Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ДЕГРАДИРОВАННЫХ ОРОШАЕМЫХ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ЗАВОЛЖЬЯ ПУТЕМ СИДЕРАЦИИ

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ДЕГРАДИРОВАННЫХ ОРОШАЕМЫХ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ЗАВОЛЖЬЯ ПУТЕМ СИДЕРАЦИИ"

/¡-ЗбО&е

На праьах рукописи

¿Г

МАЙОРОВА Светлана Анатольевна

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ДЕГРАДИРОВАННЫХ ОРОШАЕМЫХ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ЗАВОЛЖЬЯ ПУТЕМ СИДЕРАЦИИ

06.01.02- «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов - 2005

Диссертационная работа выполнена в ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Пронько Нина Анатольевна Официальные оппоненты: Член-корр. РАСХН, доктор технических

наук, профессор

Ольгаренко Владимир Иванович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Проездов Петр Николаевич

Ведущая организация; Научно-исследовательский институт

сельского хозяйства Юго-Востока

Защита диссертации состоится «¿¿»декабря 2005 г. в Ю00 часов на заседании дкссертациоиного 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., 1.

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

Автореферат разослан « /6 » ноября 2005г. Учёный секретарь диссертационного ссщ^га,

доктор с.-х. наук, профессор / H.A. Пронько

IM vwkia^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В регионах РФ с развитым сельскохозяйственным производством, как и во многих странах мира, происходит развитие деградацио иных почвенных процессов - дегумификации и ухудшения физических свойств. Это явление характерно и для поволжских областей РФ. За последние 20-30 лет содержание гумуса в почвах Самарской области уменьшилось на 0,2 - 2,2, Саратовской на 0,24 - 0,7, Волгоградской на 0,2 - 0,8 %. Возросла доля сильнодегумифиинрованных староорошаемых почв, характеризующихся прогрессирующим уплотнением и ухудшением агрономически ценной и водопрочной структуры,

Дегумнфикация почв является крайне нежелательным процессом. Это определяется, во-первых, огромной ролью гумуса в плодородии почвы, так как он является универсальной системой, определяющей и регулирующей уровень практически всех факторов, способствующих росту или падению почвенного плодородия, во-вторых, снижением продуктивности пашни и увеличением затратности земледелия, сложностью восстановления потенциального плодородия. Особо остро проблема предотвращения дегумификации стоит в орошаемом земледелии. Это связано с созданием здесь условий ускоренной минерализации свежего органического вешества и быстрого возникновения его дефицита в почве, увеличивающего нагрузку на гумус и вызывающего его усиленное разложение.

Не менее важной задачей мелиоративной науки и практики является сохранение благоприятного физического состояния орошаемых почв. Уплотнение, обесструктуривание почв приводит к ухудшению водного, воздушного и пищевого режимов почв, увеличению затрат на их обработку, снижению отдачи от затрат на орошаемое земледелие.

Изучением способов предотвращения дегумификации, уплотнения почв, потери агрономически ценной структуры занимались многие ученые. Установлено, что эффективным приемом является внесение навоза. Однако, недостаточные его запасы и большие затраты на приготовление и внесение ограничивают возможности предотвращения дегумификации и физической деградации данным способом. Альтернативным, но практически не используемым В мелиоративной практике приемом является сидерация. Она требует глубоких исследований и, прежде всего, изучения возможности использования фитомассы различных культур в качестве сидеральных удобрений, обос-

ЦН6 МСХА

J

нования эколого-эконономической целесообразности их применения. Решению данной задачи и посвящена настоящая диссертационная работа.

Цель и задачи исследований.

Цель исследований — повышение плодородия староорошаемых темно-каштановых почв Заволжья на основе разработки ф1гтомелиоративного приема — сидерации, обеспечивающего улучшение агрофизических свойств и предотвращение дегумификации.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

- Изучение и моделирование влияния различных сидератов на физические и агрохимические свойства орошаемых темио-каштановых почв.

- Определение агроэколо гомелноративно й эффективности совместноГО применения сидеральных и минеральных удобрений.

- Установление зависимости между снлералыгой фитомассой, ее химическим составом, поступлением питательных элементов с зелеными и минеральными удобрениями и продуктивностью звена кор-мо-зернового севооборота.

- Подбор наиболее эффективных однолетних сидеральных культур для орошаемых севооборотов сухостепной зоны Поволжья.

- Определение эколого-экономнческой эффективности сидерации

Научная новизна. Изучено фитомелиораггивное воздействие запашки

различных однолетних сидеральных культур и разработаны модели влияния сидератов на физические и агрохимические свойства орошаемых темно-каштановых почв сухостегшого Заволжья. Установлены зависимости влияния сидерации на продуктивность орошаемой пашни. Доказана эколого-э кон омическая эффективность данного приема при запашке фитомассы зла-ково-бобовых культур.

Практическая значимость. Введение в состав орошаемых кормо-зерновых севооборотов сухостепного Заволжья сидеральных культур, обеспечивающих значительное поступление свежего органического вещества с оптимальным соотношением К:С позволит уменьшить дефицитность гумусового баланса, улучшить физическое состояние орошаемых темно-каштановых почв и повысить продуктивность орошаемых земель и рентабельность поливного земледелия.

