Т*НК

3«.

Моск. тялогр. M A «Сигоя»