Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние люцерны на мелиоративное состояние бурой полупустынной почвы и урожайность риса в Сарпинской низменности

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Влияние люцерны на мелиоративное состояние бурой полупустынной почвы и урожайность риса в Сарпинской низменности"

Нсьправах рукописи

I

Смыков Александр Васильевич

ВЛИЯНИЕ ЛЮЦЕРНЫ НА МЕЛИОРАТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ БУРОЙ ПОЛУПУСТЫННОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ РИСА В САРПИНСКОЙ НИЗМЕННОСТИ

06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов 2005

Работа выполнена в Калмыцком государственном университете и Калмыцком филиале Всероссийского НИИ гидротехники и мелиорации Россельхозакадемии

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Оконов Мутул Максимович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

член-корреспондент РАСХН Ольгаренко Владимир Иванович; доктор сельскохозяйственных наук, профессор Денисов Евгений Петрович

Ведущая организация:

Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий

Защита состоится «/¡6» декабря 2005 года в 10® часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.05 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовской государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410600, г. Саратов, Театральная пл., д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан «_{£_» ноября 2005 года

Учёный секретарь диссертационного совета»-? доктор с.-х. наук, профессор

Н.А. Пронько

гооь-А \&ъъ\

1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Рис является важнейшей зерновой культурой в мире. Его высокая питательная ценность, способность в условиях интенсивного земледелия давать большую, по сравнению с другими зерновыми культурами, урожайность делают эту культуру основной в условиях постоянного роста населения Земли и сокращения посевных площадей. Рисоводство в Российской Федерации было основано в 30-е годы XX века. В 1970-80-е годы были достигнуты серьезные успехи в производстве зерна, созданы научные основы интенсивного рисоводства. Однако были допущены и серьезные ошибки, связанные с прежним командно-административным подходом к управлению поливным земледелием. Превышение допустимых нагрузок на орошаемые агроландшафты привело к негативным изменениям мелиоративного состояния поливных угодий, снижению их почвенного плодородия. Продолжительное выращивание риса с затоплением сопровождалось развитием процессов трансформации почв, уменьшением содержания гумуса и элементов питания в доступной форме, преобразованием состава почвенного поглощающего комплекса, разрушением почвенных агрегатов.

В этих условиях, наряду с выведением новых высокопродуктивных сортов риса и совершенствованием агротехнических приемов их возделывания, особое значение имеет разработка ресурсосберегающих технологий возделывания культур в рисовых севооборотах, направленных на улучшение мелиоративного, фитосанитарного и экологического состояния поливных земель, повышение их плодородия, в также экономию воды и энергоресурсов. Разработка адаптивных ресурсосберегающих технологий возделывания риса и многолетних бобовых трав, в частности, люцерны, как основной кормовой культуры орошаемых земель, требует более глубокой научной проработки. При этом разрабатываемые адаптивные технологии, решая проблему повышения урожайности районированных сортов риса, должны обеспечить сведение до минимума экологических проблем: поддерживать мелиоративное и фитосанитарное состояние полей на нормативном уровне, обеспечивать экономию воды и других ресурсов.

Целью исследований являлась разработка ресурсосберегающей экологически безопасной технологии возделывания люцерны для условий бурых полупустынных почв Сарпинской низменности в рисовых севооборотах, обеспечивающая благоприятное мелиоративное состояние полей, сохранение почвенного плодородия и высокую урожайность писа.____

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- Изучить водопотребление люцерны в рисовом севообороте при различных режимах увлажнения;

- Определить агробиологические особенности формирования урожая и продуктивность люцерны в рисовом севообороте;

- Исследовать водно-солевой режим почвы и влияние люцерны на почвен-но-мелиоративное и фитосанитарное состояние полей рисового севооборота;

- Изучить воздействие люцерны на фенологические особенности роста и развития и формирование продуктивности различных сортов риса;

- Определить экономическую эффективность возделывания люцерны в рисовых севооборотах.

Научная новизна. Впервые в условиях бурых полупустынных почв Сарпинской низменности разработана технология возделывания люцерны в рисовых севооборотах с использованием остаточной после риса влаги. Выявлены особенности и закономерности продукционного процесса фуражной люцерны разных лет жизни. Изучена возможность выращивания люцерны без орошения с максимальным использованием агроклиматических ресурсов региона, ее влияние на мелиоративное состояние и плодородие почвы, а также урожайность возделываемых после нее различных сортов риса. Основные положения, выносимые на защиту:

- режим орошения и суммарное водопотребление посевов люцерны;

- агробиологические особенности формирования урожая фуражной люцерны в зависимости от режимов увлажнения почвы и возраста травостоев;

- особенности изменения плодородия почвы и мелиоративного состояния рисовых полей под воздействием пласта люцерны трехлетнего использования;

- особенности роста, развития разных сортов риса и изменения их урожайности в зависимости от предшественников;

- экономическая оценка усовершенствованных технологий возделывания люцерны и риса.

Достоверность результатов исследований подтверждается большим объемом экспериментальных исследований, проведенных с применением апробированных методик опытного дела и современных методов математической обработки результатов опытов и данными производственной проверки.

Практическая значимость работы определяется высокой экономической эффективностью и экологической безопасностью возделывания люцерны в рисовых чеках с использованием остаточной после риса влаги на бурых полупустынных почвах Сарпинской низменности. Использование разработанных агротехнологий обеспечивает высокий выход сена и оказывает положительное влияние на плодородие почвы и мелиоративное состояние полей. Использование люцерны в качестве предшественника обеспечивает рост урожайности сортов риса на 15,7...20,3%. Рентабельность производства сена люцерны с использованием остаточной после риса влаги составляет - 76,4%, при периодических поливах - 41%.

Реализация результатов исследований. Результаты полевых исследований прошли производственную проверку и внедрены в ГУЛ «Восток» и «50 лет Октября» Октябрьского района Республики Калмыкия на площади 500 га. По материалам диссертационной работы разработаны практические рекомендации по возделыванию риса и кормовых культур в рисовых севооборотах Калмыкии.