Реализация результатов исследований. Разработанный прием фитомелиоративного улучшения плодородия староорошаемых сильно дегумифнцйрованных почв на основе сидерации алаково-бобовой фигом ас-

сой был внедрен в 2004-2005 гт. в опытно-производственном хозяйстве Волжского НИИ гидротехники и мелиорации- Экономический эффект составил 54 тыс. рублей.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международной научно-практической конференции (Улан-Удэ, 2003); Международной научно-практической конференции «Агроэкология ее кие проблемы сельскохозяйственного производства (Пенза, 2005); Международная конференция «Биоразнообразие экосистем Поволжья: прошлое,современное состояние, будущее» (Саратов, 2005); Всероссийская конференция «VII Докучаевские молодежные чтения » (Санкт — Петербург, 2004); Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 117 годовщине со дня рождения Н.И. Вавилова (Саратов, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, общим объемом 2,17 п.ч., в т. ч. авторских 1,03.

Основные положения, выносимые на защиту:

Модели влияния различных сидеритов на физические и агрохимические свойства орошаемых темно-каштановых почв.

Зависимости между сидеральной фитомассой, ее химическим составом, поступлением питательных элементов с зелеными н минеральными удобрениями и продуктивностью звена кормо-зернового севооборота

Сравнительная характеристика фнтомелиорирующего действия различных однолетних ендеральных культур;

Обоснование состава наиболее эффективных однолетних сидеральных культур для орошаемых кормозерновых севооборотов сухостепной зоны Поволжья.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 41 таблицы, 2S рисунков. Состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений к производству, списка литературы из 353 наименований, в т. ч. 19 на иностранных языках, и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ УСЛОВИЯ II МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИИ

Исследования проводились в 2003-2005 гг. в сухостепной зоне на полях опытно-производственного хозяйства Волжского НИИ гидротехники и мелиорации (ОПХ ВолжНИИГиМ) Энгельсского района Саратовской области. Климат зоны континентальный. Зима умеренно холодная (-10-15°С),

лето теплое (21,б-22,б°С). Продолжительность безморозного периода 140-170 дней. Сумма эффективных температур 2800-3000°С. Средняя продолжительность периода активной вегетации сельскохозяйственных культур 160-185 дней. По увлажнению зона очень засушливая. В среднем за год здесь выпадает 250-400 мм осадков, в том числе в теплую часть года окаю 300 мм. Испаряемость 660-780 мм. Дефицит влаги в метровом слое почвы — 220-240 мм. Суховейных дней в году 80-85. Почвы зоны относятся к каштановым, с преобладанием темно-каштановых средне и тяжело-суглинистых.

Почвы опытного участка террасовые темно-каштановые среднесугли-нистые. Они характеризуется низким для данного подтипа почв содержанием гумуса - 2,17 - 2,44 %; высокой плотностью пахотного горизонта (1,36-1,44 г/см3); повышенной обеспеченностью доступным фосфором и низкой обменным калием (3,50-4,41 и 14,8 -20,0 мг/100 г почвы соответственно).

По степени увлажнения в 2003 и 2004 гт.вегетацнонные периоды характеризовались недостаточной влагообеспеченностью (ГТК = 0,63 и 0,88). 2005 г. был засушливым (ГТК = 0,57).

Объектами исследований были: староорошаемая сильно дегумнфицированная в процессе полувекового использования, деградированная по физическим свойствам темно-каштановая почва; сндеральные культуры с разным соотношением азота к углероду — горох, овес и злаково-бобовые травосмеси — вика -+овес и нут+ячмень в пропорциях 30:70.

Исследования проводились в звене кормозернового севооборота: сидерат - озимая пшеница - викоовеяная травосмесь.

Схема опыта включала 9 вариантов: 1) Контроль 1 - без удобрений; 2) Контроль 2 - навоз; 3) Сидерат 1 — горох; 4) Сндерат 1 + минеральные удобрения; 5) Сидерат 2 - викоо веяная смесь; 6) Сидерат 2 + минеральные удобрения; 7) Сндерат 3 — овес; 8) Сидерат 3 + минеральные удобрения; 9) Сидерат 4—нут + ячмень.

Дозы минеральных удобрений определяли методом расчета по возмещению выноса элементов питания с планируемой урожайностью. За звено севооборота они составили в варианте 4 — К^Р^Кт; 6 - NnoPsoK^o"» 8 -N130P50K100 кгд.вУга.

Полив растений осуществляли дождевальной машиной «Фрегат», поддерживая влажность в 0-70 см слое почвы не ниже 70% НВ. Оросительная норма по годам исследований составила при возделывании сидеральных культур 450, озимой пшеницы - 1450, викоовсяной травосмеси

- 450 м3/га; суммарное водолотребление - ] 443-1641, 2429-2510 и 1523-1736 м'/га соответственно.

Агротехника на всех вариантах опыта применялась традиционная для данной природно-климатической зоны.

Полевой эксперимент был заложен методом систематических повторений, иовторность опыта трехкратная, учетная площадь 50-150 м2.

