Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Технология освоения уплотненных южных черноземов под орошаемое земледелие

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Технология освоения уплотненных южных черноземов под орошаемое земледелие"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ П\УК

ВСЕРОССИ ИСКИ П НЛУЧ НО- ИССЛ ЕДОВЛТЕЛ ЬСКН'Л И ИСТ И "ГУТ ГИДРОТЕХНИКИ И МЕЛИОРАЦИИ им. А. П. КОСТИКОВА

ТЕХНОЛОГИЯ ОСВОЕНИЯ УПЛОТНЕННЫХ ЮЖНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ПОД ОРОШАЕМОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ

Специальность 06.01.02 — сельскохозяйственная мелиорация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Работа выполнена в отдела орошения Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации им А. Н. Костикова.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор, академик РАСХН Б. Б. Шумаков.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, академик РАСХН М. С. Григоров; доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н. Н. Дубенок.

Ведущая организация — НПО «Кустанайское» Казахской академии сельскохозяйственных наук.

Защита состоится .... января 1996 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета по присуждению ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук К. 099.05.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костикова по адресу: 127550, Москва, ул. Большая Академическая, 44, ВНИИГиМ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГиМ.

Автореферат разослан .... декабря 1995 г.

Ученый секретарь

специализированного сов кандидат технических

- 3 -

ОБЩДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа Выдвигая программу социального развития и повышения благосостояния народа, предстоит сделать существенный вклад в увеличение производства зерна, всех видов кормов, как базы для дальнейшего увеличения продуктивности мясного и молочного скотоводства. В сложившихся природ-но-хозяйственных условиях юга Западной Сибири, включая северную часть Казахской Республики, осуществить такие планы возможно через дальнейшее развитие орошаемого земледелия. В то же время под антропогенным воздействием значительные площади пашни снижают свое плодородие. Особенно резко может проявляться этот процесс на орошаемых землях. Поэтому создание условий для устойчивого производства кормов сопряжено с восстановлением, сохранением и повышением плодородия почв, которое в значительной степени обеспечивается за счет восполнения органической части почвы путем внесения органических удобрений - перепревшего навоза или в виде жидкого стока.

В диссертации осуществлена научно обоснованная разработка технологии освоения уплотненных шных черноземов под орошаемое земледелие, основанной на мероприятиях по формированию более мопдаого окультуренного корнеобитаемого слоя почвы с целью получения устойчиво высоких урожаев сельскохозяйственных культур, что и определяет актуальность работы и ее практическую значимость.

Цель и задачи исследований. Цель диссертационной работы заключается в разработке технологии освоения уплотненных южных черноземов под орошаемое земледелие с использованием дождевальной машины "Кубань-ЛК".

В связи с. тем, что технологический процесс освоения включает элементы разуплотнения и увлажнения почвы, а также формирование бездефицитного баланса органики в почве, в диссертации решались следующие задачи:

- установить качественную и количественную характеристику влияния пахоты (П), глубокого рыхления почвы (ЕР) на глубину 0,5 м, глубокого рыхления и внутрипочвенного внесения животноводческих стоков (ПРС) и глубокого рыхления и внесения птичьего помета (ПРПП) на водно-физичесше и химические свой-

- 4 -

ства почвы и продуктивность травостоя люцерны;

- выявить рациональные дозы органических удобрений, обеспечивающий стабилизацию гумуса в почвенном профиле и наибольшую энергетическую эффективность проводимых мероприятий;

- сделать оценку экономической эффективности проводимых мероприятий по' балансу энергетических затрат и аккумулированной энергии в дополнительно получаемой продукции, в приросте гумуса и элементов минерального питания в разуплотняемом слое почвы.

Методика исследований. Экспериментальная часть работы выполнена в 1990-1993 гг. на землях учхоза им, Ю. А. Гагарина, расположенных на юге Западной Сибири. -

Поиск рациональных доз органических удобрений и различных агротехник осуществлялся на деляночном опыте с отработкой технологического процесса в опытно-производственных условиях. Б качестве культуры - мелиоранта использован районированный сорт люцерны "Карабалыкская - 14". Поливы проводились дождевальной машиной "Кубань-ЛК".

Научная новизна и практическая ценность работы. В природ-но-хозяйственных условиях рассматриваемого региона апробирована технология глубокого разуплотнения шных черноземов с одновременным внесением кивотноводческих стоков ; полученные результаты позволяют обосновывать рациональные тех- -нологические приемы повышения плодородия деградированных шных черноземов на основе регулирования режима органического вешэства почвы на глубину до 0,5 № сделана энергетическая оценка эффективности проводимых агромелиоративных мероприятий; производству рекомендована научно обоснованная технология мелиорации деградированных ю;иых черноземов, обеспечиваа-сдл стабильно высокую продуктивность травостоя лэдерны и воспроизводство ' плодородия почвы через формирование более ыощ- ; кого окультуренного слоя и повышения в нем гумуса и элементов шнерального питания. ■ '

Оценка эффективности проводимых мероприятий по энергетическим показателям позволяет Солее объективно оценить цзлгсо- . образность того или 1шого технологического процесса с позиций -. ресурсосбережения в условиях их недостатка. Полученные коэф-

- б -

фициенты энергетической эффективности являются основой для сравнительных характеристик с другими мероприятиями.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и одобрены:

- на XIX научно-практической конференции "Прогрессивные формы интеграции науки и производства АПК"(г. Кустанай,1991 г.);

- на Всероссийской научной конференции "Экологические основы орошаемого земледелия" (Москва, ВНИИГиМ, 1992 г.);

- на Объединенном заседании лабораторий полевого и орошаемого кормопроизводства НПО "Кустанайское" Казахской академии сельскохозяйственных наук (г.Кустанай, пос. Заречный, 1993 г.).

Публикация. Основные положения диссертации опубликованы в трех статьях и трех научно-технических отчетах-ВНИИГиМ

Реализация работы. Результаты исследований использованы при составлении Рекомендаций по технологии регулирования водного режима орошаемых южных черноземов при глубоком их рыхлении с внутрипочвенным внесением животноводческих стоков (составлены согласно договора N 668 с Кустанайским областным АПК, рассмотрены на секции Ученого Совета ВНИИГиМ и одобрены; протокол N 3 от 5 ноября, 1990 г.); при разработке технологии мелиорации южных черноземов согласно плана НИР программы "Плодородие ..." Российской академии сельскохозяйственных наук и при внедрении технологии в производственных условиях на площади 80 га в учхо-ве им. Ю. А. Гагарина Кустанайекого СЖ

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений. Изложена на 134 страницах и включает 36 таблиц, 3 рисунка и список литературы из 116 наименований.

Краткое содержание работы. В первой главе по литературным источникам осуществлен анализ существующих технологических процессов освоения уплотненных почв при орошении.

Обоснование задач исследований было осуществлено из следу-щих соображений. Освоение черноземов с заменой естественных растительных сообществ посеваьги сельскохозяйственных культур сопровождается безвозвратным отчуждением гумуса. Кроме того, регулярное и довольно длительное иссушение верхнего, наиболее плодородного слоя влечет за собой не только потеря урожая, но и

дегумификадию черноземов С А. А. Бегаеыиров, С. R Кененбаев (1987);

B. tt Гусенков и др. (1989)].

Орошение черноземов повышает и стабилизирует продуктивность пашни, однако перенос специфических систем богарного земледелия на орошаемые земли сопровождается другими, присущимц орошении, негативными процессами. В частности, использование а севооборотах большого числа пропашных культур, требующих многократных обработок почвы с применением тяжелой колесной техники, сопровождается более интенсивным уплотнением поверхностного плодородного слоя с -формированием уплотненного подпахотного слоя (плужной подошвы), препятствующего проникновению корневой системы растения вглубь [ЕС.Казаков, ЕИ.Бобченко, ЕС.Макарова, Е IL Максименко, С. А. Ешенкулов и др. (1983, 1986, 1987,1988); К. Д. Каржанов и др. (1982) ; ЕС.Нэско, Н. И. Полупанов, ЕЕЫздве-дев и др. (1989); J. Lehfeldt (1988); U. Pittelkov, К. John, P. Horbs (1988)3.

В современных условиях интенсификации земледелия придается большое значение агромелиоративным приемам обработки почвы, направленным на оптимизацию ее водно-физических свойств и, прежде, всего, интегральному показателю сложения - плотности, которая оказывает прямое влияние на направленность биохимических процессов в формировании урожаев [Р. Е.'Елешев и др. (1992);

C. И-Эинченко и др. (1992); Е С. Казаков и др. (1983); ЕЕМэдве-дев (1988); Е К. Шхновский (1955); Ы. И. Рубинштейн и др. (1987); С. М. Сулейманов и др. (1984); C.Degenhardt (1988); J. Lehfeldt, (1988); U Pittelkov und and. (1988); M. Smikalskl, P. Kundler (1988)).