Апробация работы. Результаты экспериментальных исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях Калмыцкого госуниверситета (Элиста, 20022004 ), 1-й региональной конференции молодых ученых «Новые и редкие растения Северного Кавказа» (Владикавказ, 2003); международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию Победы в Великой отечественной войне (Волгоград, 2005).

Публикация результатов исследований. По результатам исследований опубликованы 4 научные статьи.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 147 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, содержит 50 таблиц, 7 рисунков и 20 приложений. Список использованной литературы включает 180 источников, в том числе 5 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые опыты проводились в 2001-2004 гг. в ОПХ «Харада» КФ ГНУ ВНИИГиМ в Октябрьском районе республики Калмыкия. Почва опытного участка бурая полупустынная, тяжелосуглинистая, содержание гумуса в пахотном слое почвы - 1,22%, реакция почвенного раствора слабощелочная (рН — 7,3). Обеспеченность почвы минеральным азотом низкая, подвижным

фосфором - средняя и повышенная, обменным калием - высокая. Плотность сложения пахотного слоя почвы - 1,28 г/см3, вниз по профилю она увеличивается и в среднем в метровом слое равна 1,41 г/см3. Емкость катионного объема почвы невысокая, на долю поглощенного натрия в 1111К приходится 6,8 %. В начале исследований (весной 2001 г.) содержание водорастворимых солей в слое 0,4 м составляло 0,102%.

Агроклиматические условия в годы проведения исследований были неодинаковыми как по температурному режиму, так и по количеству осадков: наиболее жарким оказался 2001 год, когда сумма t>10°C составила 3567°, а в остальные годы она была на уровне среднемноголетних значений -3400...3420°. Сумма осадков за теплый период (IV - X) в 2001 г. составляла 228 мм, в 2002 г.- 177 мм, в 2003 г. - 215 мм и в 2004 г. - 204 мм.

Для решения поставленных задач в 2001-2004г.г. проводились два полевых опыта:

1) Изучение агробиологических особенностей и продуктивности люцерны, ее влияния на плодородие почвы, мелиоративное состояние рисовых полей при разных режимах увлажнения почвы.

2) Оценка продуктивности различных сортов риса в зависимости от предшественников. Опыт двухфакторный: фактор А - сорт (пять вариантов), фактор В - предшественник (два варианта).

Расположение вариантов в опытах систематическое, последовательное, повторность - трехкратная. Общая площадь делянок в опыте 1 - 500 м2, учетная - 250 м2, в опыте 2 - 250 м2. В опытах высевались: люцерна «Ма-нычская улучшенная» под покров ярового ячменя, сорта риса Кубань-3 (стандарт), Златый, Радужный, Контакт, Волгоградский. Срок сева люцерны - рано весной, норма посева 9 млн. всхожих семян на гектар, норма посева ячменя - 3,5 млн/га. Рис высевали в П декаде мая, норма посева - 7,0 млн. всхожих семян на гектар. Удобрения в опытах вносились следующим образом: в опыте 1 под основную обработку были внесены фосфорные удобрения (Pus) в запас на два года, перед посевом люцерны N45 (стартовая доза), при посеве Pis, под каждый укос вносили азотные удобрения (N2s) в первый год жизни и (N30) во второй и третий годы пользования травостоем. Под посевы риса вносили NéoPçio (предшественник - рис), после пласта трехлетней люцерны удобрения не вносили. В период вегетации риса проводили одну сезонную подкормку N35.

Агротехника возделывания люцерны и риса, за исключением изучаемых факторов, соответствовала зональным рекомендациям для рисовых севооборотов.

В полевых опытах проводили следующие наблюдения, учеты и анализы: фенология люцерны и риса, учет густоты стояния растений по методике Госсортосети (1995); влажность почвы термостатно-весовым методом -ГОСТ 20915-75; содержание гумуса по Тюрину, подвижных форм фосфора и калия по Мачигину - ГОСТ 26205-91, нитратов - колориметрическим методом с дисульфофеноловой кислоты, аммонийного азота - методом кислотной вытяжки - ГОСТ 26951-86; водно-физические свойства почвы по Качинско-му, суммарное водопотребление - методом водного баланса по Костякову (1975); фотосинтетические показатели посевов по методике А.А. Ничипоро-вича (1979, 1985); определение элементов структуры урожая по методике Госсортосети; уборку урожая проводили поделяночно; статистическая обработка данных выполнена методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехо-ву (1985); экономическую эффективность рассчитывали по методике МСХ РФ (1990) на основании технологических карт.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Водопотребление люцерны в рисовом севообороте при различных режимах увлажнения.

Режим орошения. Люцерна как многоукосное растение обладает высокими потенциальными возможностями формирования урожая. Однако в рисовых севооборотах урожайность надземной биомассы в значительной мере будет зависеть от оптимального режима орошения. Люцерна в отличие от риса не выдерживает длительного затопления, особенно в первые фазы роста и развития. В наших исследованиях, согласно рекомендациям, разработанным ВНИИГИМ, ВНИИОЗ и ВНИИ риса, предполивная влажность в метровом слое почвы на варианте с поливом поддерживалась на уровне 70...75% от наименьшей влагоёмкости (НВ). Поливы назначались сразу после проведения укосов и для поддержания заданной влажности почвы. В первый год жизни для получения второго и третьего укосов было дано два полива нормой 800 м3/га. На посевах люцерны второго года жизни под второй и четвертый укосы давали по одному поливу, нормой 1000 м3/га, а для формирования третьего укоса - два полива такой же нормой. В третий год жизни люцерны поливы проводились после каждого укоса, оросительная норма составила 3000 м3/га.

Водопотребление люцерны. В наших опытах (табл.1.) в приходной части водного баланса почвы учитывались оросительная вода, атмосферные осадки, доступная для растений влага почвы и подпитка из грунтовых вод.