Основные и сопутствующие наблюдения проводились в соответствии с общепринятыми методиками и ГОСТами (НИИСХ Юго-Востока, 1973, ЦИНАО, 1980, ВНИ11 кормов, 1980, ВНИИОЗ, 1983, Б.А. Доспехова, 1985 H др.). В период вегетации отмечались основные фазы роста и развития, определялась влажность почвы термо весовым методом. Определение агрофизических (плотности сложения, структурности, пористости) и химических (содержание гумуса, подвижных элементов питания) свойств почвы проводилось согласно принятым методикам (Е.В. Аринушкнна, 1970; «Агрохимические методы исследования почв», 1975; А.Ф. Вадютша, ЗА. Корчагина, 1986). Развитие корневой системы определяли методом А.Н. Станкова, 1961. Экономическая оценка применения сидератьных удобрений осуществлялась прямым расчетом по технологическим картам возделывания культур звена севооборота с использованием действующих нормативов и иен. Экологическая эффективность сидерации оценивалась по методике А.В. Голубева, 1994. Математическая обработка данных проводилась методами корреляционного, регрессионного, дисперсионного анализа по методике Б.А. Доспехова, 1985, с помощью программы STATISTJKA 5.5 и процессора электронных таблиц Microsoft Excel ХР.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Продуктивность и свойства однолетних склеральных культур при

орошении на темно-каштановых почвах Проведенный эксперимент показал, что изучавшиеся нами в качестве сидерапьных однолетние бобовые, злаковые культуры и их травосмеси способны наращивать большое количество фитомассы в орошаемых условия сухостепного Заволжья (табл. 1).

Наибольшее поступление органической массы обеспечила запашка нутоячменной смеси - 6,79 т/га; наименьшее - гороха - 4,84 т/га. Викоовсяная смесь и овес сформировали овса практически одинаковую массу органического вещества - 5,93 и 5,95 т/та соответственно.

6

і

1 .Поступление свежего органического вещества и элементов питания

растений при запашке сидеральних культур

Сидеральные культуры , Фнтомасса, т/га Поступление питательных веществ, кг/га д.в.

надзем ная корни общая N Р2О5 к2о

Горох 2,83 2,01 4,84 152,0 39,0 68,7

Вика+овес 2,55 ЗД8 5,93 124,2 35,9 79,7

Овес 2,86 3,09 5,95 83,2 323 100,3

Нут+ячмень 3,26 3,53 6,79 120,5 37,6 112,4

ИСРи 0,08 0,13 0,11

Бобовые сидераты н злаковобобовые травосмеси обеспечивхти наибольшее поступление азота в почву - 120,5-152,0 кг /га д.в. При запашке фи-томассы овса в почву поступало вдвое меньше азота по сравнению с горохом - 83,2 кг/га дз. Поступление в почву фосфора с изучаемыми силераггами изменялось незначительно: от 32,3 кг/га д.в. на овсе до 39,0 на горохе. Калия больше всего поступило в почву при использовании травосмеси нут+ячмень -112,4 кг/га д.в.; меньше всего - гороха -68,7 соответственно.

Для прогнозирования поступления корневых остатков для изучаемых смдератов была установлена линейная регрессионная зависимость между надземной фитомассой и массой их корней, которая выражается уравнением: Мк = 0,0861-М„ф + 2,6162\ где МКф ~ надземная фнтомасса, т/га; Мк — масса корней, т/га. Коэффициент корреляции составляет 04, что показывает на среднюю тесноту связи между данными показателями.

Влнннне сидерации на агрофизические свойства орошаемой темно-каштановой почвы в звене кормо—зернового севооборота

Плотность сложения. Исходная плотность сложения определялась перед запашкой сидеральных удобрений. Плотность пахотного горизонта колебалась в пределах 1,45 — 1,46 г/см3, подпахотного слоя — 1,48 - 1,53 г/см3, что характеризует изучаемую темно-каштановую почву как сильно п ереупл огненную.

Применение всех сндеральных культур привело к существенному разуплотнению пахотного слоя почвы за звено кормо-зернового севооборота (табл. 2).

Наибольшее разуплотнение почвы на 0,09 г/см3 или 6,21 % наблюдалось при запашке викоовсяной травосмеси; наименьшее — гороха (0,06 г/см3 или 4,11%). В подпахотном горизонте изменения плотности сложения находились в пределах ошибки измерений.

Изменение физических свойств пахотного слоя темно-каштановой орошаемой почвы в результате запашки сидеральних культур за звено кормо_зернового севооборота

Год

Сидеральная культура

Горох

Вика+овес | ш Овес | Нут+ячмень

Плотность сложения почвы, г/см

2003 1,46 1,45 1,45 1,45

2005 1,40 1,36 1,38 1,37

С 4,60 14,02 8,07 1 9.73

Общая пористость, %

2003 43,68 43,89 43,87 43,87

2005 46,14 47,49 46,91 4730

НСРси 1,12 0,55 0,79 0,75

Пористость аэрации, %

2003 16,63 16,84 16.82 16,82

2005 19,09 20,44 19,86 20,25

(табл.) =2,15

Для оценки снижения плотности пахотного слоя почвы в результате сидерации определена нелинейная регрессионная зависимость его от запахиваемой биомассы: г « = ~0,57 • Мс' + 7,4062•: Л/с - 18,42 (Р?=0,56), где, г«—снижение плотность почвы, г/см3, Мс— биомасса свдераггов, т/га (рис. 1)..

6,5

5,5 6,0

Биомасса сидератов, т/га

Рис. 1. Зависимость снижения плотности почвы от запахиваемой биомассы

Математический анализ зависимости показывает, что дополнительное поступление 1 т биомассы сидератов снижает плотность почвы на 1,34 %. Но при достижении предела, равного приблизительно 6,5 т/га абсолютно сухой массы, происходит затухание снижения плотности.

