Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Воспроизводство плодородия чернозема типичного при орошении в условиях Средне-Русской возвышенности

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Воспроизводство плодородия чернозема типичного при орошении в условиях Средне-Русской возвышенности"

л

На правах рукописи

АЧКАСОВ Алексей Леонидович

ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО ПРИ ОРОШЕНИИ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕ-РУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

Специальность 11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Курск-1997

Работа выполнена кафедре почвоведения и агрохимии Курской государственной сельскохозяйственной академии имени И. И. Иванова в 1994-1996 гг. .

Научные руководители: заслуженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАЕН, АЛО РФ В. Д. Муха и кандидат сельскохозяйственных наук О. Г. Ревенков.

Официальные оппоненты: член-корреспондент РЭА, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. К. Подгорный, доктор сельскохозяйственных наук Г. Н. Черкасов.

Ведущая организация: Курский научно исследовательский институт агропромышленного производства.

Защита диссертации состоится ¿¿/¿¡¿¿с? 1997 г. в часов на заседании диссертационного совета Д. 120.25.01. в Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И. И. Иванова, по адресу: 305021, г. Курск, ул К. Маркса 70. , -

С днссертациогаюй работой можно ознакомться в библиотеке Курской государствешюП сельскохозяйственной академии имени профессора И. И. Иванова.

Автореферат разослан сМ'биЯ 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, у

кандидат сельскохозяйственных наук ——-у В. А. Клейменова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из основных вопросов в решении продовольственной проблемы для любой страны является стабильность земледелия. При этом, результаты именно земледельческого труда наиболее зависимы от внешних природных условий и прежде всего атмосферных (температуры и осадков). Регулирование температурного режима практически не возможно, а благоприятный водный режим может быть создан искусственным орошением.

Однако, многолетняя сельскохозяйственная практика и научные исследования свидетельствуют, что такой мощный фактор, как орошение в большинстве случаев приводит к значительному уплотнению почвенной массы, появлению признаков повышенной вязкости и липкости. Верхняя часть пахотного горизонта частично утрачивает свою структуру, появляются остро реберные агрегаты. Почвенная масса приобретает повышенную дисперсность, при высыхании, такая почва сильно поддаётся усадке, уплотняется и растрескивается. В результате чего почвы дегради-руются, ухудшается экологическая обстановка и в конечном итоге, почвенное плодородие орошаемых земель снижается. Поэтому изучение почвы и особенно такой экологически сбалансированной, как чернозём, в условиях орошения и выявление путей его улучшения и рационального использования, как природного тела является актуальным и интересным в теоретическом и практическом значении.

Цель и задачи исследований. Цель исследований состояла в выявлении воздействия длительного орошения на агрогенетические характеристики и экологическое состояние чернозёма типичного и определение на этой основе приёмов повышения почвенного плодородия и рационального использования чернозёма, как природного ресурса и главного средства производства в сельском хозяйстве.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить еле-, дующие задачи:

■ 1 .Выявить влияние орошения на уровень эффективного плодородие чернозема при выращивании люцерны на семена;

2.Установить воздействие кальцийсодержащих соединений (гипса, дефеката их смеси) lía урожайность, рост н развитие люцерны;

3. Выявить воздействие орошения и кальцийсодержащих соединений на агрофизические, физико-химические и агрохимические показатели чернозёма типичного;

4.0пределигь экологическую и экономическую эффективность исследуемых приёмов.

Защищаемое положение. На защиту выносится концепция экологического воздействия кальццйсодержапцк соединений на чернозём, как компонент биосферы и средство протводства в условиях орошения, которая базируется на следующих положениях:

1.Чернозёмы в процессе сельскохозяйственного использования существенно изменяются, особенно под воздействием орошения, с проявлением внутри профильного перераспределения продуктов почвенного образования;

2.Использование кальцийсодержащих соединений определяет и способствует закреплению подвижных органических и минеральных соединений, усреднению реакции почвенного раствора, препятствует деградации почвенного профиля;

3.Наиболее экологически и экономически целесообразным (благоприятным) является совместное внесение сульфатов и карбонатов кальция (сыромолотый пшс + дефекат), в соотношении 1:1. _

Научная новизна исследований. Впервые в условиях Средне-РусскоЯ вошлнсшюсги при орошении тучено воздействие кальцийсодержащих соединений на агрогенетнчеси1е и экологические характеристики чернозёма типичного. Выявлено, что применение кальцийсодержащих соединешш в условиях искусственного орошения является одним из главных факторов влияющих на воспроизводство плодородия и экологическую стабильность чернозёма типичного.

Практическая значимость исследований. Применение .кальцийсодержащих соединений при орошении позволяет существенно повысить урожайность семян люцерны, улучшить агрофизические, физико-химические и агрох)шическне показатели чернозёма типичного.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на научных конференциях Курской ГСХА в 1994-1996 гг., и на научной производственной конференции работников АПК Курской области.