I .Элементы водного баланса люцерны при поливе и на остаточной влаге в рисовом севообороте

Составляющие водного баланса м3/га %

Первый год жизни

При поливе

Оросительная вода 1600 34

Осадки 1713 37

Использовано из почвы и грунтовых вод 1353 29

Суммарное водопотребление | 4666 100

На остаточной влаге

Осадки I 1511 52

Использовано из почвы и грунтовых вод | 1052 41

Суммарное водопотребление 2563 100

Второй год жизни

При поливе

Оросительная вода 4000 50

Осадки 1127 14

Использовано из почвы и грунтовых вод 2889 36

Суммарное водопотребление 8016 100

На остаточной влаге

Осадки 1127 28

Использовано из почвы и грунтовых вод 2967 72

Суммарное водопотребление 4094 100

Третий год жизни

При поливе

Оросительная вода 3000 47

Осадки 1048 16

Использовано из почвы и грунтовых вод 2389 37

Суммарное водопотребление 6437 100

На остаточной влаге

Осадки 1048 30

Использовано из почвы и грунтовых вод 2552 70

Суммарное водопотребление 3600 100

Приведенные данные свидетельствуют о том, что пополнение запасов влаги в почве за счет атмосферных осадков было не одинаковым по годам и варьировало от 14 до 37% суммарного водопотребления на варианте с поливом, и от 28 до 59% на варианте без полива Использование влаги из почвы и грунтовых вод составля-

ло в первый год жизни 29% на варианте с поливом и 41 % на остаточной после риса влаге. На варианте с использованием остаточной влаги во 2-ой и 3-ий год жизни основную составляющую водного баланса занимала почвенная влага и подпитка из грунтовых вод (71.. .72% общего водопотребления). На долю осадков приходилось 28.. .30%. Таким образом, за вегетацию люцерны 1-го года жизни на варианте с поливом суммарное водопотребление составило 4666 м3/га, что на 2103 м^/га больше, чем на остаточной влаге после риса Во 2-ой год жизни при формировании четырех укосов водопотребление составило при поливах - 8016 м'/га, на остаточной влаге - 4094 м3/га. В 3-ий год при трехукосном использовании величина составила при поливах - 6437 м^га, без поливов - 3600 м3/га.

Одним из важнейших показателей эффективного использования культурой ресурсов влаги является удельный расход воды на создание единицы товарного урожая (табл.2.).

2. Коэффициенты водопотребления люцерны в зависимости от условий увлажнения, м3/т сена

Вариант Номер укоса В целом за вегетацию

1 2 3 4

Первый год жизни (2001 г.)

С поливом - контроль 857* 939 1 1497 - 1009

На остаточной влаге 857* 498 - - 683

Второй год жизни (2002 г.)

С поливом - контроль 325 547 1279 970 1 686

На остаточной влаге 405 416 555 697 1 474

Третий год жизни (2003 г.)

С поливом - контроль 396 529 1060 - 628

На остаточной влаге 439 380 530 - 444

* - данные приведены с учетом урожайности покровной культуры.

Расход влаги на формирование единицы урожая люцерны закономерно увеличивался на варианте с поливом. В 1-й год жизни на образование одной тонны сена люцерны на варианте по остаточной влаге было израсходовано на 153 м3 или на 18% меньше влаги, чем на варианте с поливом, во 2-ой год на 212 м3/т или на 31%, в третий год жизни - на 184 м3/^ или на 29%. Самый низкий коэффициент водопотребления (444 м3/т) получен в 3-ий год жизни люцерны на варианте по остаточной влаге.

Таким образом, в условиях Сарпинской низменности в рисовых севооборотах на остаточных после риса запасах влаги в годы с 28...30% обеспеченности дефицита испаряемости, возможно получение без поливов до трех-четырех полноценных укосов люцерны прошлых лет.

Агробиологические особенности формирования урожая и продуктивность люцерны В рисовом севообороте Рост и развитие люцерны разных лет жизни. В орошаемом земледелии Нижнего Поволжья одним из важных условий высокой продуктивности люцерны на сено как в первый, так и в последующие годы пользования является создание хорошо развитого и достаточно плотного травостоя. Поэтому в наших исследованиях норма высева составляла 9 млн. всхожих семян на один гектар Такая норма высева обеспечивала получение необходимого количества растений на единице плошади - в среднем 515 шт./м2, что составляло 57% полевой всхожести семян (табл. 3).

3.Густота стояния и выживаемость растений люцерны

Показатель Единица измерения Ва| зиант

с поливом на остаточной влаге

Полные всходы ПГГ./М2 515 515

Полевая всхожесть семян % 57 57

Первый год жизни

Перед уходом в зиму | шт./м2 | 377 398

Второй год жизни

После перезимовки ШТ./М2 293 312

Перед уходом в зиму ШТ./М2 252 264

Третий год жизни

После перезимовки ШТ./М2 188 197

Перед уходом в зиму ШТ./М2 123 122

Погибло растений от полных всходов

1-й год вегетации % 27 23

2-й год вегетации % 51 49

3-й год вегетации % 63 62

Анализ данных густоты стояния и выживаемости растений люцерны показывает, что за период всходы - прекращение вегетации в Т-й год жизни по изучаемым вариантам имеются некоторые различия. Так, в травостое, полученном при использовании остаточной после риса влаги, процент выживаемости растений 1-го года жизни составил 77,3 %. На контрольном варианте (с кратковременным затоплением чеков, проведенным после второго укоса люцерны) произошло выпадение растений на 26,8% посевов, что на 4,1% больше, чем на не поливной люцерне. В конце 2-го года жизни выживаемость растений на варианте с поливом составила 48,9%, на варианте с остаточной влагой - 51,3% от количества растений в начале вегетации, что составило по вариантам соответственно 252...264 шт./м2. В 3-ий год жизни

люцерны густота травостоя на начало вегетации составляла 188 шт./м2 (контроль) и 197 шт./м2 (на остаточной влаге), или 36,5...38,3%. Таким образом, за 3 года жизни люцерны на остаточных запасах влаги сохранялось 25,7%, а на варианте с поливом 23,9% растений.