. Отмечается, что наиболее распространенным и эффективным агротехническим приемом является глубокое механическое разуплотнение почвы. Для этого создана серия рабочих органов плоскорезного типа, стоечного с долотом и ряд других. Дано описание своеобразной конструкции рыхлителя, разработанного во ВНИИГиУ [ЕС. Казаков и др.(1986,1988)]. Она отличается от других типов рыхлителей конструкцией стойки V-обраэной формы. Приведены результаты экспериментальных исследований, -выполненных ранее под руководством Е С. Казакова, Е Е Шумакова, Е Е Иакстгэнко (1983-1989 гг.), по глубокому рыхлению почв этим рыхлителем я

хозяйствах области. При рассмотрении того или иного вопроса обоснованы задачи исследований.

Вторая глава посвящена анализу почвенно-климатических условий в регионе проведения исследований. Сделана вероятностная характеристика распределения тепловых ресурсов в многолетнем разрезе через сумму положительных температур, а также по дефициту испаряемости как в пределах гидрологического года, так и по месяцам вегетационного периода. Рассмотрены гидрогеологические и почвенно-геоморфологические условия, приведены данные по химическому составу воды водоисточника, по гранулометрическому составу и водно-физическим свойствам почвы опытного участка В разделе "Организационно-хозяйственные условия" рассмотрены возможности дальнейшего совершенствования технологического процесса орошения с использованием современных дождевальных машин "Кубань-Ы" и "Кубань-Ж", а также возможности глубокого механического разуплотнения почвы без оборота пласта на орошаемых землях с использованием У-образных рыхлителей.

Анализ метеорологических данных показывает, что 1990 и 1991 гг. были теплее 1992 и 1993 гг. и по обеспеченности тепловыми ресурсами существенно превосходили среднее многолетнее значение этого фактора. По влажности воздуха три года из четы-. рех были влажнее среднего многолетнего. Ш количеству атмосферных осадков 1990 и 1993 годы значительно превосходили среднее многолетнее значение этого параметра, а в 1991 и 1992 годах их было значительно меньше среднего многолетнего. Для сравнения метеоусловий за годы проведения полевых экспериментов (1990-1993 гг.) с метеоусловиями предыдущих лет с позиций потребностей в орошении и выбора года с заданной обеспеченностью построены вероятностные кривые распределения дефицитов испаряемости за гидрологические годы и по месяцам вегетационного периода Расчет интегральных кривых распределений проведен методом, основанном на графоаналитическом анализе параметра кривых распределения и предложенном Г. А. Алексеевым (1960). Результаты расчетов представлены в таблице 1.

Дефицит испаряемости в пределах обеспеченностей 1-99 X изменяется от 684 до минус 21 мм, что свидетельствует о потребностях орошения в подавляющем большинстве случаев. Ш ¿гесяцам

- 8 - '

Таблица 1. Обеспеченность дефицитов испаряемости в годы проведения полевых экспериментов

Год ы

. 1990 1 1991 ! 1992 ! 1993

Параметры

Ео.ш! РД 1 Ео,мм! Р,Х ! Ео,ш! Р.* ! Ео.мм! Р.Х

Апрель 36 27 52 9 31 34 -14 92

Ыай 47 . 77 160 2 . 39 84 61 63

Июнь- 51 75 170 5 8 91 34 83

Июль -32 94 115 24 47 63 ■ " 5 88

Август 61 64 59 56 32 80 55 60

Сентябрь 39 61 6 87 66 . 30 -34 98

Гидрологи-

ческий год 73 94 489 10 216 67 5 98

вегетационных периодов он изменяется в следующих пределах: апрель - 74...-39; ыай - 170...0; июнь - 201...-54; июль - 199... -85; август - 168... -23 и сентябрь - 119... -47 ш.

Почвы участка - черноземы шные, маломощные, малогунусныз, среднесуглинистыз по гранулометрическому составу, уплотненныэ. Содержание элементов минерального питания растений соответствует караотеру распределения гумуса в почвенном профиле, основная ,. ьсасса которого находится в пахотном слое 0-0,3 ы - 0,85...3,84 • 1 (б срздиеы 2,36 %) с реагаш'уменьшением в слое 0,3-0,5 и -0,6?,. I „ 1,67 % (в среднем - 1,12 2); азота, фосфора и калия соответственно: 29,9 и 20.6; 15,5 и 12,5 и 331,6 и 208,8 иг/кг почва.

Шютйость почвы в пахотном сазе 0-0,3 и перед закладкой опыта достигала 1,334 т/м**3, в горизонте 0,3-0,5 и - 1,61 и на глубине 0,6-1 и - 1,674 т/ы**3. При этой отмечается резкое возрастание плотности в горизонте 0,2-0,3 и - до 1,452 т/ы**3.

При еьеокой плотности сочен пр«шиаков ее осолонцевания не

обнаружено. Содержание натрия в ППК не превышает 0.26 X, кальция (в среднем ДЛЯ слоя 0-0,5 м) - 57,4 Z. Емкость поглощения 16,9 мг-экв/100 г почвы, что свидетельствует о ее довольно низком энергетическом потенциале. Согласно классификации В. А. Ков-ды. R В. Егорова и др. (1989) почвы участка не засолены, содержание солей в среднем для слоя 0-0,5 м составляет 0,039 %.

Грунтовые воды на участке орошения залегггт на глубине более 7-9 метров.

Согласно классификации Е А. Качинского (1965) почвы с поверхности представлены суглинками легкими. К низу почвенного профиля происходит увеличение процента содержания физической глины с 30,5 в слое 0-0,3 м до 32,2 % - в слое - 0,3-0,6 м, что дает основания отнести подстилающие грунты к суглинкам средним.

Общая пористость имеет наименыше значения в уплотненном горизонте 0,1-0,2 м - 42,8 % (в среднем для слоя 0-0,3 м -43,8 %). В соответствии с оценкой, предложенной Е А. Качинским (1970), исследуемые почвы для пахотного слоя мохно отнести к неудовлетворительным. От содержания илистой фракции зависит способность почвы образовывать микроагрегаты. В этом отношении пахотный слой также находится в самом неблагоприятном положении, так как содержание ила в нем минимальное - 14,8...18,3 Содержание илистой фракции в почве предопределило ее адсорбционную способность. Максимальная гигроскопичность (МГ) составила 4,72. ..6,42 % от массы абсолютно сухой почвы. С максимальной гигроскопичностью связана и ¿влажность устойчивого завядания растений. На основании ранее проведенных в этом регионе исследований Е IL Бакаевым (1975) рекомендовано для расчетов влажности устойчивого завядания по MF принимать коэффициент равным 1,32.

Водоудерживающая способность почвы характеризовалась наименьшей влагоемкостью (HB), Равновесное состояние удерживаемого почвой объема воды характеризуемся яеремеяной здюрой влажности. Ера этом в слое 0,6 и форшру&ЯЖ «^дедуктивные запасы влаги, равные 100,6 .мм, в тда числе .зашз доступной - 48,6 мм.

В разделе '••Оршшзашдадао-хоэяйственные условия" рассмотрены возможности йозгйгтэ региона по организации технологического процесса мелиорации орошаемых земель на основе глубокого разуплотнения почв и .использования животноводческих стоков. Да-

ется описание V-образного рыхлителя и обосновывается выбор дождевальной техники.

В третьей главе рассмотрены методические положения по пос-•тановке и проведению полевых экспериментов, вопросы организации' и проведения полевых опытов, методика водобалансовых исследований, учет влияния агромелиоративных мероприятий на свойства почвы, методика оценки эффективности проводимых мероприятий по энергетическому балансу.

Были предусмотрены следующие агромелиоративные мероприя- . тия: 1 - пахота на 0,25-0,27 м (П); 11 - пахота плюс глубокое рыхление V-образным рыхлителем .на глубину до 0,5 м (ПР); 111 - , пахота плюс глубокое рыхление, на глубину до 0,5 vi с внутрипоч- ' венным внесением стоков КРС дозой 70...30 т/га (ПРО); 1Y - пахота плюс глубокое рыхление, плюс 10 т/га птичьего помета (ПРПП). На этих четырех фонах было размещено шесть вариантов по дозам органических удобрений: 1 - 0; 2 - 40; 3-60; 4 - 80; Б - 100 и 6 - 120 т/га перепревшего навоза КРС.

Органические удобрения были внесены под основную обработку почвы. Глубокое рыхление и глубокое рыхление с внутрипочвенным внесением жидкого навоза произведено экспериментальным рабочим органом РГ-0.5М. Начальная доза органических удобрений принята из расчета рекомендуемой,порядка 10-12 т/га для ежегодного внесения при освоении деградированных черноземов СЕ. IL Гусенков и др. (1989); Б.С. Носко и др. (1989); JL JLШитов, И.И.Карманов, В.А.Зимовец (1989)3 и четырехлетнего возделывания культуры. В . качестве культуры-мелиоранта принят районированный сорт люцерны "Карабалыкская-14".