Публикации. По материалам диссертации имеется три публикации.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит го введения, пяти глав, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы, включающего 237 источников в т.ч. 9 иностранных. Изложена на 117 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 6 рисунков и 4 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава! ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОРОШЕНИЯ И КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ЧЕРНОЗЁМАХ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕ-РУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ (краткий обзор литературы)

Влияние искусственного орошения на урожайность сельскохозяйственных культур, почвенное плодородие н эффективность кальцнйсодер-жащих соединений на кислых (дерново-подзолистых и подзолистых) и щелочных (солонцах и солонцеватых) почвах изучались и изучаются многими учеными и практиками (И. В. Якушккн, 1933; А. Н. Бердышев, 1949; Г. В. Пгошпец, 1962; А. А. Попов, В. П. Самохнн, 1990; В. П. Васнлько, 1991; Г. Н. Кочеткова, 1991; И. П. Карабецкий, 1991; П. И. Кукоба, 1991; П. М. Сапожников и др., 1992; С. А. Николаева и др., 1992; Д. И. Щеглов, 1992; О. М. Кольцова, 1996 и другие). Однако, работы по исследованию действия дефеката, сыромолотого гипса, извести на черноземах очень редки (И. А. Шеларь, 1960; А. М. Грннченко и др., 1961; В. Д. Муха, 1965, 1966, 1988), а при орошении черноземных почв, практически не осуществлялись.

Староорошаемые черноземы испытывают особую жадность к кальцию (Д. И. Щеглов, 1993), окупая внесение его в почву значительными прибавками урожая полевых культур. Так, как под действием орошения кальций вымывается и перемещается в глубь лежащие слои черноземного профиля, кроме того сельскохозяйственные культуры (особенно бобовые и технические) выносят с урожаем чначителыые количества кальция из почвы, и следующие, по севообороту за ними культуры часто испытывают симптомы недостаточности этого элеме1гта. Прнэтом следует отметить, что в имеющихся научных публикациях главное внимание уделено воздействию орошения и химической мелиорации на агрономические свойства почв и урожайность возделываемых культур и мало внимания обращается на вопросы экологического и природоохранного плана, что обосновывает перспективность исследований в выбранном направлешш.

Глава 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние орошения и кальцийсодержащач соединении (дефеката, сыромолотого гипса и их смеси) на агрофгаические, физико-химические, агрохимические показатели, ферментативную активность, урожайность семян люцерны, а также рост и её развитие изучалось нами на протяже-

нии трёх лет исследований (1994-1996 гг.), путём проведения полевого стационарного опыта на Курской зональной опытно-мелиоративной станщш (КЗОМС).

Опыты были заложены на выровненном участке плато меж балочного водораздела со слабо пологим (до 3) склоном. Почва на опытном участке представлена чернозёмом типичным, среднегумусным (5 % гумуса), тяжелосуглинистого механического состава. Обеспеченность азотом низкая и средняя (145-170 мг/кг почвы),а содержание подвижных форм фосфора и калия повышенное (Р2О5- 12-15, КгО - 9-12 мг/100 г почвы).

Опытные делянки имели форму вытянутого прямоугольника и размещались последовательно в один ряд. Опыты были заложены в орошаемом, овощном севообороте. Предшественником для семенной люцер'^ы! являлась ранняя капуста. Орошение производилось дождеванием с пей1 мощью ДКШ-64 "Волжанка" из закрытой оросительной сети до выдачи расчётной поливной нормы. Контролем для назначения очередного полива являлась влажность активного слоя почвы. До фазы бутонизации влажность почвы поддерживалась 90 % НВ, а в последующие фазы 80 %. Внесение кальцнйсодержащих веществ выполнялось разбросным методом, под основную обработку, в дозе 4 т/га пшеа и дефеката и в вариантах с совместным внесением использовалась их половинная норма (2 т/га). Схема полевого опыта представлена в таблицах. Учёт урожая семян люцерны производился методом наложения метровок. Помимо учёта урожайности семян люцерны сорта Ярославна нами систематически проводились фенолопгческие наблюдения по регистрации нарастания фаз роста и развития растений люцгриы, а также учитывалась её зимостойкость.

Аналитические исследования почвы проводились по общепринятым методикам (И. С. Кауричев, 1973; Л. Н. Александрова, О. А. Найденова, . 1986; Б. А. Ягодин и др., 1987). Интерпретация полученных опытных данных строилась на основе сравншельно-аналшического метода, достовер-1 ность их подтверждается результатами математической обработки с применением статистических методов на ПП ЭВМ.

Глава 3. ВЛИЯНИЕ КАЛЬЦНЙСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ

Чернозём является широко распространенной в нашей стране почвой, которая наделена богатейшим хшодородием. Однако, под воздейст-

вием сельскохозяйственного использования этой почвы, особенно в условиях орошения происходит снижение содержания гумуса, деградация структуры, нарушение оптимальных условий водного, газового и окислительно-восстановительных режимов, снижение запасов питательных веществ, усиление эрозионных процессов и процессов вымывания. Все это указывает на необходимость направленного регулирования в земледегаш баланса кальция (В. А. Ковда, 1974; И. А. Шилышков, 1979; В. Д. Муха, 1979; Г. Я. Чесняк, 1980, А. П. Щербаков, 1983 и др.).