Высота растений является одним из показателей, характеризующих состояние посевов люцерны. Оптимизация условий увлажнения и хороший температурный режим, как правило, способствуют лучшему росту и развитию растений, а в конечном итоге и большей продуктивности посевов. В наших исследованиях улучшение водного режима благоприятно отражалось на линейном росте растений люцерны. В 1 -й год жизни на момент скашивания 1-го укоса растения люцерны имели высоту 30...35 см. Наиболее интенсивный прирост в высоту в первом укосе люцерны 2-го и 3-го годов жизни отмечался в фазе бутонизации, когда среднесуточная температура воздуха достигала 18...19°С. При формировании 2-го и 3-го укосов высота растения за сутки увеличивалась на 1,70... 1,8 см в фазу ветвления - начало бутонизации, к началу цветения суточный прирост снижался до 0,5... 1,10 см. Наибольший прирост в высоту по средним за 3 года данным отмечался во 2-ом укосе -1,80 и 1,70 см в сутки.

Фотосинтетические особенности формирования урожая люцерны.

Наши наблюдения за развитием площади ассимилирующей поверхности показали, что они несколько изменяются в зависимости от года использования травостоя и условий увлажнения (табл. 4).

4-Основные показатели фотосинтетической деятельности _посевов люцерны (среднее 2001-2003 гг.)

Варианты Урожайность, т/га Площадь листьев, тыс. м2/га ФП, ЧПФ, млн м2 1 г/м2 су-дней/га | тки

зеленая масса сухая масса

Люцерна первого года жизни

С поливом - контроль 21Д 4,02 41,2 I 3,56 2,10

На остаточной влаге 18,2 3,75 36,5 ! 3,07 1,88

Люцерна второго года жизни

С поливом - контроль 52,9 11,35 66,3 4,28 3,03

На остаточной влаге 41,9 L 8,91 54,4 3,63 2,91

Люцерна третьего года жизни

С поливом - контроль 42,7 8,85 44,2 3,66 2,70

На остаточной влаге 39,2 8,25 40,3 3,43 2,65

У люцерны 1-го года жизни урожайность сухой массы на варианте с остаточной влагой составила 3,75 т/га при площади листьев 36,5 тыс. м^га, а

с поливом - 4,62 т/га, при площади листовой поверхности 41,2 тыс. м2/га. Наиболее высокие значения площади листьев формировались у посевов 2-го года жизни, составив в среднем за 3 года исследований на варианте с остаточной влагой - 54,4 тыс. м2/га, с поливом - 66,3 тыс. м2/га, а урожайность сухой массы составила соответственно 8,91 и 11,35 т/га. Полученные в опытах данные показывают на прямую взаимосвязь между площадью листьев, фотосинтетическим потенциалом (ФП) и чистой продуктивностью фотосинтеза (ЧПФ). Динамика формирования основных урожаеобразующих фотосинтетических показателей зависела как от возраста растений, так и условий увлажнения, соответственно им формировалась продуктивность посевов в разные годы пользования травостоем и суммарно за три года.

Урожайность люцерны. Одним из важнейших условий для формирования высоких урожаев сена люцерны является создание благоприятного водного режима почвы. Многими исследованиями установлено, что для реализации 75% биологического потенциала районированных сортов необходимо поддерживать влажность почвы не ниже 70...75% НВ, а для формирования максимального возможного урожая - 75...80% НВ. В наших экспериментах в 1-й год жизни люцерны на остаточных после риса запасах влаги получено два укоса, а на варианте с поливом - три укоса. В целом за вегетацию люцерны 1-го года жизни на контрольном варианте урожайность сена составила 4,62 т/га, на варианте по остаточной влаге 3,75 т/га (табл. 5).

5. Урожайность сена люцерны (среднее 2001-2003 гг.), т/га

Вариант За год жизни Средняя за 3 года

первый второй третий

На остаточной влаге 3,75* 8,64 8,11 6,83

С поливом 4,62 11,68 10,24 8,84

НСР05 0,23 0,37 0,49

* урожайность первого укоса показана с учетом покровной культуры

Во 2-й год жизни люцерны на обоих изучаемых вариантах получено по 4 укоса за вегетационный период. Максимальную урожайность сена люцерна дала в 1-ом укосе на варианте с поливом 3,81 т/га, а на остаточной влаге -3,04 т/га. Продуктивность 2-ых укосов за 2002-2003 гг. составила 3,72.. .3,83 т/га на поливе и 2,71.. .2,86 т/га по остаточной влаге. Урожайность сена люцерны в 3-м укосе 2003 г. была по сравнению с 2002 г. выше на контрольном варианте на 0,49 т/га, на остаточной влаге - 0,47 т/га. В 2002 г. урожайность сена 4-го укоса на варианте по остаточной влаге составила 1,06 т/га, на варианте с поливом - 1,83 т/га. В целом за вегетацию в 2002 г. получено на контрольном варианте 11,68 т/га сена, на остаточной влаге 8,64 т/га, а в 2003 г.

и

соответственно 10,24 и 8,11 т/га сена. Анализ продуктивности посевов люцерны по укосам и в целом за вегетацию показал, что она варьирует как по годам возделывания, так и в зависимости от режима увлажнения почвы. Однако в агроценозах люцерны 2-го и 3-го года жизни просматривается четкая тенденция повышения эффективности действия орошения. Наибольший эффект отмечен на последних укосах люцерны, когда прибавка урожайности от действия орошения увеличивалась в 1,30... 1,73 раза во второй год жизни, в 1,31...1,41 разавтретий год жизни.

Влияние люцерны на почвенно-мелиоративное и фитосанитарное состояние полей рисового севооборота

Агрофизические и агрохимические свойства почвы. Возделывание люцерны в рисовом севообороте важно не только с хозяйственной точки зрения, но и обусловлено ее большим агромелиоративным значением. Наши исследования (табл. 6) показали, что в 1-й год жизни, когда корневая система еще недостаточно развита, плотность сложения почвы на изучаемых вариантах мало отличалась от исходной. Во 2-ой и 3-ий годы жизни люцерны происходит значительное нарастание корневой массы и формируется достаточно плотный травостой. В этих условиях плотность сложения почвы уменьшается, а количество агрономически ценных агрегатов почвы (0,25... 10мм) довольно существенно возрастает (на 35,3...41,1%), а коэффициент структурности почвы увеличивается с 0,9 до 1,7... 1,9.