Обшав пористость. Наибольшее влияние на увеличение общей пористости оказала заделка в почву фитомассы викоовсяной травосмеси - с 43,89 до 47,49%. в результате ее значения приближались к оптимальным для данного подтипа почв.(табл. 2). Применение в качестве сидеральных удобрений овса и нутоячменной травосмеси увеличило общую пористость на 3,04 и 3,43%, гороха—только на 2,46 %. (рис. 2).

Зависимость повышения общей пористости от фитомассы сидераггов (рис. 3) выражается уравнением: ек = -0,3366 ■Мс + 4,4095-Мс - 10,994 (К=0,88), где, Си - увеличение общей пористости, абс. %; Мс — биомасса сидерэтов, т/га.

Рпс.2.Влияние сидерации на увеличение Р"0-3- Зависимость увеличения общей общей пористости пористости от запахиваемой биомассы

В подпахотном горизонте изменения общей пористости в результате применения сидератов находились- в пределах НСР03.

Пористость аэрации Нами установлено, что зеленые удобрения оказывали положительное влияние также на пористость аэрации, приближая ее значения к оптимальным (табл. 2). Наибольшее увеличение этого показателя произошло при запашке викоовсяной травосмеси — с 16,84 до 20,84% (на 3,6%). В результате запашки овса и нуто-ячменной травосмеси пористость аэрации увеличилась на 3,43 и 3,04 % соответственно. Наименьшее повышение данного показателя (на 2,46%) было при использовании е качестве сидерата гороха.

Анализ опытных данных показал, что изучаемые сидераты оказали положительное влияние на улучшение структуры почвы за звено кормо-зернового севооборота (рис. 4).

4.5 5,0 5,5 6,0 6,5 7.0 Биомасса сидератов. т/га

0 Вика+овес И Овес

В Нут+ячмень вГорох

37

а. 34

§ я-

21 31

в 8-

С. 28

I

25

1 И : <11

ж''

4* л - 0 -

2003 год 2001год 2005 год

2008год 2004гщ 20Сбгад

ИНкаЮвес Сйес

—Контроль 1 —■ Горок

—* - 1$т+ячмень а) б)

Рис. 4. Изменение содержания агрономически ценных (а), и водопрочных (б) агрегатов в звене кормозернового севооборота

Наибольший положительный эффект по восстановлению агрономически ценной структуры был достигнут при применении овса и нутоячменной травосмеси; водопрочной — овса и викоовсяной травосмеси.

Применение сндеральных удобрений, особенно злакового и злаково-бобовых, привело к перераспределению фракций за счет уменьшения содержания пылеватых частиц и увеличения доли агрономически ценных агрегатов (рис, 5).

Нами установлены тесные линейные регрессионные зависимости увеличения содержания агрономически ценных и водопрочных агрегатов от запахиваемой биомассы сндеральных культур: А%= 2,05-Мс-7,67(71^0,87) и 3,57ФМе~9,5б где А% - изменение содержания агрономически цен-

ных агрегатов, %; Вп-изменение содержания водопрочных агрегатов, %; Мс-биомасса сидератов, т/га (рис. 6).

1 1

2005

I I 1 к 1

2004

2003

:->34.«7::;Жш5РЁШ7

■ 1 1

! ! 1

0% 20% 40й,1 60% 80% 100% «Нут+ячмень»

2005

2004

2003

Т

■6,0'

-хюоу,—РР1—П.»

П,83

4-1-1-1-1

2005

200+

2003

1 1

1 1

::;:з5,оо;:;

III

0% 20% 40% 60% 80% 100®/. лВика+овес»

11,68 2005

2004

2003

I Г I Г 3

0% 20% 40% 60% 80% 100% ■ агрономически ценные частицы

0% 20% 40% 60% 80% 100%

□ глыбисты« частицу

□ пылеватые частицы

«Овес» «Горох»

Рис. 5. Перераспределение фракций в результате действия и последействия запашки силеральных культур в звене кормо-зернового севооборота

а) б)

Рис. 6. Зависимость изменения содержания агрономически ценных (а) и водопрочных агрегатов (б) от запахиваемой биомассы сидератов

Таким образом, применение сішератов привело к улучшению структуры почвы, за исключением запашки гороха. Коэффициент структурности при использовании других спдератов увеличился: с 1,06 до 1,27 (овес); с 1,01 до 1,15 (нут+ячмень); с 1,04 до 1,11 (вика+овес).

Влияние спдератов на агрохимические свойства орошаемой темно-каштановой почвы в звене зерно — кормового севооборота

Наши исследования показали, что при выращивании культур в условиях орошения без применения удобрений пожнивно-корневых остатков образуется недостаточно для обеспечения бездефицитного баланса гумуса и сохранения его содержания на исходном уровне. В этом случае дефицит гумусового баланса за звено кормозернового севооборота составил 0,98 т/га (рис. 7).