Наши исследования посвящены именно из учет по сельскохозяйственного воздействия на чернозёмы, как на природный ресурс, с целью выявления оптимальных путей восстановления и повышения их плодородия. В связи с этим, нами изучена исходная почва и выполнено морфологическое описание черноземного профиля, в результате чего установлено, что данный чернозём является папиным для Лесостепи Средне-Русской возвышенности.

Анаши почвенных образцов со староорошаемого и неорошаемого участков (табл.1), свидетельствует об отрицательном влиянии орошения на физико-химические свойства чернозёма типичного. В сравнешш с богарными условиями, отмечается меньшая гумусированность, более кислая реакция среды, высокая гидролитическая кислотность и низкое содержание обменного кальция и магния. Кроме того, наблюдается понижение карбонатного профиля и эллювиированность карбонатных кальциевых солей. Все это указывает на возможную высокую эффективность применения кальщшсодержагцих соединений.

1 .Физико-химические свойства чернозема типичной» k.i

Курской^зональной опытно-мелиоративной станции, 1994 г

\ Горизонт Гумус, рНка llr ¡ Cair Mg"

% мг-экв / 100 г почвы }

: Неорошаемый i

! Н (А) 5.17 6.0 5.44 21.76 2.86 46.0 89.4 ] 90.5 j

j Нрк(В) 4.88 6.2 3.52 21.00 4.38 33.6

j PhK(BC) 3.82 6.1 1.96 20.50 4.00 49.6 96.2 j

j Рк(С) 2.23 6.6 0.87 17.00 3.02 49.6 98.3 j

i Староорошае-

мый

1 Н(А) 4.82 5.1 6.21 19.13 1.13 38.4 86.2 |

| Нрк(В) 4.43 4.9 6.17 18.45 2.93 32.6 84.0 j

| PhK (ВС) 3.51 5.2 4.38 18.22 2.70 35.0 88.9 j

1 Рк(С) 1.64 5.4 3.45 14.85 1.57 49.4 93.5 j

В конце первого (1994) и последнего (1996) годов исследований, нами выполнен анализ чернозема типичного на содержание общего гумуса, а также активной и пассивной его форм. Данные таблицы 2 свидетельствуют об увеличении общей гумусированности данной почвы и тенденции к уветгченгао активного гумуса под воздействием кальцийсодержащих соединений, что усиливает свойства чернозема, как универсального очистителя и способствует созданию экологически безопасной и устойчивой среды.

2.Влияние орошения и кальцийсодержащих соединении на содержание гумуса в черноземе типичном, 1994-1996 гг

Варианты Глубина 1994 год 1996 год

опыта отбора, см Общ. гумус Аг: Пг Общ. гумус Аг: Пг

Без орошения

Контроль 0-20 5.14 0.66 5.14 0.66

20-40 4.86 0.66 4.85 0.66

Дефекат 0-20 5.16 0.66 5.38 0.69

4т/га 20-40 4.89 0.67 5.12 0.69

Гипс 0-20 5.16 0.68 5.39 0.71

4 т /га 20-40 4.87 0.68 5.14 0.71

Дефекат+пшс 0-20 5.17 0.68 5.43 0.72

по 2 т / га 20-40 4.91 0.68 5.17 0.72

При орошении

Контроль, 0-20 4.81 0.65 4.79 0.65

20-40 4.63 0.65 4.62 0.65

Дефекат 0-20 4.84 0.67 5.03 0.71

4т/га 20-40 4.66 0.68 4.89 0.71

Гипс 0-20 4.86 0.68 5.06 0.70

4т/га 20-40 4.66 0.68 4.87 0.70

Дефекат+гипс 0-20 4.90 0.68 5.10 0.72

по 2 т / га 20-40 4.75 0.68 4.95 0.72

Влияние кальцийсодержащих соединений на физико-химические показатели чернозема типичного - исключительно велико. Согласно полученным нами данным (табл. 3), под воздействием дефеката, сыромолото-го гипса и особенно их совместного внесения - как в богаре, так и при орошении идет активное насыщение поглощающего комплекса обменным кальцием, снижение гидролитической кислотности и усреднение реакции почвенного раствора.

З.Влияние орошения н кальцийсодержащнх соединений на физико-химические показатели чернозема типичного, 1994-1996

\ Варианты Глубина 1994 год 1996 год :

5 опыта отбора, рНн2о Нг V, % рНн2о Нг Са~ { мё++! У,% 1

см мг-эки / 100 г почвы мг-экв / 100 г почвы!