6. Изменение агрофизических свойств в 0...40 см слое почвы под

посевами люцерны в рисовом севообороте

Вариант Содержание агрегатов, % Коэффициент структурности Плотность сложения почвы, т/м3 Плотность твердой фазы, т/м3 По-рис тос ть, %

>10 мм 0,25 ...10 мм <0,2 5 мм после обработки, весной 2001 г. осенью 2003 г.

С поливом -контроль 22,7 65,6 11,7 1,9 1,29 1,30 2,56 48,0

На остаточной влаге 26,3 62,9 10,8 1,7 1,27 1,28 2,52 49,2

Исходные значения

1 39,4 46,5 14,1 | 0,9 | 1,35 - 2,58 47,6

Агротехническое и мелиоративное значение многолетних бобовых трав заключается не только в положительном влиянии на агрофизические свойства, но и в обогащении ее органическим веществом за счет корневых и по-

укосных остатков. Интенсивный рост корней наблюдалось уже в первый год жизни люцерны, а максимальное накопление корневой массы было на третий год жизни - 7,52...8,56 т/га. В целом за три года использования посевов люцерны с корневыми и поукосными остатками в почву поступало 14,6... 14,8 т/га органической биомассы, что обеспечило повышение содержания гумуса в верхнем слое почвы (0...30 см) с 1,19 до 1,49 % (табл. 7).

7.Содержание гумуса в почве под люцерной в рисовом севообороте

Вариант Содержание гумуса, % в абсолютно сухой почве, в слое, см

0-10 10-20 | 20-30 | 0-20 0-30

Весна (2001 г.) - исходное состояние (после двух лет посева риса по рису)

| 1,22 | 1,21 | 1,10 | 1,24 1,19

В конце вегетации первого года жизни (2001 г.)

С поливом - контроль 1,34 1,26 1,21 1,25 из

На остаточной влаге 1,30 1,24 1,19 1,27 1,22

В конце вегетации второго года жизни (2002 г.)

С поливом - контроль | 1,50 1,42 1,36 1,45 1,39

На остаточной влаге 1,49 1,40 1,35 1,44 1,37

В конце вегетации третьего года жизни (2003 г.)

С поливом - контроль 1,55 1,51 1,37 1,54 1,49

На остаточной влаге 1,54 1,50 1,36 1,52 1,48

Агрохимический анализ почвенных образцов свидетельствует, что после трехлетней люцерны в пахотном горизонте повышается содержание доступного азота на 14,1...20,8 мг/кг почвы, содержание подвижного фосфора возрастает с 37,8 мг/кг до 45,8...46,3 мг/кг почвы, а количество обменного калия незначительно уменьшается на 26.. .40 мг/кг почвы.

Режим грунтовых вод и солевой баланс. Особая мелиорирующая роль люцерны в рисовом севообороте заключается в том, что она существенно понижает уровень грунтовых вод на рисовом поле. Динамика уровня грунтовых вод за годы исследований приведена в таблице 8, их минерализации - в таблице 9.

Во 2-й и 3-й год жизни на варианте, где использовался только остаточный запас влаги, наблюдалось большее понижение уровня грунтовых вод.

8 .Динамика уровня грунтовых вод под посевами люцерны

Вариант 2001 г. 2002 г. 2003 г.

дата УГВ, м дата УГВ, м дата УГВ, м

С поливом -контроль 7.04 1,60 3.04 1,62 30.03 1,70

26.05 1,85 4.06 1,70 28.05 1,82

18.07 1,90 6.06 1,35 1.06 1,40

21.07 1,55 2.07 1,60 30.06 1,70

8.09 1,70 5,07 1,31 2.07 1,25

- - 6.08 1,72 2.08 1,60

- - 8.08 1,30 5.08 1,35

- - 14.09 1,68 16.09 1,75

На остаточной после риса влаге 7.04 1,60 3.04 1,86 30.03 1,95

26.05 1,85 4.06 1,92 28.05 2,10

18.07 1,90 2.07 1,98 30.06 2,20

8.09 1,90 6.08 2,10 2.08 2,25

14.09 2,15 16.09 2,20

9.Минерализация и химический состав грунтовых вод

Дата Содержание ионов солей, г/л

£ солей | С03 НСОз С1 БО4 Са Ме №

На остаточной после риса влаге

7.04.2001 4,176 0,009 0,512 0,241 2,241 0,522 0,220 0,431

8.09.2001 4,075 0,005 0,560 0,230 2,180 0,460 0,260 0,380

3.04.2002 4,241 0,008 0,561 0,242 2,263 0,521 0,210 0,436

14.09.2002 3,787 0,003 0,545 0,195 2,120 0,340 0,246 0,338

30.03.2003 4,239 0,009 0,564 0,234 2,256 0,520 0,216 0,440

16.09.2003 | 3,749 0,516 0,196 2,140 0,250 0,248 0,399

С поливом - контроль

21.07.2001 4,208 0,008 0,543 ! 0,239 2,255 0,517 0,216 0,429

8.09.2001 4,124 0,009 0,499 0,233 2,244 0,503 0,200 0,437

5.07.2002 4,147 0,008 0,521 0,237 2,233 0,519 0,209 0,420

6.08.2002 3,691 0,002 0,426 0,195 2,015 0,392 0,291 0,370

14.09. 2002 3,326 0,004 0,491 0,170 1,920 0,270 0,276 0,195

2.07.2003 3,207 - 0,390 0,163 2,101 0,190 0,237 0,126

2.08.2003 3,140 - 0,427 0,185 2,090 0,120 0,218 0,100

16.09.2003 2,909 - 0,416 0,156 1,963 0,075 0,225 0,074

К концу вегетации третьего года жизни глубина залегания была уже на уровне 2,20...2,25 м, а минерализация грунтовых вод снизилась в 1,1 раз, что на 0,427 г/л меньше по сравнению с исходным ее содержанием. На варианте с поливом во второй и третий год жизни уровень грунтовых вод варьировал от 1,25 до 1,82 м и зависел от количества поливов. Динамика химического со-

става грунтовых вод показала, что в годы исследований происходило снижение содержания наиболее токсичного хлор-иона на 0,083 г/л или на 35%, иона натрия на 0,355 г/л или на 83%. Химизм засоления (хлоридно-сульфатно-натриево-кальциевый) лишь к концу вегетации люцерны третьего года жизни изменился на хлоридно-сульфатно-магниевый. Это связано с тем, что произошло уменьшение содержания ионов кальция и натрия соответственно на 0,075 и 0,074 г/л.