-1,20 -0,70

-0,20 0,30 0,80 Баланс гумуса, т/га

□ Без удобрений & Внха+овес Внуг+ячзл

а)

ВГорох НОлес

-1,20 -0,70

-0,20 0,30 0,80 Баланс гумуса, т/га

□ Овсс+Ш50Р;0К.Ю0 НОвес

В Вика+овес + Ы130Р50К100

□ Вика+овес

И Горох + Ы100Р40К120 Н Горох

б)

Рис. 7. Баланс гумуса на вариантах с сидерацией (а) и при совместном применении спдератов и минеральных удобрений (б)

Сравнительное изучение влияния различных сидеральних удобрений на плодородие староорошаемой темно-каштановой почвы показало, что отрицательный баланс гумуса складывался только при заделке в почву биомассы гороха. Дефицит баланса за звено кормозернового севооборота на данном варианте составил 1,17 т/га. В результате этого за изучаемый период

произошло снижение содержания гумуса на 0,02 % в абсолютных показателях. Это объясняется тем, что растительные остатки гороха содержали много азота (4,08%), что создалсгг условия для их быстрой минерализации.

При использовании в качестве склерального удобрения биомассы викоовсяной травосмеси сложился близкий к бездифищгтному баланс органического вещества, дефицит составил 0,04 т/га.

Заделка в почву биомассы овса и нутоячменной травосмеси оказала положительное влияние на потенциальное плодородие почвы. Баланс гумуса на данных вариантах за изучаемое звено севооборота получился положительным, и составил 0,56 и 0,46 т/га (рис. 7 а). Это объясняется тем, что рас-т1гтельные остатки данных культур богаты лигнином, который способствует высокому приросту гумуса.

Внесение расчетных доз минеральных удобрений дополнительно к си-деральным не обеспечило сохранение содержания гумуса на исходном уровне. К концу звена кормозернового севооборота произошло снижение на 0,01 — 0,03 % в абсолютных величинах (рис.7 б).

Расчетные данные по балансу гумуса практически в полной мере подтверждают фактические изменения содержания гумуса. Разница между расчетными и фактическими значениями составляет 0,28 - 0,36 тАа, что находггся в пределах аналитической точности определения содержания гумуса.

Расширенное воспроизводство эффективного плодородия почвы возможно при создании в почве бездефицитного и положительного баланса питательных веществ.

Результаты исследований свидетельствуют, что при сидерации создавался дефицитный баланс азота за звено зернокормового севооборота. При этом наибольшее значение дефицита азота 80,7 кг/га наблюдалось при запашке викоовсяной травосмеси (рис. 8 а). Наименее дефицитный баланс данного элемента 35,2 кг/га сложился при запашке гороха. Заделка в почву биомассы овса и нутоячменной травосмеси сократила дефицитность баланса по сравнению С абсолютным контролем на 13,6 и 16,0 %. Значение дефицита азота на данных вариантах составило - 66,23 — 64,41 кг/га соответственно.

Внесение навоза снизило дефицитность баланса азота до 16,49 кг/га. Он получился минимальным по сравнению с вариантами опыта, на которых вносились сидеральные органические удобрения.

-»ато

-90,00 -70,00 -50,00 -30,00 -10,00 Дефицит баланса азота, кт/га Ы Без удобрений ИШавоз О Пут Ячмень

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

-90 -60 -30 О

Баланс аадта, кг/га

-67,

I-......I.....--І

-70,00 -60,00 -50,00 -40,00 -30,00 Дефицит баланса фосфора, кг/га

□ Горох ВВика+овес ООпсс

а)

Г-----1......1

-45,17| ■5285 [

шшш шшш

шШШШШШШМіШ:

— ____ . J_____

30 -80

б)

-60 -40 -20 О Дефицит баланса фосфора, кг/га 09 Оика+овес+Ы ШР50К100

-150 -130 -ПО -90 -70 -50 Дефицит баланса калия, кг/га

Дефицит баланса калия, кгЛа □ ropox+N100P40Kl20 ШОвес+Ш50Р50)

Рис. 9. Баланс элементов иитания на вариантах с сидерацией (а) и при совместном применении сидерзтов и минеральных удобрений {б)

Дозы минеральных азотных удобрений были рассчитаны на поддержание бездефицитного баланса данного питательного элемента. Их внесение дополнительно к сидеральным удобрениям обеспечило создание баланса азота близкого к бездефицитному. В звене кормо-зернового севооборота на вариантах «Вика+овес + Нз^оК«»» и «Овес М;кР;оК;оо» баланс азота составил - 1,46 и 2,06 кг/га соответственно. При внесении расчетной дозы минеральных удобрений ИюоРадК^ и запашке гороха баланс сложился положительным. Он составил 23,98 кг/га. Такое отклонение было обусловлено более высоким против планируемого поступлением азота с снлеральной массой гороха.

Полученные нами фактические данные по содержанию доступного азота на начало и конец звена кормозернового севооборота показали, что почти на всех вариантах наблюдалась тенденция повышения нитрификационной способности, которая, тем не менее, не повлекла изменения степени обеспеченности данным элементом орошаемой почвы.

Без внесения удобрений дефицитность баланса фосфора составила 60,0 кг/га (рис. 8 а). Запашка сидеральной массы овса и нутоячменной травосмеси способствовали снижению дефицитности баланса фосфора на 7,19 и 15,16 кг/га по сравнению с контролем. При заделке биомассы гороха дефицитность баланса фосфора увеличилась на 3,35, викоовсяной травосмеси — на 7,22 кг/га по сравнению с контролем. Внесение навоза снизило дефицитность баланса фосфора до 42,3 кг/га, он получился минимальным по сравнению со всеми вариантами опыта.