; Без орошения ; ;

\ Контроль 0-20 6.6 5.44 21.84 2.98 87.9 6.5 5.49 21.78 1 2.97 | 87.8

20-40 6.7 5.09 22.11 3.02 88.8 6.7 5.17 22.03 | 3.01 | 88.6 |

; Дефекат 0-20 7.0 4.35 24.57 2.73 90.8 7.5 4.24 24.68 | 2.73 } 91.0

4 т / га 20-40 7.3 4.08 24.89 2.75 91.4 7.7 3.96 25.00 | 2.75 ] 91.7

; Гипс 0-20 7.3 3.81 25.25 2.80 91.9 7.7 3.69 24.49 | 2.68 1 92.1 |

! 4 т / га 20-40 7.4 3.57 25.56 2.84 92.6 7.8 3.45 25.80 ) 2.71 | 92.8

: Дефекат+гипс 0-20 7.4 3.49 25.96 2.57 92.9 7.9 3.36 26.22 1 2.44 ; 93.2

> по 2 т/га 20-40 7.5 3.31 26.30 2.60 93.3 7.9 3.18 26.55 | 2.47 | 93.5

:При орошенпп 1 V ;

! Контроль 0-20 5.7 6.22 17.22 3.04 84.6 5.4 6.30 17.14 | 3.02 | 84.4

20-40 6.0 6.17 18.17 3.19 85.4 5.5 6.28 18.04 | 3.18 1 85.1

> Дефекат 0-20 6.3 4.61 19.73 2.95 89.2 6.9 4.49 19.95 | 2.85 { 89.4

: 4т/га 20-40 6.4 4.93 19.96 2.96 88.9 6.8 4.81 20.16 ! 2.88 ; 89.1

Гипс 0-20 6.3 4.56 19.82 2.97 89.3 6.8 4.45 20.03 | 2.86 | 89.5 |

\ 4т/га 20-40 6.4 4.92 20.15 2.99 89.0 6.8 4.79 20.36 | 2.91 | 89.3

Дефекат-гипс 0-20 6.6 430 20.97 2.33 90.2 7.0 4.16 21.21 | 2.23 \ 90.5 ;

; по 2 т / га 20-40 6.7 4.54 21.21 2.36 90.1 7.2 4.38 21.47 ! 2.25 I 90.4 1

1.......НСРм...... 0.43 1.07 1.41 0.58 1.24 1.37 ! / ; / 1

Насыщение почвенного поглощающего комплекса катионами кальция оказало существенное влияние на агрегатный состав пахотного слоя чернозёма типичного (табл. 4). Так, в вариантах опыта с внесением каль-цийсодержащих соединений содержание агрономически ценной фракции (1.0-0.25 мм) увеличивается, относительно контрольных вариантов, на 5.29.5 % в богарных условиях и на 5.5-7.2 % при орошении.

4. Влияние орошения и кальцийсодержахцих соединений

на агрегят}шй состав пахопюго слоя чернозёма -птичного

Варианты Содержание агрегатов в %

опыта Более 3 мм 3.0-1.0 мм 1.0-0.25 мм Менее 0.25 мм

Без орошения

Контроль 42.2 27.5 25.2 5.9

Дефекат 42.1 26.5 26.5 4.9

Гипс 42.0 27.1 26.9 4.0

Дефекат+пшс 41.8 27.1 27.6 3.5

При орошении

Контроль 43.6 26.4 23.7 6.3

Дефекат 42.9 27.3 25.0 4.8

Гипс 43.2 27.3 24.5 5.0

Дефекат+пшс 42.7 27.7 25.4 4.2

НСР05 0.58 0.39 1.24 0.33

Таким образом, примене!ше кальцийсодержащих соединений улучшает микроагрегатный состав почвы, способствует формированию наиболее агрономически ценных агрегатов размером 1-0.25 мм, а также увеличивает их водоустойчивость, в результате чего улучшается водно-воздушный режим чернозёма типичного и общая экологическая обстановка в ргоосфере растений люцерны - как в богарный условиях, так и в условиях орошения.

Для изучения влияния орошения и воздействия кальцийсодержащих соединений на питательный режим исследуемого чернозёма и условия потребления растениями подвижных питательных веществ нами была определена динамика этих веществ в вегетационный период люцерны на протяжении двух лет последействия кальцийсодержащих соединении. Отбор почвенных образцов проводился в три срока: в начале весеннего отрастания люцерны, в фазу цветения и при побуреют 75 % бобов. По фазам вегетации, наибольшее потребление растениями люцерны щелоч-ногадролшуемого азота характерно для первого срока отбора образцов,

фосфора - для второго, а содержание обменного калия изменяется, по срокам взяли почвенных образцов примерно в равных количествах. В вариантах опыта с применением кальщшсодержащнх соедннешй - как в богаре, так и при орошении отмечается существенное улучшении пша-тельного режима люцерны, на черноземе типичном. Внесение дефеката, сыромолотого гипса и особенно их смеси значительно увеличивает количество щелочнопщролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия, это связано, прежде всего, с резким усилением ферментативной активности чернозема типичного (табл. 5). Мы изучали полифенолоксн-дазную и пероксидазную активность чернозёма.