Анализ солевых балансов по вариантам опыта показал, что в годы возделывания риса произошла некоторая промывка почвогрунтовой толщи. Наибольшее рассоление отмечено в верхней части почвенного профиля (0-40 см). Содержание легкорастворимых солей в этом горизонте уменьшилось в 2,7...3,0 раза по сравнению с исходным. За период 2001-2003 гг. на варианте с использованием остаточной влаги содержание солей уменьшилось на 69,2%. После года орошения риса и 3 лет возделывания люцерны выносится солей до 47,3 т/га. При возделывании люцерны с поливом создается дополнительный промывной режим, который способствует большему выносу солей В1лубь почвенного профиля до 58,0 т/га, уменьшая их запасы на 78,0%. Возделывание люцерны в рисовом севообороте способствует также предотвращению реставрации засоления, так как с ее урожаем выносится 376...472 кг/га токсичных солей.

Засоренность посевов. В ресурсосберегающих агротехнологиях предпочтительно использовать биологические способы подавления сорняков. В этой связи нами изучалось влияние травостоя люцерны на засоренность рисовых полей. Наблюдения за засоренностью посевов люцерны 1-го года жизни показывают, что общая численность сорных растений на варианте с остаточной влагой составила 15...21 сорняков на 1 м2, на варианте с поливом -25...32 шт./м2. Во 2-й год жизни их количество на варианте с поливом уменьшилось до 18...21 шт./м2, на остаточной влаге - до 11... 14 шт./м2, в третий год оно составило по вариантам 9...11 шт./м2 и 7...10 шт./м2 соответственно. За 3 года выращивания люцерны в рисовых чеках засоренность посевов имела устойчивую тенденцию к снижению: на варианте с поливом она уменьшилась на 34.. .43%, на остаточной влаге на 46.. .48%.

Влияние люцерны на формирование продуктивности различных сортов риса

Рост и развитие риса. В современной селекции риса еще недостаточно сортов, обладающих коротким вегетационным периодом, а неустойчивые погодные условия в осенний период, трудоемкость уборочных работ, вызывают

необходимость выращивать в хозяйстве не один, а 2-3 различающихся по скороспелости сорта риса. В наших полевых опытах (2002-2004 г.г.) изучались пять сортов риса, в том числе три среднеспелых - Кубань-3, Златый, Радужный и два скороспелых - Контакт, Волгоградский. За стандарт был принят среднеспелый сорт Кубань-3, высеваемый в хозяйствах Сарпинской низменности более 30 лет. Сорта Златый и Контакт возделываются здесь около 10 лет, а сорта Радужный и Волгоградский только в последние годы. Фенологические наблюдения за ростом и развитием изучаемых сортов риса показали, что продолжительность вегетационного периода у раннеспелых сортов составляет 105-108 дней, среднеспелых - 109-116 дней. Полевая всхожесть среднеспелых сортов по люцерновому предшественнику составила 41,3...44,8%, у скороспелых сортов - 39,6...41,6%. По рисовому предшественнику у всех сортов густота стеблестоя была несколько ниже, главным образом из-за большей засоренности посевов. К уборке сохранилось 61,7...63,3% растений у среднеспелых и 57,7...60,0% у скороспелых сортов, что также несколько ниже, чем по люцерне. Ко времени уборки урожая больше сохранилось растений в посевах среднеспелых сортов риса Златый, Кубань-3 и скороспелого - Контакт, а продуктивная кустистость была выше у сортов Златый, Радужный и Контакт.

Водопотребление риса. Оптимальный водный режим является главным фактором получения высоких урожаев риса, поддержания хорошего мелиоративного состояния полей. В ресурсосберегающих технологиях возделывания риса наиболее важно знать насколько эффективно используется главный ресурс - поливная вода, каковы абсолютные значения приходной и расходной части.

Нами установлено, что по обоим изученным предшественникам основной приходной статьей при возделывании риса является оросительная вода. В то же время в расходной части водного баланса, отмечены некоторые различия: по предшественнику рис преобладали расходы на испарение -26,4...26,7%, по люцерне расходы на фильтрацию - 24,7...24,9%, третьей по значимости расходной статьей уравнения водного баланса была транспира-ция (табл. 10).

При разной продолжительности вегетационного периода, величина оросительной нормы среднеспелых сортов была несколько выше, чем у раннеспелых, разница составила по предшественнику люцерна от 907 до 1801 м3/га, по предшественнику рис - от 847 до 1689 м3/га.

10. Водный баланс рисового чека на посевах различных по скороспелости сортов риса в зависимости от предшественников (люцерна/рис)

Показатель Сорта

Кубань-3 | Златый Радужный Контакт Волгоградский

Приход воды, м7га

Оросительная норма 22147/ 18575 22809/ 19072 22581/ 18691 21008/ 17383 21240/ 17728

Осадки 1906/ 1906 1906/ 1906 1906/ 1906 1894/ 1894 1894/ 1894

Общее водопотребление 24053/ 20481 24715/ 20978 24487/ 20597 22902/ 19277 23134/ 19622

Расход воды, м7га

Насыщение почвогрунта 5610/ 2950 5764/ 2973 5649/ 2944 5204/ 2738 5368/ 2899

Фильтрация 5825/ 4250 5986/ 4356 5866/ 4312 5505/ 4010 5627/ 4195

Транспирация 5160/ 4929 5302/ 5052 5248/ 5002 4931/ 4652 4984/ 4749

Испарение 4810/ 5260 4973/ 5391 4924/ 5337 4629/ 4913 4675/ 5068

Сброс 2170/ 2500 2129/ 2462 2065/ 2288 1921/ 2078 1938/ 2265

Итого 23605/ 19889 24154/ 20234 23752/ 19983 22190/ 18391 22592/ 18976

Невязка, м7га

1 448/592 I 561/744 | 735/614 [ 712/686 | 542/646

При возделывании изучаемых сортов средняя оросительная норма за годы исследований по предшественнику люцерна составила 21008...22809 м3/га, по рису - 17883... 19072 м3/га. Влага наиболее эффективно использовалась на посевах сорта Контакт и Златый (табл. 11).