На всех вариантах опьгга сложился дефицитный баланс калия. Наибольшим он оказался на абсолютном контроле — без применения удобрений и составил - 134,2 кг/га. Применение сидеральных удобрений уменьшило дефицитность баланса данного элемента на 70,8 - 25,8 кг/га. Наименее дефицитный баланс калия сложился на вариантах, где в составе ензеральных культур доминировал злаковый компонент, что объясняется химическим составом и запахиваемой массой данных сидератов.

Внесение расчетных доз минеральных калийных удобрений дополнительно к сидеральным способствовало сокращению дефицитности баланса калия.

Сидерация н продуктивность культу р звена орошаемого севооборота

Проведенные нами исследования, показали, что запашка всех изучаемых сидеральных культур привела к повышению урожайности поливных культур (табл. 3).

Урожайность озимой пшеницы на абсолютном контроле — без внесения удобрений составила 3,78 т/га. Наибольшую прибавку зерна - 1,38 т/га и самое эффективное использование влаги и поливной воды обеспечила заделка в почву биомассы гороха. Урожайность зерна на данном варианте составила 5,16 т/га. Практически такая же урожайность 5,11 т/га была получена при внесении навоза. Наименьшее увеличение урожайности озимой пшеницы наблюдалось при запашке фитомассы овса. Увеличение урожайности на данном варианте по сравнению с абсолютным контролем составило только 6,4 %.

3. Влияние действия сидеральных удобрений и его сочетания с минеральными удобрениями на урожайность озимой пшеницы

Улоб реши Урожай ность. т/га Прибавка к контролю-! Коэффициент

Склеральные Минеральные

водопотреб ления, м3/т использова иня оросительн ой воды, м3/т

т/га %

Контроль 1 - без удобрений 3,78 . - 664 384

Контроль 2 - навоз 3.11 1,32 34,9 491 284

Горох 5,16 1,38 36.5 486 281

Горох [ МиоРзоКм 5,45 1,67 44,2 461 266

Виха+овес 4,94 1,16 30,7 492 294

Виха^-овес | ЫтоРЗОКчо 5,30 1,52 40.2 458 274

Овес 4,02 0,24 6.3 606 361

Овес I МздРюКчо 4.64 0,86 22,8 525 313

Нуг+ячмень 4,49 0,71 1 18.8 543 323

НСРо) 0.23 1

Методами множественного регрессионного анализа с помощью программного комплекса вТАПЭТЮА 5.5 была получена модель нелинейной зависимости урожайности озимой пшеницы от запахиваемой надземной фитомассы сидеральных культур и количества азота поступившего с ними: У = 3,961- 0,428-Мс + 0,04-К - 0,252-М? + 0,015МСЫС - 3,773*1СГ'-Мс, где У — урожайность озимой пшеницы, т/га; Мс — биомасса сидератов, т/га; — поступления азота с сиаератами или пожннвно-корневыми остатками и навозом, кг д.в./га (рис. 9).

Урожайное!*, тйа

1мх С3 2

Количество аіогй, ісглвЛа Биоиасса. т/гэ І—і 1

Фактическое снижение плотности, г/см1

Рис. 9. Влияние запахиваемой биомассы Рис. 10. Расхождение фактических и спдерэтов и поступившего с ней азота на модельных данных

урожайность зерна озимой пшеницы

Анализ достоверности модели (рис. 10) показывает, что расхождения между фактическими данными и результатами расчета по приведенной модели составляют менее 7 %, коэффициент корреляции Я между ними равен 0,94.

Положительное влияние зеленого удобрения не ограничивается одним годом действия. Экспериментально доказано наличие последействия применения сидеральных удобрений, в результате которого на 3,0 - 10,4 % увеличивалась урожайность бобовозлаковой травосмеси, замыкавшей звено севооборота (табл. 4).

4. Последействие сидеральных удобрений на урожайность травосмеси

Удобрения Урожай носгь, т/га Прибавка к контрошої Коэффициент

еодопо-требпе-ння, м3/т использования оросительной воды, м3/т

Сидера,тьные Минеральные

т/га %

Контроль 1 - без удобрения 13,44 - - 113 33

Контроль 2 - навоз 14,19 0.76 5,3 107 32

Горох 14.33 0,89 6,2 106 31

Горох І ї^іоРіоКт 17,12 3,69 21,5 89 26

Виха+овес 15.00 1,57 10.4 116 30

Вика+овес І ИиіРмКтп 16.99 3.56 20,9 102 26

Овес 13,85 0,42 3,0 110 32

Овес I Ы^РюКто 16,51 3,07 18.6 92 27

Нут+ячмет. 14,28 0,85 5,9 107 32

НСР« 0,63

Наибольшая существенная прибавка 1,57 т/га и эффективное использование оросительной воды - 30 м3/г наблюдалась от последействия запашки биомассы викоовсяной травосмеси. Прибавка в 2 раза превосходила последействие навоза. Увеличение урожайности 0,42 т /га от последействия запашки овса была недостоверной. Дополнительное внесение расчетных доз минеральных удобрений привело к повышению продуктивности викоовсяной травосмеси.

Модель зависимости урожайности викоовсяной травосмеси от запахиваемой биомассы сидеральиых культур и поступившего с ними азота описывается уравнением:

У 2,2655+3,6903-МС+0,0168-К-1,0394Мс}+6,1489-1<Т3-Ис-\1с-4,3425-1(Г* ■ Ис3, где У — урожайность викоовсяной травосмеси, т/га; Мс — биомасса снаератов, т/га; Н - поступления азота с сидератами или пожни вно-корневыми остатками и навозом, кг д.в./га (рис. 11).