. Полевой опыт деляночный. Размер делянок -6x6м принят в • соответствии о рекомендациями' Б. А. Доспехова (1985) для культур сплошного сева. Размещение делянок по вариантам доз органических удобрений осуществлено рендомизировацным методом. Повтор-ность опта трехкратная.

' Использование шоголетней ' бобовой культуры в качестве мелиоранта предусматривалось с позиций обогащения почвы азотом, фиксируемым культурой из атмосферы, закрепления разрыхленного слоя корневой системой и дополнительного обогащения его органа- , кой, особенно в нтаатах горизонтах разуплотненного почвенного

профиля. Исследования по распределению корневой системы люцерны были выполнены «А. Б. Балкизовым (1993) по методике К 3. Станкова (1964).

Учет продуктивности травостоя осуществлялся перед каждым укосом по контрольным площадкам 1 х1 м на типичном фоне варианта Одновременно отбирались пробы корма на химический анализ. Химические анализы почвы и корма осуществлялись по стандартным методикам в Кустанайской областной агрохимической лаборатории.

Поддержание заданного уровня влажности почвы на опытном участке осуществлялось с помощью дождевальной машины "Кубань- ЛК". В первый год возделывания люцерны в расчетном слое 0,2-0,5 м, а в последующие годы - 0,6 м. Очередной полив назначался при снижении влажности почвы в расчетном слое до 65-75 X НЕ Принятие такого нижнего уровня влажности почвы было обосновано А. Б. Балкизовым (1989-1992), проводившим исследования режимов орошения люцерны на больших лизиметрах в условиях хозяйства Этому уровню соответствуют минимальные затраты воды на единицу продукции. Контроль за влажностью почвы осуществлялся нейтронным влагомером БНП "Электроника-1".

Агрохимическая и водно-физическая оценка почвенного плодородия мелиорируемых черноземов осуществлялась по наличию в почве гумуса и основных элементов минерального питания растений, плотности и структуры ее сложения. Для этого отбирались почвенные образцы в начале и конце вегетационных периодов по горизонтам через 0,1 м на глубину 0,5 м. Изменение плотности почвы на опытном участке фиксировалось радиоизотопным плотномером ППГР-1 и отрызкой шурфов с последующим определением плотности почвы с помощью режущих колец,

Структурное состояние почвы определялось по методике пипе-тирования и мокрого просеивания.

Оценка эффективности проводимых мероприятий осуществлена по балансу энергетических затрат и аккумулированной энергии в гумусе, элементах минерального питания растений и в дополнительной продукции, полуденной в результате проведенных агромелиоративных мероприятий.

В четвертой главе приведены результаты наблюдений за поступлением атмосферных осадков и оросительной воды, данные по

режимам орошения и водному балансу на опытном участке, по агрегатному составу и агрохимическим свойствам почвы, по продуктивности травостоя люцерны.

Общая характеристика режима орошения люцерны на опытно-производственном участке представлена в таблице 2. Таблица 2. Режимы орошения люцерны •

N 1 з/п! Характеристика ! Г о Д ы 1

1 1990 1 1991 1. 1992 ! 1993 1

1. Продолжительность вегета-

ционного периода, сут . 102 136 : 135 116 •

2. Продолжительность полив-,

ного периода, сут 82 79 64 83

3. ■Число поливов 6 9 2 3

4. Средний межполивной пери-

од, сут 16,4 9,9 64 41,5

5. Поливная норма (ш), мм 10.0- 42,1- 44,6- 30,2-

26,2 51,2 49,0 50,6

6. Оросительная норма (М), мм 103,1 421,7 93,6 125,8

Как видно из представленных данных в зависимости от напря-

кенности метеорологических условий, которые имели экстремальные значения в минимуме и максимуме, для получения устойчивых урожаев люцерны в данных природно-хоэяйственных условиях требуется проведение от 2 до 9 поливов. Поливная норма при развитом травостое может изменяться от 30 до 50 мм. Минимальный межполивной период, зарегистрированный в процессе проведения исследований, составил 7 суток. Технические возможности дождевальной ма~ .шины "Кубань-ЛК" позволяют реализовать тагай реким орошения с 10-12 % запасом по времени. '

Результаты определения элементов водного баланса по данным полевого эксперимента представлены в таблице 3.

Согласно данных таблицы 3 в годы проведения исследований формирование водного питания растений в летний период осуществлялось в основном за счет атмосферных осадков и оросительной воды. Доля влагозапасов, по сравнению с этими составляющими водного баланса/была незначительной, соответственно по годам исследований: 16,9; 8,9; 10,6 и 6,6 X. Таким образом эта сос-

Таблица 3. Водный баланс на опытном участке по годам исследований.

Годы 1 ! ! Осадки (Р),! мм ! ! Оросительная!Изменение вла-1 Суммарное во-! норма (М), мм! гозапасов ! допотребление! 1 (£ЛГ). мм ! ГШ. мм !

1990 144,3 103,1 39,4 286,8

1991 Первый укос

4,4 231,6 44,0 280,0

Второй укос

40,4 138,9 -34,8 144,5

Третий укос

53,7 51,2 35,3 • 141,2

Всего: 98,5 421,7- 46,1 565,7

1992 Первый укос

140,4 0 25,4 165,8

Второй укос

111,3 93,6 11,4 216,3

Всего: 251,7 93,6 36,8 382,1'

1993 Первый укос

82,1 50,6 10,5 143,2 .

Второй укос

101,8 75,2 7,0 184,0

Всего: 183,9 125,8 17,5 327,2

тавляющая водного баланса в условиях региона при орошении не превышает пятой части эвапотранспирации.

Рассматривая отдельно поступление воды с атмосферными осадками и с поливами, необходимо отметить, что доля оросительной воды в формировании водного питания люцерны в большинстве случаев была меньшей, чем атмосферных осадков. Следовательно, орошение в этом регионе надо рассматривать как дополнение к естественному водсобеспечению, что подтверждается аналогичным мнением других авторов СЕМ.Бакаев (1975); Л.Н.Каштанов и др. (1988); Е П. Панфилов,- А. П. Трубецкая (1988); . ЕИРешеткина (1988)3.

• Массовке .замеры плотности почвы показали, что к концу вто-

- 14 - . .

poro года возделывания люцерны (1991 г.) она увеличилась на всех вариантах опыта Наиболее существенные изменения в сторону увеличения произошли в пахотном слое 0-0,3 м. При этом на участках с глубоким рыхлением в подпахотном горизонте 0,3-0,6 м имеют место более низкие значения этого показателя, чем на участках пахоты (1452...1507 и 1529 кг/м**3). Более того, на вариантах ПР и ПРС она даже меньше, чем в поверхностном слое. В сентябре 1992 года вновь произвели кассовые замеры плотности почвы по всей вариантам. Результаты определений представлены в таблице 4. .

Ib сравнению с предыдущим годом в 1992 году зафиксировано дальнейшее уплотнение почвы по всем горизонтам. Однако интенсивность этого процесса резко уменьшилась. Поэтому отличия не носят.ярко выраженного характера. Как и в предыдущий год сохраняется аффект глубокого разуплотнения лишь в горизонтах 0,3-0,5 м. Наиболее он заметен на вариантах с глубоким разуплотнением и внесением животноводческих стоков. Плотность почвы в варианте пахоты зафиксирована большей, чем исходная. При внесении достаточно высоких дог органических удобрений такая ситуация могла

Таблица 4. Сравнительная характеристика плотности почвы (кг/м**3) по горизонтам и фонам агромелиоративной обработки ее на опьпно-проиаводственном участке.

Горизонт, I До обработки,I Вариант обработки I

м I весна !--------------------------------------1

! 1990 г. I П .1. ;ПР 1 ПРС ! ПРПП !

|----------—,------—------,„-------,---------1

0-0,1 1462 1449, 1452 1446 1427

0,1-0,2 1538 1629 1564 1533 1499

0,2-0,3 1501 1567 1501 1628 1559

0,3-0,4 16J7 1630 1514 1441 1492

0,4-0,5 1629 1625 1617 1494 1494

0-0,3 1500 1516 1539 1502 1495

0,3-0,5 1523 1628 1606 1467 1499

0-0,6 1Б09 1620 1616 1488 1494

возникнуть в связи с тем, что три года не производилось никаких разуплотняющих обработок почвы. Вместе с тем, столь незначительное увеличение плотности в этом варианте (П); по сравнению с исходной,свидетельствует о положительной роли органики в формировании структуры сложения почвенного профиля.

С изменением плотности сложения изменилась агрегатная структура почва Обычно к агрегатам почвы относят комки крупнее 0,25 мм. Комочки мельче 0,25 мм называют микроагрегатами СЛ. Н. Александрова, 0. А. Найденова (1986)]. Изучение агрегатной структуры в опыте осуществлено методом сухого просеивания по образцам почвы, взятым в 1 и 6 зариантах всех четырех фонов в 1993 году. Результаты анализа представлены в таблице 5.