11. Водопотребление различных сортов риса

Предшественник Сорт Суммарное водопотребление, (Т+И), м3/га Урожайность, т/га Коэффициент во-допотреб-ления, м3/т

Среднеспелые сорта риса

Люцерна Кубань 3 10985 4,56 2408

Златый 11288 5,10 2213

Радужный 11114 4,71 2359

Рис Кубань 3 9179 3,94 2329

Златый 9408 4,24 2218

Радужный 9314 3,96 2352

Скороспелые сорта риса

Люцерна Контакт 10436 4,90 2129

Волгоградский 10611 3,98 2666

Рис Контакт 8662 4,09 2118

Волгоградский 8944 3,33 2685

Продуктивность различных сортов риса в зависимости от предшественников. Нами установлено, что предшественники оказывали влияние на элементы структуры урожая. Так, масса 1000 зерен и масса зерна с одной метелки, число продуктивных стеблей были больше по предшественнику люцерна. По всем элементам сгруюуры урожая раннеспелый сорт Волгоградский уступал и раннеспелому сорту Контакт, и трем изучавшимся среднеспелым сортам. Сравнение показателей всхожести и густоты стояния растений риса, биометрических показателей выявили тенденцию большого влияния на них предшественников. Превышение составило у среднеспелых сортов от 13,6-23,3%, у раннеспелых сортов от 19,9 до 20,2%.

Анализ продуктивности сортов риса показал следующее (табл. 12). 12.Урожайность различных сортов риса в зависимости от предшественников

Предшественник Урожайность по годам, т/га Средняя, т/га Отклонение от стандарта

2002 | 2003 2004 т/га | %

Кубань-3 - стандарт

Люцерна 4,24 4,77 4,31 4,56 - -

Рис 3,90 4,15 3,52 3,94 - -

Златый

Люцерна 5,17 ! 4,73 4,98 5,10 +0,54 +11,8

Рис 4,28 | 3,91 4,04 4,24 +0,30 +7,6

Радужный

Люцерна 4,95 4,28 4,52 4,71 +0,15 +3,3

Рис 4,03 3,65 3,98 3,96 +0,02 +0,5

Контакт

Люцерна 5,И 4,68 4,89 4,90 +0,56 +7,5

Рис 4,27 3,89 4,07 4,09 +0,15 +3,8

Волгоградский

Люцерна - 3,87 4,09 3,98 -0,58 -12,7

Рис - 3,24 3,42 3,33 -0,61 -15,5

НСРИ 0,26 0,28 0,29

Наиболее продуктивными, а значит и более адаптированными за годы исследований в условиях Сарпинской низменности, показали себя среднеспелые сорта Златый, Радужный и скороспелый Контакт. Урожайность этих сортов превышала урожайность сорта Кубань 3 (стандарт) по предшественнику люцерна на 3,3-11,8%, по предшественнику рис - на 0,5-7,6%. То есть лучше адаптированные сорта с большей эффективностью использовали преимущества люцерны как предшественника. И только раннеспелый сорт Волгоградский уступал по продуктивности сорту Кубань 3 по обоим предшественникам.

Экономическая эффективность технологии возделывания люцерны и риса. Для расчета экономической эффективности технологии выращивания люцерны и риса в условиях Сарпинской низменности затраты на выполнение всего комплекса агротехнических и мелиоративных приемов определены с использованием действующих в 2005 г. нормативов и цен.

Анализ полученных данных (табл. 13) показал, что при средней урожайности сена люцерны 8,4 т/га, полученной на остаточной после риса влаге расчетная прибыль с одного гектара составляла 4728,2 рублей, что на 562,3 рублей (на 14%) больше, чем на варианте с поливом. Рентабельность производства сена люцерны на изучаемых вариантах была на уровне 41,1... 76,4%.

13. Показатели экономической эффективности возделывания люцерны

в рисовых севооборотах, 2001 ...2003 гт.

Варианты

Показатели с поливом на остаточной

(контроль) влаге

Урожайность, т/га 11,00 8,40

Производственные издержки на 1 га, руб. 10134,1 6191,8

Стоимость валовой продукции с 1 га, руб. 14300 10920

Себестоимость 1 т сена, руб. 921,3 737,1

Чистый доход на 1 га, руб. 4165,9 4728,2

Уровень рентабельности, % 41,1 76,4

Наилучшие показатели экономической эффективности получены при возделывании риса по люцерне. По экономическим расчетам выявлено преимущество таких сортов как Златый и Контакт, у которых величина чистого дохода достигает 21,0 и 19,7 тыс. рублей на гектар, при уровне рентабельности соответственно 106,6 и 100,7%. Высокая расчетная прибыль на 1 га по предшественнику рис отмечался у сорта Контакт - 19,0 тыс. рублей, что связано с величиной урожайности и раннеспелостью сорта, уровень рентабельности возделывания которого составил 101,9%.

ВЫВОДЫ

1. Агроклиматические и почвенные условия Сарпинской низменности позволяют эффективно выращивать люцерну в рисовых севооборотах без орошения, только на основе использования остаточных после риса запасов влаги. Урожайность сена в 1-й год жизни составляет 3,7 т/га, во 2-й и 3-й годы- 8,6... 9,7 т/га.

Проведение поливов люцерны обеспечивает получение сена в посевах 2 и 3-го года жизни 11,7 и 10,2 т/га.

2. Суммарное водопотребленне посевов люцерны второго года жизни составляет: при орошении 8016м3/га, без поливов 4094 м3/га, третьего года -6437 м3/га и 3600 м3/га соответственно.