урожайность, т;га

о о

Количества акта, «т д а Л"з

Ёмомассд, т^а

16

Ш14

5. Расхождение фактических и модельных данных

Удобрения Урожайность, т/га Расхо ждени е, %

факти ческая расчет ная

Без удобрений 13,43 13,44 0%

Навоз 14,19 14,25 ФА

Горо* 14,33 15,84 11%

Вика+овес 15,00 16,08 7%

Овес 13,85 15,22 10%

Нут+ячмень 14,28 14,36 1%

Рис, 11, Влияние запахиваемой биомассы и поступившего с сидератами азота на урожайность викоовсяной травосмеси

Расхождения между фактическими данными и результатами расчета по приведенной модели составляют менее 10%, коэффициент корреляции Я между ними равен 0,75 (табл. 5).

Влияние сндеральных удобрений на продуктивность звена кормо-зернового севооборота приведена в таблице б.

б. Влияние сндеральных удобрений на продуктивность звена кормо-зернового севооборота

Сидеральные удобрения Продуктивность звена севооборота, т з.е. /га

Контроль 1 - без удобрений 11,61

Контроль 2 - навоз 13,81

Горох 13,86

Вика+овес 13,95

Овес 11,84

Нут+ячмень 12,61

Наибольшее положительное влияние на проду ктивность звена кормо-зернового севооборота оказывала запашка викоовсяной травосмеси и гороха: выход зерновых единиц с орошаемого гектара составил 13,95 и 13,86 тонн и не уступал применению навоза.

Эколого-экономическая эффективность сидерации Результаты эколого-экономической эффективности применения зеленых удобрений приведены в таблице 7.

7.Эколого-экономическая эффективность применения сндеральных удобрений за звено кормозернового севооборота

Вариант Стоимость _ Прямые валовой затраты, тыс. продукции,Г к , тыс. руб. Чистый доход, тыс. руб./га Рентабельно сть, %

Сидеральные Минеральные

Горох 18,78 1 11,67 6,85 59%

Вика!+овес 18,49 11,16 7,41 66%

Овес 14,94 11,00 4,10 37%

Нут+ячмень 16,25 11,16 5,25 47%

Вика+овес Ч]з(іР;оКш 20,07 15,30 4,77 31%

Анализ суммарного экономического и экологического эффекта применения зеленых удобрений, оцениваемого по прибыльности включения в орошаемый севооборот сидерального поля и по предотвращенному ущербу от дегумификации почвы, показал, что наиболее рентабельным является возделывание полевых культур на фоне запашки биомассы с бобовым компонентом: викоовсяной травосмеси, гороха, и нутоячменной смеси. Уровень рентабельности при этом составил 66,59 и 47 % соответственно. При использовании в качестве зеленого удобрения биомассы ов-

са рентабельность выращивания культур в звене кормозернового севооборота оказалось наименьшей—37%

ВЫВОДЫ

13 орошаемых условия сухостепного Заволжья при запашке фитомас-сы изучавшихся склеральных культур к почву поступает значительное количество свежего органического вещества 4,84-6,79 т/га. Наибольшее поступление обеспечивает нутоячменная смесь.

Сцдераты, содержащие бобовый компонент, способствуют наибольшему поступлению азота в почву - 120,5-152,0 кг/га д.в.

2.Сидерация оказывает положительное действие на физическое состояние деградированной староорошаемой темно-каштановой почвы. Наибольший эффект обеспечивает запашка викоовсяной травосмеси: самой высокое разуплотнение почвы на 0,09 г/смэ; увеличение общей пористости с 43,89 до 47,49% и пористости аэрации - с 16,84 до 20,44%.

3.Разработаны модели влияния сидерации на основные физические свойства изучаемой почвы: плотность г % - -0,57 - Мс2 + 7,4062• Мс - 18,42 (И2=0,56)\ общую пористость: с* = -0,3366 -Мс + 4,4095-Мс - 10,994 (П=0,$8).

4Лрименение изучавшихся сидерагтов приводит к улучшению структуры почвы за счет уменьшения содержания пылеватых частиц и увеличения доли агрономически ценных агрегатов. Наибольший положительный эффект по восстановлению агрономически ценной структуры достигается при применении овса и нутоячменной травосмеси - на 4,6 и 4,07% соответственно. Коэффициент структурности при этом увеличился: с 1,06 до 1,27 (овес) и с 1,01 до 1,15 (нут+ячмень).

5.Разработаны модели зависимости от биомассы сндератов увеличения содержания агрономически ценных: Лн= 2,05-И/Г7,67 и водопрочных агрегатов В%= 3.574-Мс-9,56.

6.Использование в качестве сндератов овса и нутоячменной травосмеси способствует повышению потенциального плодородия почвы, обеспечивая положительны й баланс гумуса за звено кормо-зернового севооборота, равный 0,56 - 0,46 т/га.

7.Сидерация не обеспечивает бездефицитного баланса основных элементов питания растений. Уменьшения дефицитности достигается путем применения дополнительного внесения минеральных удобрений. Дефицит баланса азота уменьшился на 59,2 и 68,3 кг/га

в.Примененне склеральных удобрений повышает урожайность культур звена кормо-згрнового севооборота в действии н последействии. Наибольший эффект в действии достигается при запашке гороха — прибавка урожайности озимой пшеницы 1,38 т/га; в последействии — викоовсяной смеси -прибавка урожайности силосной травосмеси 1,57 т/га; аза звено севооборота вихоовсяная травосмесь и горох - прибавка продуктивности звена 2,34 и 2,25 т з.еУга соответственно.