5.Влияние орошения и кальщшсодержащнх соединений на пероксидазную и полнфенолоксндазную активность чернозема тишгчного, 1995 г

! Глубина пероксидаза \ полифенол-

| Варианты отбора, оксидаза

опыта см мг пурпургалнна на 100 г Апол: Апер

1 • инкубированной почвы

; Без орошения

| Контроль 0-20 25.67 3.08 0.12

20-40 22.39 2.57 0.11

! Дефекат 0-20 27.84 3.63 0.13

| 4 т / га 20-40 24.58 2.83 0.12

; Гипс 0-20 29.02 3.94 0.14

1 4 т / га 20-40 25.77 3.23 0.13

| Дефекат+пшс 0-20 30.16 4.39 0.15

; по 2 т / га 20-40 26.92 3.65 0.14

При орошении

; контроль 0-20 31.84 3.27 0.10

20-40 30.47 3.18 0.10

| Дефекат 0-20 34.00 3.58 0.11

4т/га 20-40 32.66 3.44 0.11

| Гипс 0-20 35.18 3.81 0.11

I 4т/га 20-40 33.86 3.67 0.11

; Дефекат+пшс 0-20 36.33 4.26- 0.12

; по 2 т / га 20-40 35.02 4.05 0.12

! НСР05 1.12 0.21

Полифенолоксидаза - это фермент класса оксидоредукгаз, окисляет полифенолы и их прогаводные. Пероксидаза также относится к классу оксидоредуктаз. Играет важную роль в процессах окисления, реагирует с различными органическими перекисями и легко окисляет полифенолы. Под действием дефеката, пшса и особенно их совместного внесения активность ферментов, участвующих в превращениях органических (полифенолокси-даза) и минеральных (пероксидаза) соединений азота, увеличивается относительно контрольных вариантов - как в богарных условиях, так и в орошаемых. По отношению активности полифенолок-сидазы к активности пероксидазы мы можем судогть о процессах минерализации органического вещества и синтеза гумуса. В условиях орошения, соотношение этих ферментов существенно снижается, так как усиливаются процессы минерализации и ослабляются процессы синтеза органического вещества чернозёма типичного. На вариантах опыта с внесением кальцийсодержащих соединений отношение полифенолоксидазы к перок-сидазе увеличивается, особенно при совместном внесении дефеката и пшса, что говорга об увеличении интенсивности развития процессов превращения органического вещества при относительном снижении его? ) минерализации. '

Улучшение агрогенетических показателей и активизация окисли* тельно-восстанов1ггельных ферментативных процессов чернозёма типичного в богаре и при орошении, достигнутое нами путём внесения дефеката, сыромолотого гипса и их смеси, не могло не отразиться на урожайности семян люцерны (табл. 6).

б.Влнянне орошения и кальцийсодержащих соединений

на урожайность семян люцерны, ц/га

Варианты 1994 г 1995 г ■ 1996 г Среднее Прибавка

; опыта Действие Последействие за 3 года И/га ; %

Без орошения

\ Контроль 2,30 2,54 2,48 2,44 \ -

: Дефекат 2,54 2,83 2,89 2,75 0,31 ( 12,7

; ГИПС 2,66 2,96 3,03 2,88 0,44 | 18,0

Дефекат+гипс 2,78 3,09 3,16 3,01 0,57 | 23,4

]Прн орошении

¡Контроль 3,46 3,49 3,50 3,48 | -

ГДефекат 3,63 4,07 4,12 3,94 0,46 ! 13,2

\ Гипс 3,72 4,03 4,08 3,94 0,48 | 13,2

\ Дефекат+гипс 4,25 432 4,36 431 0,83 | 23,9

! НСР03 0,11 0,13 0,10 > / /

Анализ урожайных данных свидетельствует, о высокой эффективности орошения и кальцийсодержащих соединений. Самым эффекпшным оказался вариант с совместным внесением дефеката и сыромолотого гипса в условиях орошения. Помимо увеличения урожайности семян люцерны, орошение и внесение кальцийсодержащих соединений положительно влияет на рост и развитие семенной люцерны. На орошаемом участке, в сравнении с богарными условиями, продолжотельность межфазных периодов - от посева до образования бобов сокращается на 10-12 дней (О. Г. Ревенков, 1991). В таблице 7 представлены данные, свидетельствующие о влиянии исследуемых нами приемов на травостой и зимостойкость люцерны.

7.Влияние орошения и кальцийсодержащих соединений на высоту травостоя и зимостойкость люцерны, в среднем за 1994-1996 гг

Варианты Высота Длина Диаметр Зимостой-

опыта ; травостоя, стеблей, стеблей, кость,

> см см см баллов

Без орошения \

Котроль • 98 101 32 3

Дефекат 1 103 107 33 4

Гипс ; 106 109 33 4

Дефекат+пшс ; 108 112 34 5

При орошении •

Контроль : 114 118 36 4

Дефекат ; 118 121 38 5

Гипс > 119 124 37 5

Дефекат+пшс • 123 127 39 5

Изменение качественных показателен происходит аналогично нзме-нешпо урожайности семян люцерны, где наиболее рациональным оказывается использование дефеката совместно с сыромолотам пшсом.

Таким образом, применение кальцийсодержащих соединении - как в богарных условиях, так и в условиях орошения оказывает большое по-лож1гтельное вшил те на агрофизические, фюико-химические, агрохимические показатели чернозёма типичного, акгивгагрует его ферментативные процессы, повышает урожайность семян люцерны, а также воздействует на рост и ее развитие и даёт возможность рационально использовать чернозем, как природный ресурс, обуславливая воспроизводство и существенное улучшение главного качества - почвенного плодородия.