Из представленных данных видно,что почва состоит в основном из агрегатов менее 1 мм. Если учесть, что агрономически ценными яеляются агрегаты от 1 до 3 мм (комковатая и зернистая структура) [ Л. Е Александрова, О. А. Найденова (1986)], то содержание такой фракции не превысило 16,64 X, то есть изучаемую почву нельзя отнести к высокоструктурнсй. Вместе с тем, можно выделить ряд положительных моментов, которые проявились под

Таблица 5. Характеристика агрегатной структуры почвы на опытном участке.

Вариант!Горизонт,! Процентное содержание фракций, в мм !

(фон) ! м !--------------------------------------------

! ! >10 ! 10-3 ! 3-1 ! 1-0,25 ! <0,25 !

-!-

-!-

-!-

-!

п 0-0,3 6,10 10,82 13,35 35,05. 34,67

0,3-0,5 8,64 13,36. 14,33 33,54 30,13

ПР. 0-0,3 11,38 9,97 15,73 32,91 30,10

0,3-0,5 13,42 . 9,86 14,38 34,42 27,92

ПРС 0-0,3 10,92 8,90 12,82 34,22 33,14

0.3-0,5 8,70 11,00 14,76 34,60 30,94

ПРПП 0-0,3 8,67 9,81 14.80 34,28 32,44

0,3-0,5 9,18 12,70 16,64 34,22 27,26

воздействием глубокого разуплотнения и внесения биологических

мелиорантов. Количество глыб диаметром более 10 мм изменяется, от 6,1 до 13,42 X. Наибольшее их количество зафиксировано на участке пахоты с глубоким рыхлением, фи этом обнаруживается .четкая тенденция увеличения глыб в горизонте 0,3-0,5 м. Так на пахоте - с 6,1 до 8,64, на ПР - с 11,38 до 13,42 и на ПРШ - с 8,67 до 9,18 X, что можно отнести на характер естественного сложения почвенного профиля. И только на фоне глубокого рыхления с внесением животноводческих стоков эта закономерность не соблюдается. Здесь в подпахотном горизонте произошло уменьшение глыб, rib сравнению с поверхностным сдоем (0-0,3 м)^на 2,22 X. Если суммировать эффект с возможным увеличением глыб при естественном сложении, то он составит 2,7. ..4,7 %,' который необходимо отнести на внесенные животноводческие стоки.

То же можно сказать и о содержании агрегатов фракции 3-1 мм по горизонтам. В подпахотном горизонте их было на 1-2 X больше, чем в пахотном, что свидетельствует о более глубоком разрушении структуры почвы с поверхности.

Если учесть, что на участке пахоты зафиксировано изменение содержания агрегатов диаметром 1-0,25 мм с 35,06 в слое 0-0,3 м до 33,54 X в слое 0,3-0,5 м, характеризующееся естественным сложением агрегатной структуры почвы, то имеет место увеличение этой фракции под действием глубокого рыхления в подпахотном горизонте. В наибольшей степени этот эффект проявился в варианте ПР. И то, что в вариантах ПРО и ПРШ в сравниваемых горизонтах агрегатов этого размера зафиксировано одинаковое количество, указывает на формирование мелкокомковатой структуры почвы в подпахотных горизонтах, как одно из положительных проявлений глубокого разуплотнения почвы, внесения органических удобрений •и возделывания культуры-мелиоранта.

Агрегатов диаметром менее 0,25 мм в общем балансе почвы содержится около, одной трети. Наибольшее их количество приходится на пахотный слой. Сохраняется общая тенденция их умзньеэ-ния к низу почвенного профиля. Кроме этого, более глубокий анализ этой фракции показал, что под воздействием глубокого рыхления и внесения органических иелиорантов отмечается четкая тенденция увеличения в сдое 0,3-0,5 и микроагрегатов диаметром 0,25-0,01 мм с 61 до 63,5 X. Если допустить, что остальные фок-

торы, определяющие урожайность культуры были равными, то плотность сложения почвенного профиля и его микроагрегатный состав, в особенности подпахотных горизонтов, должны были способствовать повышению продуктивности травостоя люцерны в вариант** ПР. П?С и ПРПП..

Одним из основных определяющих факторов почвенного плодородия является гумус, содержание (запасы) которого практически определяет все агрономически ценные свойства и плодородие почв. Результаты агрохимического анализа почвы опытного участка к концу четвертого года возделывания люцерны представлены в таблице 6. Сравнивая запасы гумуса в пахотном слое 0-0,3 м в вариантах без органических удобрений (1) и в вариантах с органическими удобрениями (6)f видим, что внесение 120 т/га органики обеспечило увеличение гумуса на 0,392 X или на 16,71 т/га При этом содержание гумуса в почве возросло с 2,162 до 2,555 Z, достигнув на отдельных вариантах опыта - 3...3,2 Z.

Претерпели существенные изменения и запасы подвижных форм основных элементов минерального питания растений. Увеличилось содержание фосфора, калия и азота Внесение 120 т/га навоза Таблица 6. Влияние органических удобрений на агрохимические свойства пахотного слоя почвы опытного участка

Фон ! Вари- ! Гумус,1 Подвижные формы, в ыг/кг

! ант ! 7. ! —

! ! ! Pg05 f Kj,0 t N-ННч ! N-N03

П 1 1,90 8,0 281 70,7 7.3

6 2,73 43,3 552 77,3 8,8

ПР 1 2,23 12,0 305 62,7 7,5

6 2,24 48,0 493- 71,0 13,1

ПРС 1 2,23 14,3 261 70,7 6,8

6 2,34 53,7 465 89,7 11.4

ПРПП 1 2,29 12,7 302 74,3 7,3

6 2,91 44,7 600 89,7 15,9

сбеспе чило к концу четвертого года возделывания люцерны увели-

на 35,7; 272; 12,3 и 5.1 мг/кг почеы. Запасы их составили: 47,4; 538; 81,9 и 12,3 да/кг.

чение этих элементов,соответственно:

Согласно принятой классификации по обеспечению фосфором эти почвы уже можно отнести для зерновых -к высоким, прЪпашых -ч повышенным и озощэй -к средним, что соответствует пятому классу почвы; по калию^соответственно: высокое, повышенное и среднее, то есть аналогично фосфорному обеспечению и соответствует также пятому классу почвы. По содержанию нитратного азота потребность в азотных удобрениях будет средней, фактически, по сравнению с исходными запасами этих элементов минерального питания растений, сформирована почва на два класса выше.

Теперь рассмотрим полученные данные из условий формирования почвенного плодородия под воздействием глубокого разуплот--нения почвы и внесения жидких животноводческих стоков. Для этого проанализируем изменение содержания гумуса и основных элементов минерального питания растений в разуплотненном подпахотном слое 0,3-0,5 м (таблица 7).

Как видно из приведенных данных (табл.7)' наибольшее содержание гумуса зафиксировано на варианте глубокого рыхления с внесением животноводческих стоков (1.3 2). Ш сравнению с вариантом пахоты произошло увеличение запасов гумуса в этом горизонте на 0,275 X. Такой прирост необходимо отнести полностью на внесенные животноводческие стоки в количестве 70... 90 т/га. При атом возросло содержание подвижных форм фосфора, аммонийного и нитратного азота, соответственно на 1,5; 4,75 и 2,25 мг/кг почвы.

Таблица 7. Формирование почвенного плодородия в подпахотном слое почвы. ~

.. Фон I Гумус, X I . Подвижные формы, в мг/кг почвы !

| |--------:--------------------------------

\ 1 Р205" I КдО ! N-N514 I N-N03 1 ---------------——----------,----------,---------,

П 1.025 9.25 228.0 46,75 1,70

ПР 1.050 8,50 - 271.5 40,25 2,30 "

ПРО 1.300 10.75 211.0 . 51.50 4.15

ПРШ 1.235 8.50 254.0 47.50 3,05

Особо необходимо выделить роль птичьего помета в формировании почвенного плодородия. На фоне глубокого .разуплотнения

почвы внесение 10 т/га этого органического удобрения обеспечило повышение содержания гумуса и подвижных форм элементов минерального питания растений не только в поверхностном слое, но и в подпахотном. Как видно из представленных в таблице 7 данных, в этом варианте зафиксировано относительно варианта с пахотой высокое содержание гумуса, калия и азота. Вероятно, здесь в наибольшей степени проявился положительный эффект от совместного применения навоза КРС и птичьего помета на фоне глубокого разуплотнения почвы.