9.Разработаны модели зависимости урожайности озимой пшеницы и бобовозлаковой травосмеси от фитомассы смдеральных культур и количества поступившего с ними азота: У = 3,961- 0,428-Мс + 0,04Ые - 0,252-М* + 0,015-Мс-Л - 3,773-¡(Г4-^ и 12,2655+3,6908^ Ъ+О.ОЗ 68-Хс-1,0394-М^6, 1489-1(Г1-К-Мс-4, 3425-1<Г}-К3 соответственно.

ЮЗосстановление благоприятных физических свойств и потенциадь-ного плодородия деградированной староорошаемой темно-каштановой почвы в условиях Саратовского Заволжья обеспечивает использование для сидерации злакобобовых травосмесей и злаков, а наибольшее повышение продуктивности звена кормозернового севооборота — викоовсяной травосмеси и гороха.

11. Наиболее зколого-экономически эффективным является возделывание полевых культур на фоне заделки в почву биомассы ендератов, содержащих в своем составе бобовый компонент, уровень рентабельности при запашке гороха, викоовсяной и нутоячменной травосмеси уровень рентабельности составляет 59,66 и 47 % соответственно.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1.Для восстановлен ил благоприятных физических свойств и структуры деградированной староорошаемой темно-каштановой почвы рекомендуется применять в качестве ендерального удобрения викоовсяную травосмесь, содержащую 70% овса и 30% вики посевной.

2Для поддержания положительного баланса гумуса в условиях недостатка навоза КРС и высокой стоимости горюче-смазочных материалов рекомендуется использовать сидеральные удобрения: овес и нутоячменную травосмесь, содержащую 70% ячменя и 30% нуга.

З.Для повышения продуктивности орошаемой пашни до 14 т з.е7га целесообразно использовать в кормо-зерновых севооборотах в качестве зеленых удобрений викоовсяную травосмесь и горох.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пронько Н.А., Сохранение природного потенциала орошаемых земель субаридной зоны Поволжья при их интенсивном использовании / Л.А. Бурмистрова, С.А. Жаркова, Ю.Р. Лим // Улан-Удэ, 2003. С. 216-218.

2. Жаркова С.А. Применение склеральных культур для восстановления плодородия орошаемых дегумифицированных темно-каштановых почв/ Жаркова С.А. // Матер межрегиональной науч. -практ. конф. / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Вавилова». Вавнловские чтения - 2003. С. 12—14.

3. Жаркова С.А. Влияние длительного орошения на агрофизические свойства и содержание гумуса в темно-каштановых почвах Заволжья. / Жаркова С .А. Ю.Р. Лим // Человек и почва в XXI веке. Тезисы докладов всероссийской конференции «VII Докучаевские молодежные чтения», в рамках Международного форума «Сохраним планету земля». Санкт-Петербург, 2004. С.27 - 28.

4. Пронько Н.А., Способы и приемы сохранения природного потенциала орошаемых земель Заволжья. / В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева, С.А. Майорова, Ю.Р. Лим, Т.В. Корнева, Л.А. Маслова // Всерос. науч. практич. конф. // ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Вавилова». Вавнловские чтения - 2004. С. 79,

5. Майорова СЛ., Разуплотняющее действие сидеральных удобрений на деградированных староорошаемых почвах Саратовского Заволжья. / Майорова С .А Ю.Р. Лим // Всерос. науч. практич. конф. // ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Вавилова». Вавнловские чтения — 2004. С. 61.

6. Пронько НА. Применение сидеральных удобрений для улучшения физических свойств каштановых почв Заволжья и повышения продуктивности орошаемой пашни / С.А. Майорова, ЮЛ1. Лим // Агроэкологнческие проблемы сельскохозяйственного производства: Всерос. науч. практич. конф Пенза, 2005. С.-154.

7. Пронько Н.А. Сидерация как путь создания экологически равновесных агроэкосистем орошаемых агроландшафтов среднего Поволжья / Ю.Р. Лим, С.А. Майорова // Международная конференция «Биоразнообразие экосистем Поволжья: прошлое, современное состояние, будущее», Саратов 2005, С. 45-46.

8. Майорова С.А .Влияние сидеральных удобрений на урожайность поливных культур в Саратовском Заволжье / Ю.Р. Лим // Региональная науч. практич. конф. Оренбург, 2005. С. 202-203.

9. Пронъко Н.А. Эффективность воздействия однолетних культур на агрофизические свойства орошаемой темно-каштановой почвы в действии и последействии / С.А. Майорова // ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ нм. Вавилова». Вавилонские чтения —2005. С. 62.

10.Пронько Н.А. Экономическая эффективность применения сндеральных удобрений на орошаемых темно- каштановых почвах Заволжья / В.В. Корсак, С.А. Майорова // ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Вавилова». Вавиловские чтения — 2005. С. 49.

Майорова Светлана Анатольевна

Восстановление плодородия деградированных орошаемых темно-каплановых почв Заволжья путем сидерации

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Подписано в печать 14.11.2005 Формат 60x84 1/16 Усл.печ.л. 1,0 ТНраж 100экз. Заказ 1113

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