Глава 4. ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИЯ КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ТИПИЧНОМ В БОГАРНЫХ УСЛОВИЯХ И ПРИ ОРОШЕНИИ

Учитывая потенциальное плодородие, чернозёмы типичные в известковании нуждаются крайне редко. По этой причине научные разработки, изучающие действие извести, сыромолотого гипса, дефеката и других кальцийсодержащих соединений очень малочисленны, а в условиях орошения вовсе практически не осуществлялись.

Однако, из года в год экологическая обстановка в чернозёмных почвах, особенно при орошении - обостряется. Происходит интенсивное подкисление пахотного слоя и глубь лежащих горизонтов, ухудшение агрогенетических характеристик чернозёмов. Всё это не может не отразиться на плодородии этих "богатейших" почв и, в конечном more, на урожайности и качестве получаемой с урожаем продукции.

Применение нами кальцийсодержащих соединений на искусственно орошаемом чернозёме типичном обусловлено, прежде всего, задачей воспроизводства плодородия и сбалансированности экологического состояния данной почвы.

Действие дефеката, гипса и их смеси, согласно результатам наших исследований и данным научной литературы (JI. И. Васильева, 1972; A. fvlC; Гринченко, 1973; А. М. Гринченко, В. Д. Муха, 1976; В. Ф. Иванов; 1972;,, В. Д. Муха, В. Е. Босенко, 1969; И. А. Шеларь, 1963; В. Д. Муха,-1976)f нсключшельно мнотогщаново, комплексно. В действии кальцийсодержащих соединении, наиболее существенным для чернозёмов, является улучшешш агрофизических и биологических характеристик, что особенно важно в условиях орошения.

Под влиянием дефеката, гипса улучшается агрегированность чернозёмов, усиливаются микробиологические и ферментативные процессы определяющие питательный реж![м и гумусообразование, происходит усреднение реакции почвенного раствора, улучшение питания для растений - как в богарных условиях, так и при орошении. За счёт этого осуществляется сбалансированность экологических показателей чернозёма типичного. Действие кальцийсодержащих соедннешш различается между собой в связи с различием анионной (С03 и S04) части и наличием допол-кительных компонентов.

Дефекат, в основном состоящий из карбонатов кальция включает помимо СаСОз необходимый для растеши! азот, фосфор, калий, микро; элементы и ростакгивирующие вещества. Естественно, что при внесении /дефеката эти вещества улучшают питательный режим и экологическую обстановку чернозёма типичного - как в богаре, так и в условщк орошения. Содержащаяся же в дефекате известь (СаС03) нейтрализует кислот-

ность, заменяя водород в ПГЖ на кальций.

Таким образом, реакция почвенного раствора усредняется. Кроме того, дефекат заметно акпшготгрует ферментативную активность, за счёт чего усиливаются процессы гумифнкащш органического вещества, что особенно благоприятно сказывается при использовании его в условиях орошения.

Гипс в отличии от дефеката не снижает почвенную кислотность, а наоборот, при его внесении наблюдается некоторое подкисление почвенного раствора. Это связано с тем, что вытесненный из диффузного слоя почвенных коллоидов, кальцием гипса, водород соединяется с оставшейся анионной частью гипса (CaSO.,) образуя серную кислоту.

Однако, такое подкисление не сказывается на урожайности семян люцерны, поскольку находящийся в почвенном растворе активный кальций нейтрализует отрицательное действие ионов водорода. По этому незначительное подкисление, которое наблюдается при внесения сыромо-лотого пшса на чернозёме при орошении экологически не опасно. Снижая потенциальную кислотность путем замены водорода на кальций, в почвенно-поглощающем комплексе, пшс определяет направленность процесса в сторону повышения плодородия и эколопиеской устойчивости чернозёма типичного, как в богарных условиях, так и в условиях орошения. Образующиеся кислые соединения, в свою очередь, вызывают переход трудно растворимых фосфатов в более раствор!гмые формы, доступные для растений.

Кроме того, как показали наши анализы ферментативной активности чернозёма типичного и исследования микробиологической активности, проведенные другими авторами в близких к нашим почвенным условиях (A. М. Гринченко, И. А. Шеларь, В. Д. Муха и др.. 1963; А. М. Гринченко, О. А. Чесняк, Г. Я. Чесняк, 1965; В. Д. Муха, JI. И. Васильева, 1965), сы-ромолотьш пшс резко повышает активность микроорганизмов и ферментов влияющих на питательный режим, минерализацию оргагагческого вещества и синтез гумуса чернозёма типичного.

При совместном внесении пшса и дефеката, пшс, как более растворимая соль кальция, подкисляет почвенный раствор способствуя растворению извести дефеката и таким образом, высвобождению кальция дефеката и друптх входящих в него соединений - как в богаре так и при оро-шешш. При этом, в почву поступает значительно больше свободного ак-ттшного кальция, происходит нейтралтация не только активной кислотности (нейтрализащи кислых соединении в почвенном растворе), но и пассивной (вытеснение обменно-поглощённого водорода); увеличивается содержание доступных для растений люцерны питательных веществ (азот, фосфор, калий), а также накапливается, поступающая с пшсоми

требуемая растениям сера, микроэлементы, рост активирующие вещества выносимые в месте с гипсом и дефекатом, как их составляющие. Всё это существенно улучшает экологическое состояние пахотного слоя чернозёма в богарных и орошаемых условиях, определяя воспроизводство и рост его плодородия.