Оценивая эффективность проводимых мероприятий по продуктивности травостоя люцерны,необходимо отметить, что наибольшая урожайность культуры формируется на участках с глубоким рыхлением и внесением животноводческих стоков. Так в 1990 году она была выше, чем на фоне с пахотой (П),в среднем,на 37,7 ц/га или на 21,87.\ в 1991 - на 86.2 (26,5 %); в 1992 - на 66,8 (16,42) и 1993 году - на 15,4 ц/га зеленой массы или на 3,8 В суммарной продуктивности травостоя люцерны за 4 года (табл.8) прирост урожайности составил 15,8 7. по сравнению с пахотой,или 207,6 ц/га зеленой массы. Параллельный анализ данных на фонах пахоты и пахоты с глубоким рыхлением показывает, что последнее также способствует повышению урожайности люцерны. Так в 1990 году прибавка в урожайности люцерны составила 9,4 ц/га или 5,4 7. , в 1991 - 49,5 ц/га или 15,2 X, в 1992 - 12,8

Таблица 8. Валовая продуктивность травостоя люцерны за четыре года возделывания (ц/га).

Вариант ! ! П 1 ! ПР ! ! ПРО ! ! * ПРПП ! !

1 1004,6 1164,8 1200,5 1219,7

2 1313,3 1259,2 1406,5 1361,2

3 1320,6 1346,5 1562,5 1421,3

4 1391,8 1548,4 1579,0 1517,2

5 1423,9 1507,5 1665,0 1495,7

6 1446,2 1572,9 1732,1 1559,2

НСР 170,0 176,5 202,5 130,8

ц/га или 3,1 X ив 1993 году на 11,5 ц/га или на 2.8 X . Здесь

отмечается та же закономерность, что и при предыдущем анализе. Наибольший эффект от глубокого рыхления зафиксирован на второй год возделывания культуры. В валовой продуктивности травостоя люцерны прирост урожайности от глубокого рыхления составил 6,32 или,в среднем для шести вариантов,83,2 ц/га зеленой массы.

Что касается влияния птичьего помета на формирование'травостоя люцерны, то здесь также прослеживается прибавка в урожайности культуры. По сравнению с пахотой на вариантах с глубоким рыхлением и птичьим пометом,прибавка по валовому сбору зеленой массы составила 112,3 ц/га или 8,5 %. По сравнению с фо-ном^при глубоком рыхлении прирост составил 29,1 ц/га или 2,1 7.. Если воспользоваться законами математической статистики, в частности НСР на 5-ти 7. уровне достоверности, то разность на этих вариантах (29,1 ц/га) находится в ее пределах, при которых нулевая гипотеза не отвергается. Однако эффект от птичьего помета отмечался в течение всех лет наблюдений. То есть, мы имеем не стохастический ряд данных, а данных с устойчивой разностью в сторону увеличения. Исходя из этих предпосылок представляется возможным утверждать, что наличие птичьего помета оказало положительное влияние на увеличение продуктивности травостоя люцерны.

Особый интерес представляет информация по влиянию органических удобрений (перепревший навоз КРС) на урожайность люцерны. Здесь, независимо от укоса и года возделывания культуры, прослеживается четкая зависимость увеличения ее урожайности от увеличения дозы удобрений. В первый год возделывания люцерны (1990 г .) прирост урожайности на всех фонах колебался от 6,3 до 76,7 %, в среднем - 58 % или 83 ц/га зеленой массы за один укос. Наибольший прирост урожайности в зависимости от доз органических удобрений отмечен на фоне глубокого рыхления (ПР). По абсолютному значению наибольшая урожайность люцерны зафиксирована на фоне ПРО - 255 ц/га зеленой массы.

Наибольший приросг1' в ' урожайности люцерны отмечается во вторых вариантах, Ь среднем - 23,6 X или 33,7 ц/га зеленой массы.

В первом укосе 1991'года прирост урожайности по отдельным вариантам составил 51,4 % (вар. 6, ПР). В среднем по всем фонам

при дозе навоза 40 т/га - 19,9 X и при 120 т/га - 28,7 X. Во втором укосе этого года наибольший прирост урожайности составил 78 X (вар. 5, П). В среднем при дозе навоза 40 т/га - 9,8 7. и при 120 т/га - 23,2 X или 36,8 ц/га зеленой массы. По абсолютному значению наибольшая урожайность зафиксирована на фоне . ПРС - в 222,3 ц/га В третьем укосе разброс в продуктивности травостоя также был существенным. Так при увеличении урожайности в пятом варианте пахоты на 92,0 ц/га прирост ее составил 140,2 X. По абсолютному значению наибольшая урожайность зафиксирована на фоне ПРС.

По валовой продуктивности травостоя люцерны за вегетационный период 1991 года прибавка от внесения органических удобрений колебалась от 0 до 73,5 X. Наибольший эффект зафиксирован на фоне пахоты. Здесь прибавка в урожайности изменялась в зависимости от дозы удобрения от 47-до 73,5 X. По абсолютному значению наибольший сбор корма зафиксирован на фоне ПРС. Прирост урожайности люцерны,в среднем по всем фонам,на варианте 40 т/га навоза составил 12,5 X и на варианте 120 т/га - 30,4 %,

За два укоса в 1992 году наибольший прирост зафиксирован на фоне ПРС. На этом же фоне сформировалась и максимальная урожайность - 570,8 ц/га. Прирост от внесения 40 т/га навоза составил 11 X и при 120 т/га - 29,7 X или 110 ц/га зеленой массы.

В 1993 году формирование травостоя проходило относительно равномерно. Прирост в валовом сборе изменялся от 9,2 до 48,7 X. В среднем по всем фонам при внесении 40 т/га навоза прибавка составила 22,5 X , а при 120 т/га - 44 X или 144 ц/га зеленой гассы. Столь существенные прибавки на четвертый год возделывания культуры указывают на продолжительность влияния органических удобрений.

Рассматривая эффективность органических удобрений по валовое сбору зеленой массы люцерны (табл. 8), видим, что за счет внесения 40 т/га перепревшего навоза КРС можно за 4 года получить дополнительно на пахоте - 308,7; па ПР - 94,4; на ПРС -203 и на ПРПП - 141,5 ц/га зеленой пассы. Прирост в среднем по фонам составляет 16,4 X . С увеличением дозы органических удоб-регчй возрастает продуктивность травостоя люцерны на всех фонах, достигая в среднем 37,5 Z .

Если сравнивать вариант без органических удобрений на пахоте, например, с вариантами на фоке ПРО, то получаем следующий прирост продуктивности травостоя,соответственно вариантам: 1 -19,5; 2 - 40,0; 3 - 55,5; 4 - 57,2; 5 - 65,7 и'72,4 X. Только одно рыхление или рыхление с внесением 10 т/га птичьего помета не дают столь существенной прибавки. Наибольшая прибавка в валовом сборе корма при 120 т/га навоза здесь составила соответственно: 44 и 55,2 % , что на 28,4 и 17,2 X меньше.

В пятой главе сделана оценка кормовых качеств люцерны по ее химическому составу и реализована оценка технологических процессов мелиорации почвы по энергетическому балансу.

Анализ данных по четырехлетней продуктивности травостоя люцерны (табл. 8) показывает, что имеет место зависимость интенсивности накопления биологической массы люцерны от проводимых мероприятий по повышению плодородия почв. Объективная оценка эффективности проводимых мероприятий шкет быть сделана на основе энергетического баланса С Г. А. Булаткин и др. (1980-1991); ЕГ. Григорьев (1987); В. Ф. Кивер, Бакай С. С. и др. (1988); Ю.Ф. Новиков, Е. КБазаров и др. (1982); Ю. К. Новоселов, Г. Д. Харьков и др. Б. Б. Шумаков, И. Д. Мустяца, Л. Т. Прищеп и др. (1989)]. А для реализации предложенной методики также нужна информация о химическом составе кормов. С этой целью нами был выполнен химический анализ образцов люцерны, взятых в момент уборки культуры.

Анализ полученных данных показывает, что в килограмме абсолютно сухого вещества культуры может содержаться 8,7. ..10,5 7, (в среднем - 9,68 %) сырой золы, 16,6. ..20,4 1 (в среднем -18,36 X) сырого протеина, 2,1...2,9 % (в среднем - 2,45 %) сырого мира и 24,8...27,9 % (в среднем - 26,31 %) сырой клетчатки. На одну кормовую единицу приходится 130. ..160 грамм перевари." -мого протеина и до 56...101 мг каротина, что свидетельствует о высокой питательности корма из люцерны, выращенной в опытно-производственных "условиях эксперимента.

Что касается отчуждения элементов минерального питания с продукцией, то здесь просматривается следующая ситуация. С одним килограммом абсолютно сухого вещества выносится: кальция -15,5... 24,3 г (в среднем - 18,8 г), фосфора- 1,6...3,0 г (в

Таблица 9. Влияние способов обработки почвы на химический состав люцерны.