На остаточных после риса запасах влаги культура более эффективно использует влагу: в водопслреблении доля использованных почвенных влагозапасов с учетом грунтовых вод составляет во 2-ой и 3-ий годы жизни 71.. .72% против 36.. .37% при поливах.

Коэффициенты водопотребления поливной люцерны на 184...212 м*/г сена выше по сравнением с выращиванием культуры на остаточной влаге.

3. Возделывание люцерны в рисовом севообороте оказывает положительное влияние на потенциальное плодородие и физические свойства бурой полупустынной почвы. Затри года жизни в почву с корневыми и поукосными остатками поступило 14,6... 14,8 т/га органической биомассы, что обеспечило повышение содержания гумуса в 0-40 см слое почвы с 1,19 до 1,39...1,49%. Коэффициент структурности почвы возрос с 0,9 до 1,7, а плотность сложения почвы уменьшилась с 1,35 до 1,28... 1,30 г/см3.

4. Люцерна существенно улучшила мелиоративное состояние рисовых полей. За три года содержание легкорастворимых солей уменьшилось с 0,579...0,584 до 0,185...0,130 %; минерализация грунтовых вод уменьшилась с 4,2 до 3,7 г/л - без орошения и с 4,2 до 2,9 г/л - с поливами; уровень грунтовых вод установился соответственно на глубине 2 ДО и 1,75 м.

5. Люцерна хорошо подавляет сорную растительность. За 3 года выращивания культуры в рисовых чеках засоренность уменьшилась на варианте с поливом на 34...43%, на остаточной влаге на 46...48%.

6. Продолжительность вегетационного периода у изучавшихся раннеспелых сортов составляла 105-108 дней, среднеспелых -109-116 дней.

Большей сохранностью растений к уборке характеризовались среднеспелые сорта риса Златый, Кубань-3 и скороспелый - Контакт 66,1, 63,9 и 61,8 % соответственно; продуктивная кустистость была выше у сортов Златый, Радужный и Контакт -1,38,1,37 и 1,41.

Предшественник люцерна по сравнению с рисом в результате положительного влияния на всхожесть и сохранность растений к уборке, увеличивал количество продуктивных стеблей, у среднеспелых сортов на 13, скороспелых на 10,6%.

7. Суммарное водопотребленне среднеспелых сортов риса, возделываемых по предшественнику люцерна, увеличивается на 1828, скороспелых - на 1720 м3/га

по сравнению с размещением риса по рису, и составляет в среднем соответственно 11129и10523м3/га.

Оросительная норма среднеспелых сортов риса на бурых полупустынных почвах составила в среднем за три года по предшественнику люцерне -22147...22809 м^га, по рису-18575... 19072 м^га. У раннеспелых сортов величина оросительной нормы была меньше на 847...1801 м^га в зависимости от предшественника.

Наиболее эффективным использованием влаги характеризовались сорта Контакт и Златый, коэффициенты водопотребления не зависели от предшественника и составляли по люцерне 2129 и 2213, по рису 2118 и 2218 м3/т * соответственно.

8. Наиболее высокая урожайность риса на бурых полупустынных почвах Сарпинской низменности получена при возделывании среднеспелых сортов Златый и Радужный; скороспелого - Контакт. Урожайность этих сортов превышала стандарт (Кубань-3) по предшественнику - люцерне соответственно на 11,8,3,3 и 7,4%.

9. Экономическая оценка показала высокую эффективность возделывания люцерны на остаточных запасах влаги в рисовом севообороте. При урожайности сена - 8,4 т/га чистый доход на 1 га составил 4728 руб., а уровень рентабельности - 76,4%. Наилучшие показатели экономической эффективности обеспечивало выращивание риса по пласту трехлетней люцерны. Наибольшая рентабельность достигается при выращивании сортов риса Златый и Контакт - 107 и 102%.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В целях более рационального использования потенциала орошаемых земель Сарпинской низменности, улучшения их мелиоративного состояния и повышения почвенного плодородия следует предусматривать выращивание V люцерны в рисовых севооборотах с использованием остаточной после риса

влаги.

2. Экономически целесообразно возделывать среднеспелый сорт Зла- 1 тый и раннеспелый сорт Контакт, которые обеспечивают получение чистого

дохода 4166.. .4728 руб/га.

Список опубликованных работ по материалам диссертации:

1. Никулин, В.И. Рекомендации по возделыванию риса и кормовых культур в рисовых севооборотах Калмыцкой АССР / В.И. Никулин, В.К. Баг-ненко, А.В. Смыков и др. Элиста, 1984. -68 с.

2. Кониева, Г.Н. Роль сопутствующих культур в рисовых севооборотах Калмыкии,- / Г.Н. Кониева, С.Б. Адьяев, A.B. Смыков, М.М. Оконов // Мат. 1 региональной коиф. молодых ученых. - Владикавказ. - 2003. -С. 99-101.

3. Кониева, Г.Н. Опыт возделывания сопутствующих кулмур в рисовых севооборотах ГНУ ОПХ ВНИИГИМ «Харада»./ Г.Н. Кониева, A.B. Смыков, М.М. Оконов, Э.Б. Дедова //- Сб.науч. тр. молодых ученых, аспирантов, студентов Калмыцкого государственного университета. - Элиста.-2004, -С. 32-33.

4. Смыков A.B. Продуктивность и режим орошения риса в зависимости от способов сева в условиях Сарпинской низменности. /A.B. Смыков, Н.К. Дудаков, М.М. Оконов // Актуальные проблемы АПК. Мат. междун. на-уч.-практ. конф. посвященной 60-летию Победы в ВОВ. - Волгоград, 2005. -С. 149-155.

Смыков Александр Васильевич

Влияние люцерны на мелиоративное состояние бурой полупустынной почвы и урожайность риса в Сарпинской низменности

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Подписано в печать 14.11.2005 Формат 60 х 84 1/16 Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ 1114

Типография ОООп «Орион» г. Саратов, ул. Московская, 62 Тел. (845-2) 23-60-18

«t

I

РНБ Русский фонд

»22214

2006-4 18331

*

/

i

k

i i

i

i