Согласно представленным нами данным и анализу литературных источников, использование кальцийсодержащих соединений - как в богаре так и при орошении обуславливает не просто увеличение урожайности семян люцерны, но, что особенно важно, является одним ю главных факторов определяющих воспроизводство плодородия, и формирующих благоприятный экологический режим чернозёма типичного в условиях Средне-Русской возвышенности.

Глава 5. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕСЕНИЯ КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ОРОШЕНИИ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕ-РУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

Окружающая среда и деятельность человека связываются в единую систему "природа-общество", и это, в свою очередь, уже привело к определенной переориентации экономии!.

Одно из основных требований эколого-экономической эффективности внесения кальцийсодержащих соединений при орошении - учет средств, необходимых не только для получения наибольшей урожайности сельскохозяйственных культур, но и для воспроизводства плодородия чернозема тшшчного, подчинение экономики критериям не одной лишь прибыльности, но и экологической обоснованности.

.:'•' Многие современные экологические проблемы в сельском хозяйстве носят ярко выраженный негативный характер. Дело в том, что до недавнего времени, возрастающие темпы интенсификации сельскохозяйственного производства оказали большое влияние на окружающую среду и изменения ее нередко приводят к нарушению экологического равновесия меяэду живыми организмами и средой их обитания. Так, применение нерациональных режимов орошения на черноземных почвах ведет к развитию негативных процессов и в конечном итоге к деградации этих иочв. На наш взгляд, в этих условиях одним из важнейших принципов рационального влияния на плодородие черноземных почв является альтернативный додход экологического характера с использованием кальщшсо-держащих соединений (дефеката, сыромолотого гипса и смеси этих соединений). Их цель состоит • в принципиальном совершенствовании щш: меняемых приемов химической мелиорации (известкование и пшсова; ние), способствующем воспроизводству плодородия и улучшению эколо-

шческого состояния черноземов №1 только в богарных, но и в орошаемых условиях.

Экономическая эффективность внесения дефеката, гипса и их смеси -как в богаре, так и при орошении рассчитывалась нами с учетом действия и последействия кальцийсодержащих соединений (табл. 8). Применение дефеката, в данных условиях более экономически выгодно, чем использование сыромолотого гипса. Самый высокий экономичесиш эффект был получен на варианте опыта с совместным внесением калыдшЧсодержащнх веществ, уровень рентабельности здесь составляет 595.9 %.

8. Экономическая эффективность внесения кальцийсодержащих соединена по вариантам опыта за 1994-1996 гг., мили. руб. .

! Варианты \ опыта Прошв-е дополн-е зятрятм Стонм-ть доп. продукции Окуп. 1 р. зятр няКСС !Доп. чист.! Ежегодн. { Уровень ; доход на Дополи. ;рентявель-; 1 гя ! Прибыльностн,

\ Без орошения | ;

) Контроль - - : ; ; _

\ Дефекат 0.519 1.848 3.56 | 1.329 | 0.443 | 256.1

\ Гипс 0.998 2.618 2.62 : 1.620 ; 0.540 | 162.3

\ Дефекат+птс 0.767 3.498 4.56 ; 2.731 | 0.910 | 356.1

] При орошении \ > > / 1 }

; Контроль - - - : : 1

: Дсфекаг 0.535 3.014 5.63 ; 2.479 1 0.826 ; 463.4

\ Гипс 1.012 3.036 3.00 : 2.024 ; 0.675 1 200.0

: Дефекат+птс 0.784 5.456 6.96 1 4.672 ] 1.557 5 595.9

Таким образом, применение кальшшсодержащнх соединений - как в богаре, так и в условиях орошения, при выращивании люцерны на семена является эколопиескн целесообразным и экономически выгодным. Так, как расходы на приобретение, транспортировку и внесение дефеката и гипса окупаются полностью менее чем за два года и дает прибыль от 82 до 367 тысяч рублей в богарных условиях, а что касается орошения то здесь уже в первый год прибыль составляет от 291 до 784 тысяч рублей. Экологический же эффект проявляться с момента использования кальшшсодержащнх соедннешш.

. , ™ выводы

Исследования, проведенные нами в 1994-1996 годах показали высокую эффективность внесения кальцийсодержащих соединений на черно-; земе типичном - как в богарных условиях, так и в условиях орошения: t jy

1 .Искусственное орошение оказало большое положительное влияние на урожайность семян люцерны (прибавка семян в среднем за три года составляла 1.04 ц/ra или 42.6 %).

2.Эффективность действия и последействия кальцийсодержащих соединений, как в богаре так и при орошении высокая, четко различалась в зависимости от формы - сульфат или карбонат кальция. В год действия наиболее эффективным, по сравнению с дефекатом оказался noie (прибавка больше на 0.12-0.09 ц/га или 5.2-2.6 %). В последействии эффективность гипса в богарных условиях осталась большей, однако, при искусственном орошении он уступает дефекату (прибавка меньше на 0.04 itfra или 1.1 %). Эффективность смеси дефеката и пшеа, и в богарных и в орошаемых условиях четко возрастает по годам исследовании (прибавка семян составляет от 0.48-0.79 ц/га или 20.9-22.8 % в 1994 году до 0.68-0.86 ц/га или 27.9-24.6 % в 1996 году).