Вариант! Химический состав (2 от абс. сух. вещ-ва)! В 1 кг абсолютно сухого вещества культуры

I-----------------------------------------1----------------------—............................:-_

I Сырая I Сырой I Сирой I Сырая I Сахар !Кормовых! Перева- ! Кальция. !Фосфо-! Каро-1 N-NOa,l К20, I зола Iпротеин! жир Iклетчатка! ! единиц 1р:, мого! г !ра, г I тина,! г I г ! I ! ! 1 ■ I ! протеина I I t иг I 1 -------1-------1-------,-------1------—|-------------f—.......—----1------1-----------1-----

п 9,73 17,74 2,30 26 72 3,05 0,98 138,4 19,0 2,48 68,6 1,61 2,89

ПР 0,53 18,65 2,87 27,20 .. 2,28 0.99 146,2 19,7 2,53 67,4 1,72 2,90

ПРС 9,67 18,71 2,34 26,38 2,28 0.98 145,9 17,6 2,43 75,4 2.12 3,09

ПРШ 9,79 18,36 2,66 26,59 2,97 0,98 143,1 18,8 2,40 76,5 1,97 3,02

• Таблица 10. Влияние доз органического удобрения на химический состав люцерны

Вариант! Химический состав (2 от абс. сух. вещ-ва)! В 1 кг абсолютно сухого вещества

I..........................................!........................................-.............-

I Сырая ! Сырой I Сырой I Сырая ! Сахар !Кормовых! Перева- ! Кальция. 1Фосфо-! Каро-1 N-N0®,! К.О. ! зола (протеин! жир I клетчатка! ! единиц !ря . мого! г !ра, г! тина,! г ! г ! ! I I ! ! !протеина ! ! ! мг ! ! -------1-------1-------1-------1---------1-------1........)...............,......,------,.......,.....

1 9,28 17,76 2,52 26,45 2,92 0,98 139,6 19,8 2,05 71,5 1,14 2,72

2 9,53 17,61 2,28 26,37 3,05 0,98 137,3 20,3 2,47 70,6 1,53 3,00

3 9,86 19,46 2,44 г25,99 2,56 0,98 151,8 18,9 2,60 68.6 2,04 3,02

4 9,50 18,46 2,46 27.14 2,37 0,98 144,0- 17,0 . 2,52 75,9 1,87 3,01

5 9,80 18,34 2.36 26,02 2,62 0,99 143,1 18,5 2,54 70,1 2,00 2,97

6 10,11 18,54 2,63 25,89 2,36 0,98 i44,6 18.3 2,58 75,0 2,56 3,13

среднем - 2,46 г), калия - 2,4...3,4 г (в среднем - 2,86 г) и нитратного азота - 0,4...3,7 г (в среднем - 1,8 г). Анализ данных относительно принятых вариантов обработки почвы представлен в таблице 9, а относительно принятых вариантов по дозам органического удобрения - в таблице 10.

Изменения по содержанию сырой золы в люцерне по вариантам обработки почвы несущественны - 9,53. ..9,79 %. Большее значение зарегистрировано на варианте с внесением птичьего помета и ' наименьшее - на пахоте. По сырому протеину преимущество имели варианты глубокого рыхления и глубокого рыхления с внесением животноводческих стоков, соответственно: 18,65 и 18,71 %. Сырого жира наибольшее количество было зафиксировано на варианте с внесением 10 т/га птичьего помета, а сырой клетчатки - на пахоте. По перевари мому протешу на одну кормовую единицу получено на вариантах П, ПР, ПРС и ПРПП соответственно: 141,2; 147,7; 148,9 и 146,0 грамм. В пересчете на валовый сбор за 4 года получено на этих вариантах: 45,92; 51,58; 56,05 и 51,53 ц/га перевари. ' 'мого протеина. Наибольший эффект по этому показателю прослеживается в варианте глубокого рыхления и внесения животноводческих стоков.' По сравнению с районированной технологией обработки почвы продуктивность травостоя люцерны на мелиорированном участке увеличилась на 22,1 %. в то время как по биомассе - на 15 %.

Приходная часть энергетического баланса включает аккумулированную энергию в приросте биологической массы, в измененных запасах гумуса и элементоз минерального питания растений в почве.

Валовое содержание энергии в дополнительно полученной продукции рассчитано по данным химического анализа на содержание в ней питательных веществ по формуле:

QKOP ■= Д У *ВЭ, Ш

где: А У - прирост урожайности за счет проведенных: мероприятий, в кг сухого вецестЕа;

ВЭ - валовое содержание энергии в корме, ЫДх/кг . В соответствии с методикой К Г. Григорьева (1987) определено по формуле:

ВЭ - 23,95 СП + 39,77 CS + 20,05 СК + 17,46 БЭЕ (2) .

В данном уравнении численные значения представляют собой постоянные коэффициенты содержания энергии (МДж) в 1 кг сырых питательных веществ. :

Для энергетической оценки изменения содержания гумуса в почве воспользовались формулой С. А. Алиева (1978), упрощенной Д. С. Орловым и Л. А. Гришиной (1981):

Ог - 517,2* Д Г * И * с1. (3)

Где: Л Г - изменение содержания гумуса в почве, %;

(Л Г - Гр - Гм ); (4)

Гр - содержание гумуса в почве на участках с районированной агротехникой, 7. ; Гм - содержание гумуса в почве на мелиорированных

участках, 7. ; И - слой почвы, м ; с1 - плотность почвы, г/см**3 ; Ог - запасы энергии в гумусе, млн. ккал/га (1 ккал равна 4176 Дк).

Приходная часть, аккумулированной энергии в измененных запасах элементов минерального питания растений определена по овеществленным затратам энергии на производство удобрений в соответствии с Инструкцией и нормативами по определению экономической и энергетической эффективности применения удобрений (1987).

Величина приходной части энергетического баланса для слоя почвы 0,5 м по вариантам опыта представлена ь таблице 11.

Таблица 11. Суммарная величина приходной части (ГДж/га) энергетического ба'-янса по вариантам опыта

Вариант ! 112 13 !4! 5 ! 6! --------{--------1-------1--------,-------1---------,-------,

п - 333,5 537,0 770,6 971,3 1169,0

ПР 440,9 510,4 575,1 699,8 699,1 747,4

ПРО 791,6 967,5 1135,7 1221,4 1352,5 1446,1

ПРПП 683,4 750,2 816,4 831.6 899,0 977,4

-------------------------------------------------------------1

Анализ данных таблицы 11 показывает, что наибольшая эффективность по аккумулированию энергии достигнута на варианте

- 26 -

глубокого рыхления и внесения животноводческих стоков.

Анализ суммарных затрат энергии на производство дополнительной продукции и формирование плодородия почвы осуществлен в соответствии с Методическими рекомендациями по оценке топливно-энергетических затрат на выполнение механизированных процессов в растениеводстве [ В. А. Токарев и др. (1985)] по формуле: .

Э - (Эж + Эт + Эм + Эу + Эп)*Тз. (5) Где: Эж - затраты энергии живого труда;

Эг - прямые затраты энергии топлива;

Эм - затраты энергии на изготовление, ремонт и техническое обслуживание средств механизации;

Эу - затраты энергии на производство удобрений (в данном случае рассмотрены затраты энергии на производство органических удобрений);

Эп - затраты энергии на транспортировку дополнительной продукции с поля;

Тэ - затраты времени на обработку единицы площади, ч. Затраты энергии живого труда, ЫДж/га:

Эж - п * а + г/ * а' , (6)

где пип'- число основных и вспомогательных рабочих различной квалификации, участвующих в технологическом процессе (по технологическим картам), чел;

а и а'- соответствующие энергетические эквиваленты затрат живого труда основными и вспомогательными рабочими, ЬЩж/чел. -ч.;

Овеществленная энергоемкость механизмов технологических комплексов устанавливалась по формуле .

Ом * Ам 0\ т ¿)тк + 0\тт

Эм _ — (.___. +-----------). (7)

100 Тнм Тзм

Где Эм - энергоемкость средств механизации технологического комплекса, МДж/ч; -

вм - масса средства механизации, кг; Ам - энергетический эквивалент средства механизации, ВДж/кг; ,

(1т - отчисления на реновацию механизма, %;

- 27 -

тк- отчисления на капитальный ремонт механизма, %; тт- отчисления на текущий ремонт и обслуживание ме

ханизма,

Тнм- нормативная годовая загрузка механизма, ч; Тзм- зональная годовая загрузка механизма, ч.

Прямые затраты энергии по расходу дизельного топлива устанавливались по формуле

где 0 - расход топлива механизмом за час работы, л;

1 - плотность топлива, кг/л;

Атоп - энергоемкость единицы топлива, МДх/кг.

В данной работе при анализе энергетических затрат следует выделить четыре технологических процесса: 1 - глубокое рыхление на глубину 0,5 м без оборота пласта; 2 - глубокое рыхление с внутрипочвенным внесением животноводческих стоков до 90 т/га; 3 - внесение органических удобрений; 4 - уборка и транспортировка дополнительной части продукции с поля.