3. Использование орошения и кальцийсодержащих соединешш на се; .менных посевах люцерны увеличивает ее высоту травостоя, длину и диа-^метр стеблей, а также улучшает зимостойкость посевов люцерны. При

этом наилучшие результаты отмечены на варианте "дефекат + гипс".

4.Увелггченне урожайности семян люцерны и воспроизводство почвенного плодородия, как в богаре так и при орошенш обусловлено воздействием кальцийсодержащих соединений на важнейшие агрошкол отческие показатели чернозема типичного.

5.Под влиянием кальцийсодержащих соединений и особенно их смеси происходит улучшение структурного состояния чернозема и в богарных и в орошаемых условиях (содержание агрегатов от 1 до 0.25 мм, в пахотном слое увеличилось на 2.4-1.7 %), что способствует оптимизации водно-воздушного режима.

6.Под воздействием кальцийсодержащих соединений снижается гидролитическая кислотность (от 5.49-5.17 до 3.36-3.18 в богарных условиях и от 6.30-6.28 до 4.16-4.38 мг-экв на 100 г. почвы при орошении) и увеличивается в составе обменно-поглощенных катионов доля кальция; все это способствует созданию физиологически уравновешенного почвенного раствора и благоприятной экологической обстановки в корнеобнтаемом слое.

7.Под воздействием кальцийсодержащих соединешш значительно

улучшается питательный режим чернозема тгапгчного, особенно в условиях орошения. При внесении дефеката, сыромолотого гипса и смеси этих соединений в ршосфере растенш люцерны значительно увелнчнва-ется количество щелочногидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия.

8.Улучшение шгтательного режима связано с резюм усилением под воздействием кальцийсодержащнх соедшкшш ферментативной активности чернозема типичного, и прежде всего, при орошении, так как оно также усшпсвает активность некоторых ферментов. Возрастает активность пероксндазы, оказывающей влияние на минерализацию органического вещества и полифенолоксндазы, влияющей на синтез гумуса.. Причем, условиях орошегаш процессы минерализации вдут более интенсивнее чем в богарных условиях.

9. Более высокая эффективность смеси дефеката и пшса по сравнению с их раздельным внесением объясняется следующим: во-первых, при совместном внесен™ кальцийсодержащнх соединений гипс (СаБСЦ), как более растворимая соль кальция, подкисляет почвенный раствор, способствуя растворенгао извести дефеката (СаС03) и, таким образом, высвобождению кальция дефеката и других входящих в него соединений; во-вторых, со смесью гипса и дефеката в почву поступает комплекс жгонен-но важных элементов - азот, фосфор, сера, калий, кальций, магний, микроэлементы; в-третьих, резкое повышение ферментативной активности при внесении сыромолотого гипса и дефеката обуславливает мобилизацию азота и фосфора и в целом улучшает экологическое состояние пахотного слоя чернозема тигагпгого в богарных и орошаемых условиях.

10. Использование кальцинсодержипщх соединений н особенно их смеси несколько сглаживает отличия в уровнях урожайности семян люцерны, полученные применением искусственного орошешы чернозема

Т1ПШЧН0Г0.

11.Применение кальцийсодержащнх соединешш на черноземе типичном в условиях орошения при выращиванзш люцерны на семена является экологически целесообразным и экономически очень эффективным, обеспечивая большой дополнительный чистый доход при высокой рентабельности (от 200.0 до 595.9 %).

12. Таким образом, использование кальшшсодержащнх соединешш, как в богарных условиях так и при орошешш обуславливает не просто увеличение урожайности семян люцерны, но, что особенно важно, улучшает почву как природное тело, определяя направленность почвенных процессов и формируя благоприятный экологический режим при высокой экономической эффективности.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1.Для улучшения экологического состояния чернозема тшшчного при орошении, воспроизводства почвенного плодородия и повышения урожайности семян люцерны вносить под основную обработку смесь дефеката и сыромолотого гипса (соотношение 1:1) в дозе 4 т/га.

2.Для повышения урожайности семян люцерны, а также ее сена и зе-. леной массы использовать искусственное орошение с применением рациональных его режимов на фоне внесенных кальцийсодержащих соединений.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

¡.Эффективность кальцийсодержащих соединений при различных обработках и поливе // Совершенствование технических средств и технологий возделывания сельскохозяйственных культур: Мат. научно-практической конференции 1-4 февраля 1994 г. - Курск: КГСХА, 1995. - С. 8-10. (в соавт.).

2.Влияние кальцийсодержащих соединений, различных способов основной обработки почвы и орошения на плодородие чернозема типичного в условиях Лесостепи ЦЧОII Тр. Курской гос. с.-х. академии. - Курск, 1996. - Т. 9. - С. 73-82. (в соавт.).

3.Применение кальцийсодержащих соединений на черноземных почвах в условиях Средне-Русской возвышенности // Мат. научно-практической конференции 12-14 марта 1997 г. (в печати).