Исходные данные по технологическому процессу глубокого рыхления: трактор К-701 - 1; рыхлитель РГ-0.5 - 1; глубина рыхления - 0,5 м; масса трактора - 13690 кг; масса рыхлителя РГ-0. 5 - 900 кг; годовая загрузка трактора К-701 - 1350 ч; годовая загрузка рыхлителя РГ-0.5 - 420 ч; производительность комплекса - 1,2 га; амортизационные отчисления на реновацию трактора К-701 - 17 %; амортизационные отчисления на реновацию рыхлителя - 25 2; отчисления на капитальный и текущий ремонт рыхлителя РГ-0.5-10 %; отчисления на капитальный и текущий ремонт трактора К-701 - 9 расход топлива трактором при выполнении глубокого рыхлителя - 52 л/ч; обслужийающий персонал (высококвалифицированный тракторист) ■ - 1; затраты времени на обработку 1 га пашни - 0.8 часа.

Приняв к расчету приведенные выше технологические параметры технологического комплекса глубокого рыхления, получаем следующие затраты энергии: по живому труду (Эх) - 1,26; по топливу (Эгоп) - 1887,3; по энергоемкости трактора К-701 (Эт) - 228; по энергоемкости рыхлителя РГ-0.5 (Эрг) - 56 ВДж/ч.

Суммарная энергоемкость технологического процесса глубоко- ' го рыхления рабочим органом РГ-0.5, агрегатированным с тракто-

Эт - (3*;(*Атоп,

(8)

" 28 -

ром К-701, при обработке одного га паши составит:

Эгр - ( Зж + Этоп + Эт + Эрг) * Тэ - (9)

- (1,26 + 1887,3 + 228 + 56) * 0,8 - 1738 ВДж/га. Из представленного расчета видно, что в суммарных затратах определяющими являются затраты на ГСМ - 87 X. Затраты живого труда здесь не превышают 0,06 %.

Исходные данные при проведении глубокого рыхления с внут-рипочвенным внесением стока КРС: трактор К-701, . агрегатирован-ный с рыхлителем - 1 и с РЖТ-16 - 4, рыхлитель РГ-0.5М - 1, норма времени на единицу обрабатываемой площади - 1,7 ч/га, масса рыхлителя - 1200 кг, годовая загрузка рыхлителя - 420 ч, амортизационные отчисления на реновацию рыхлителя РГ-0.5М -Z5Z, отчисления на капитальный и текущий ремонт рыхлителя -12 %, расход топлива трактором, агрегатированным с рыхлителем РГ-0.5М - 55 л/'ч, Pjîïï-16 - 4 шт, масса РЖТ-16 - 6280 кг, расход топлива трактором, агрегатированным с PST-16 - 44 л/ч, годовая загрузка РйТ-16 - 840 ч, обслуживающий персонал (трактористы) -5 чел.

Затраты энергии живого труда (Эж) - 6,3; затраты энергии в топливе (Этоп) - 8384; энергоемкость рыхлителя РГ-0.5М (Эрг) -79,3; энергоемкость РЖТ-16 (Эрж) - 168,2 Щчс/ч. Суммарная энергоемкость технологического процесса глубокого рыхления с внут-рипочвенным внесением животноводческих стоков составит: Эпрс - (Эж + Эт + Эм + Эржт + Эрг)*Тэ -= (6,3 + 8384 + 228*5 + 168,2*4 + 79,3)*1,7 -

- 10282,4 * 1,7 - 17480 ВДж/га Энергоемкость технологического процесса глубокого рыхления с внутрипочвенным внесением животноводческих стоков превышает энергоемкость просто глубокого рыхления в 10 раз. Доля прямых затрат энергии топлива здесь.также остается высокой и составляет 82 %, что несколько меньше, чем в предыдущем технологическом процессе, но незначительно. Снижение произошло за счет увеличения доли овеществленных затрат энергии на механизмы.

Технологический процесс внесения навоза включает его погрузку в разбрасыватели, транспортировку и разбрасывание по полю. Реализация такой схемы осуществляется соответственно погрузчиком (ПУ-0.:5) на базе трактора ДТ-75, транспортировка ко-

лесными тракторами ШЗ-82, агрегатированными с разбрасывателями РШ-4. В связи с удаленностью объекта мелиорации от места аккумулирования и хранения навоза до 10 км за одним погрузчиком может закрепляться до четырех агрегатов по транспортировке навоза. Такое' соотношение определяется согласно технологическим картам для данной зоны и исходя из лимита времени на погрузку. При разных дозах внесения навоза постоянным технологическим комплексом изменяются лишь затраты времени на реализацию заданных норм. Коэффициент использования сменного времени (Кем) принят равным 0,8.

Согласно Методических рекомендаций... [В.А.Токарев и др. (1985)] энергоемкость трактора ДТ-75М составляет 121 МДг/ч, трактора МТЗ-82 - 54, погрузчика ПУ-0.5 - 124, разбрасывателя РПН - 147 МДж/ч. С учетом продолжительности работы комплекса по внесению заданных доз органических удобрений овеществленные энергетические затраты по механизмам (Эов) составят:' 2 - 4196; 3 - 6294; 4 - 8392; 5 - 10490; 6 - 12588 ВДж/га. Прямые затраты ПО ТОПЛИР" (ЭГ0П): 2 - 12195,1; 3 - 18292,7; 4 - 24390,2; 5 -30487,8; 6 - 36585,4'МДж/га. Суммарные затраты энергии по технологическому процессу внесения навоза предстеаяены в табл. 12.

Таблица 12. Суммарные затраты энергии (ГДк/га) на внесение навоза по вариантам опыта.

Наименование затрат I Варианты

!------------------------------------------!

» 2 ! 3 ! 4 ! 5 ! б 1

-------------------j--------1--------------f--------j-------,

Живой труд 0,025 0,038 0,051 "0,063 0.076

Овеществленные механизмы 4.196 6,294 8,392 10,490 12,588 фямые 12,195 18,293 24,390 30,488 36,585 Органические

удобрения 16,800 25,200 33,600 42,000 50,400

----------------------------------------------------------------5

Всего затрат 33,216 49,825 66,433 83,041 99,649

Еапбодыше затраты анергии при внесении навоза составляют

в энергоемкости самого компонента - 50,6 %, прямые затраты энергии по дизельному топливу - 36,7 и овеществленные в механизмах - 12,6 %. Что касается затрат энергии в живом труде, то они не превышают 0,1 Z.

При внесения 10 т/га птичьего помета тем же технологическим комплексом затраты энергии составят: Эжт - 6,3; Эов - 1049; Эгоп - 3048,8; Зудоб - 8400 МДж/га Суммарные затраты энергии по внесению птичьего помета составляют - 12504,1 ВДж/га

Примем, что затраты энергии на скашивание люцерны во всех вариантах были близкими и не зависели от урожайности культуры на них. Основные отличия состояли в имеющих место затратах на транспортировку той части урожая, на которую увеличилась продуктивность травостоя под воздействием проведенных мероприятий.

Транспортировка дополнительного объема зеленой массы с участка до фермы (силосной ямы), удаленность которых принимается равной. как и в предыдущих расчетах 10 км, осуществляется трактором МГЗ-82, агрегатированным с тележкой 2ПТС-6. Технологический процесс уборки зеленой массы люцерны включает на'один комбайн КСК-100 четыре транспортных агрегата

Суммарные затраты энергии по технологическому процессу уборки дополнительной продукции представлены в таблице 13.

Таблица 13. Суммарные затраты энергии (ГДж/га) на транспортировку дополнительной продукции ---------------------------------------------------------------j

Вариант ! 1 ! 2! 3! 4! 5! 6!

---------,--------1--------1--------1--------1--------f--------!

П - 5,582 5,861 7,256 7,815 8,100

ПР 3,072 4,748 6,424 10,054 9,217 10,334 ПРС "3,631 7,262 10,334 10,613 12,289 13,406 ПРПП. 3,910 6,703 -7,541 9,496 8,937 10,054

-f

Суммарные затраты энергии на производство дополнительной продукции приведены в таблице 14.

Как и следовало ожидать, наибольшие затраты энергии составили на варианте глубокого рыхления и внутрйпочвенного внесения животноводческих стоков -'до 130 ГДж/га (табл. 14).

- 31 -'

Таблица 14. Суммарные затраты энергии (ГДж/га) по всем статьям расходов на проведение агромелиоративных мероприятий

---------------------------------------------------------------!

2.1 3 ! 4 ! 5 ! 6 ! --------1--------1--------1--------1--------1

Вариант I 1

-I-

П - 38,798 55,685

ПР 4,810 39,702 57,986

ПРО 21,111 57,958 77,638

ПРПП 18,152 54,162 . 71,608

.73,689 90,856 107,749 78,225 93,996 111,721 94,526 112,810 130,535 90,171 106,220 123,946 --------------------------1

Основная доля энергетических затрат по всем вариантам приходится на внесение навоза Независимо от фона они составили 60-75 г .

Наименьшие затраты энергии отмечаются на вариантах пахоты. Шэсте с тем,на этом варианте мы имели и наименьшие значения по 'аккумулированию энергии. Объективно оценить эффективность проводимых мероприятий по абсолютным значениям правой и левой частей уравнения энергетического баланса не представляется возможным, поэтому в практике используют коэффициент энергетической эффективности (Кз), представляющий отношение значений накопленной энергии к затраченной на ее аккумулирование (В. Ф. Кивер, С. С. Бакай и др., 1988, 1990; А. К Коршунов и др., 1995;. Ю. Ф. Новиков и др., 1982; а А. Токарев и др., 1985; Ю. К. Новоселов и др., 1989; М.И.Севернев, 1992). Результаты таких определений представлены в таблице 15.

Таблица 15. Энергетическая эффективность агромелиоративных мероприятий ло энергетическому коэффициенту (Эа/Зз) -------------------------------------------------1------------,

6. !

Вариант 1112 1 ----------------,--------1.

3 1 4 !

5 !

-I

п- - 8,6 9,6 10,5 10,7 10,8

ПР 91,7 12,8 9,9 8,9 7,4 6,7

ПРС 37,5 16,7 14,6 12,9 12,0 11,3

ПРПП 37,6 13,8 11,4 9,8 8,5 7.9

—-------------------------------------------------------------1

В цзлои по всем вариантам наибольший эффект достигнут в опыте с глубоким рыхлэпяеи и внутрипочвенным внесением животно-

водческих стоков. Здесь на каждый затраченный джоуль подучено от 37,5 до 11,3 джоуля аккумулированной энергии.

Характерная особенность полученных данных состоит в том, что с- увеличением дозы органических удобрений только на пахоте происходит повышение их эффективности. При этом интенсивность прироста в данных условиях существенно заметна только до 80 т/га навоза. Дальнейшее увеличение дозы навоза практически не дает заметного эффекта по затрачиваемой энергии. На фоне же ' глубокого рыхления наблюдается снижение эффективности затраченной энергии с увеличением дозы органических удобрений. Так на фоне глубокого рыхления коэффициент энергетической эффективности изменился от 91,7 до 6,7. По сравнению с вариантами на пахоте при глубоком разуплотнении почвы дозу органических удобрений следовало бы ограничить 60 т на га (вар. 3, табл. 15).

На фоне глубокого рыхления и внутрипочвенного внесения животноводческих стоков коэффициент энергетической эффективности по абсолютным значениям в сравнении с другими фонами бьш выше, что свидетельствует о целесообразности данного агромероприятия. Шесте с тем, исходя из полученных значений коэффициента , дозу органических удобрений и на этом фоне можно ограничить 60-80 тоннами навоза на гектар.

Аналогичная картина прослеживается и на фоне с птичьим пометом. Здесь также отмечается снижение эффективности органических удобрений с увеличением их дозы, которую можно ограничить 60-80 т/га

Саше высокие значения коэффициента получены' на участках глубокого рыхления без внесения органических удобрений. Но убедительно этот вид агромероприятия рекомендовать производству без внесения достаточно высоких доз органики не позволяет тот факт, что, как видно из таблицы 15, коэффициент энергетической эффективности по абсолютному значению, особенно в'вариантах с высокими дозами органики, меньше, чем на фонах с внесением животноводческих стоков или птичьего помета. При этом, как видно из таблиц 6 и 7, на вариантах глубокого рыхления было накоплено меньше всего гумуса и элементов минерального питания.

В целом на всех вариантах получены довольно высокие коэффициенты энергетической эффективности,по сравнению с имеющимися

данными [А. В. Коршунов и др. (1995)], что свидетельствует о значительной роли люцерны как культуры мелиоранта лочвы. Полученные данные также свидеФельствуют, что ее возделывание в севообороте на орошаемых землях обеспечивает накопление в почве гумуса и элементов минерального питания, тем самым создаются предпосылки к повышению плодородия орошаемых земель.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Мелиорация уплотненных (деградированных) южных черноземов - одно из важнейших направлений з создании предпосылок к 1

формированию кормовой базы животноводства в регионе, основанных на одновременном получении устойчиво высоких урожаев такой культуры - мелиоранта, как люцерна.

• 2. Анализ и оценка данных по продуктивности люцерны пока-• эали, что в условиях региона на фоне орошения и проведения агромелиоративных мероприятий можно произнести 2-3 полноценных укоса и голучить 400-600 ц/га высокобелковой зеленой мгесы. При этом, продуктивность травостоя культуры возрастает на фоне глубокого (на 0,4-0,5 м) разуплотнения почвы без оборота пласта, внутрипсчвенного внесения яизотководческих стоков и органических удобрений под основную предпосевную обработку почвы.

3. Прирост урожайности люцерны^по сравнению с пахотоЯ;на Фоне глубокого разуплотнения почвы на глубину 0,4-0,5 м по укосам и годам возделывания колебался от 3 до 15 %, ка фоне глубокого рыхления и внесения 70-90 т/га стоков КРС - от 10 до 23 на фоке глубокого рыхления и внесения 10 т/га птичьего помета -от 5 до 17 Сухарный прирост за 4 года зоздель&ания культуры состазил^состветственно вариантам: ПР - 6; ПРС - 16 и ПРПП -8%.

4. Внесение 40-120 т/га органического удобрения дает за-кэтккй прирост 1фо:пайностп люцзрны, обеспечивая получение за ЕэгетацганннЗ период 8-12 т/га зеленой масса. Наибольший зф-сафшссирован на фоне глубокого разуплотнения и внесения ксБотповодческих стоков.

5. Подучегашз данные по плотности почзы и мжроагрегатному составу и их влллш:кз на продуктивность травостоя люцерны согла-■ суются с вьшодаии крупнейших ученых почвоведов, которые были

сторонниками глубокой обработки почвы как средства повышения их эффективного плодородия. При этом, полученные в опыте и имеющиеся многочисленные экспериментальные данные подтверждают положение, что положительный эффект от углубления пахотного слоя за счет постепенного вовлечения материала подстилаемых горизонтов ярко проявляется на фоне достаточно высоких доз удобрений. В данном опыте наибольший эффект получен от внесения животноводческих стоков и перепревшего навоза КРС на фоне разуплотнения почвы на глубину 0,4...0,5 и.

6. Проведение глубокого рыхления и на его фоне внесение различных доз органических удобрений, а также возделывание такой культуры-мелиоранта как люцерна обеспечивают повышение плодородия деградированных южных черноземов за счет уменьшения плотности сложения подпахотных горизонтов, улучшения микроагрегатной структуры, особенно, подпахотных горизонтов, увеличение содержания гумуса и основных элементов минерального питания растений в почвенном профиле.

7. В условиях региона получение высоких и устойчивых урожаев люцерны может быть обеспечено только на фоне орошения. Для поддержания заданного уровня влажности почвы на фоне проведенных агромелиоративных мероприятий под люцерной потребовалось проведение от 2 до 9 поливов нормой 50 мм. Реализация такого режима орошения без проявления эрозионных процессов может быть эффективно осуществлена дождевальной машиной "Кубань-ЛК".

8. Анализ эффективности проводимых мероприятий по,1 энергетическому балансу показывает, что наибольший вклад в приходную его часть достигается за счет аккумулирования энергии з запасах гумуса (до 120 ГДж/га) и з приросте урожайности культуры. По абсолютному значению аккумулированной энергии наибольший эффект достигнут на вариантах с глубоким рыхлением и внутрипочвеннш внесением стоков КРС.

S. Наибольшие затраты энергии при прочих равных условиях приходятся на технологический . процесс внесения органических удобрений, а по абсолютным значениям - при глубоком рыхлении и внутрипочвенном внесении животноводческих стоков.

10. Оценка эффективности проводимых агромелиоративных мероприятий по коэффициенту энергетической эффективности показы-

вает, что наибольший эффект достигнут при глубоком рыхлении, внутрипочвенном внесении стоков и навоза К.РС дозой 60—80 т/га. При этом коэффициент энергетической эффективности составляет 14,6...12,9. Дальнейшее увеличение дозы органических удобрений в данных почвепно-климатнческнх условиях сопровождается уменьшением коэффициента энергетической эффективности.

Публикации автора по теме диссертации

1. Повышение эффективности освоения уплотненных южных черноземов при орошении // Создание мелиоративных систем нового типа. — М.: ВНИИГиМ, 1991, —С. 227—231.

2. Эффективность глубокой обработки орошаемых черноземов на юге Западной Сибири. — Доклады РАСХН, 1993, № 5, с. 15—17, (в соавторстве).

3. Повышение эффективности глубокого Р с!з уплотнения деградированных южных черноземов. — В сб.: Экологические основы орошаемого земледелия. — М.: ВНИИГиМ, 1995.— С. 102—106 (в соавторстве).

Заказ 1140

Тираж 100

)бъем 2 п. л.

Типография издательства МСХА им. К- А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44