Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЗАВИСИМОСТЬ ПРОДУКТИВНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА ЮЖНОГО КУЛУНДИНСКОЙ СТЕПИ ОТ ПОТЕНЦИАЛА ПОЧВЕННОЙ ВЛАГИ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ЗАВИСИМОСТЬ ПРОДУКТИВНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА ЮЖНОГО КУЛУНДИНСКОЙ СТЕПИ ОТ ПОТЕНЦИАЛА ПОЧВЕННОЙ ВЛАГИ"



МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

Факультет почвоведения

На правах рукописи

БОРЗОВА Татьяна Федоровна

УДК 631,432

ЗАВИСИМОСТЬ ПРОДУКТИВНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА ЮЖНОГО КУЛУНДИНСКОЙ СТЕПИ ОТ ПОТЕНЦИАЛА ПОЧВЕННОЙ ВЛАГИ

Специальность03е00»27- почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения Иосковского государственного универ-сятета ям. Ы.В.Ломоносова

кандидат геолого-минералогических наук, Т.И.Ввдокимова

доктор биологических наук, И.И.Суднкцын

кандидат биологических наук, Т.Л.Бнстрицкая

Ведучее учреидение - Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева,

Защита состоится " на

заседании специализированного совета К 053,05.16 в МГУ им. И.В.Ломоносова в аудитории М-2 /Москва, Ленинские горн, факультет почвоведения МГУ/.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения ШТ.

Автореферат разослан ■ ХМАСС^Х 13Й?г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании специализированного совета, а отзывы на автореферат в 2-1 экземплярах, заверенных печатью, просим направлять во адресу: ПУ8УЭ, ГСП, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет'почвоведения, Ученый'Совет.

Ученый секретарь специализированного совета ^ ^Г.В.Ыотузова

Научный руководитель

Официальные оппонента -

Дктта^ьну^ть проблема. Вахне Виев свойство почвы - ее плодородна, обуславливая уровень биологической продуктивности, является в то же время следствием последней.» В черноземах Западной Сибири плодородие используется далеко не в полной мере из-за недостаточной обеспеченности почв влагой.

Несмотря на обширные площади кормовых угодий Алтая, хозяйства края испытывают острый недостаток в нормах. Объясняется это, главным образом, низкой продуктивностью естественных сенокосов /4-7 ц/га/, а в отдельные годы травы на пастбищах выгорают полностью. Влажные и среднеалажные годы, которые улучшают, но далеко не удовлетворяют оптимальное водояотребле-ние сельскохозяйственных культур, бывают в засушливой степи 2-а раза в 10 лот, поэтому создание прочной кормовой базы без орошения невозможно.

Получение максимальны* урожаев многолетних трав в условиях орошения связано, прежде всего, с выбором оптимального поливного режима. Наиболее правильный и точный ответ о потребности растения в воде, о его водообеспеченности при той или иной влажности почвы может дать только само растение /Тимирязев, 1937/.

Для успешного решения проблемы повышения продуктивности орошаемых южных черноземов необходимо изучение не только продуктивности сельскохозяйственных культур, водного режима почв, ^о и актуальной и потенциальной биологической активности их.

цель рабоуц. Изучение биологической продуктивности западносибирского чернозема южного при различных уровнях его увлажненности.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сеяьскоУ.оз, академии им. К. А, Тишрягева

■Инд. №--------------------— 1

Задачи исследование I. Исследование закономерностей динамики влажности почвы и потенциала почвенной влаги под исследуемыми культурами в вегетационный период. 2. Установление взаимосвязи сосущей силы клеток листьев костреца безостого, люцерны и потенциала почвенной влаги. 3. Нахождение "критических" величин давления почвенной влаги для многолетних трав. 4. Определение оптимального режима орошения люцерны и костреца безостого. 5. Изучение биологической продуктивности исследуемы! сельскохозяйственных культур, ее структуры и характера биологического круговорота. 6. Определение актуальной н потенциальной биологической активности южных черноземов засушливой степи.

Натр^ач новизну. Определена глубина основного влагообо-рота орошаешх почв, характеризуицаяся наибольшими колебаниями к динамизмом потенциала почвенной влаги в вегетационный период. Для назначения сроков полива были установлены "критические" величины давления почвенной влага на основе сопряженных измерений ооауаей онли клеток листьев многолетних трав х потенциала почвенной влаги. Определена биологическая активность южного чернозема при различных уровнях его увлажненности.

ПрактжчаодАТ ПАНТМТЬ Установлен оптимальный режим орошения костреца безостого и люцерны, обеспечивающий получение максимальных урожаев при оуществуздей оистеке полива. Основные результаты работ включены в "Рекомендации по рациональному орошению южных черноземов Алтая" и внедрены в колхозе ям, Ш съезда КПСС Бмагодацеиского района Алтайского крел.

Дцробацид работа. Результаты были представлены на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы повышения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия" /Москва, 1988/, иа научной конференции "Предотвращение негативных последствий при орошении почв Сибири»/Абакан, 1988/.

Дтблидадии. По теме диссертации опубликовано 4 статьи.

Объем работы. Диссертационная работа содержит У^У страниц машинописного текста,^ таблиц,рисунков. Состоит из введения,-^ глав, выводов и приложения. Список литературы включает наименований, иэ них Л - на иностранных языках.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

I. Характеристика почв района исследования. Почти полная распашка и интенсивное использование черноземных почв в сельскохозяйственном производстве обусловливают изучение их в структуре агрсценоза. ¡Западносибирские ижные черноземы обладают удовлетворительным потенциальным плодородием. На вто указывали многие авторы /Баэилевнч, 19Ъ7; Котельников, 1964; Бурлакова, 1968 и др./. Малая мощность гумусового горизонта южного чернозема Сибири объясняется спецификой их гидротери-ческого режима, обусловленного, в свою очередь, климатическими особенностями этого региона.

Исследования проводились в 1986-1988 гг.

Исследуемые почвы принадлежат к роду глубоковскипаюцих пжных черноземов, не засолены до глубины 150-160 см, плотный остаток водной вытяжки, как правило, менее о, 155. Содержание гумуса в почве невелико, в пахотном горизонте величина его

составляет 3,01-2,28% /табл.1 /, содержание валового азота находится в прямой свази с гумусированностш и быстро уменьшается вниз по профилю, также как и содержание гумуса.

Таблица I

Некоторые химические и физико-химические свойства южных черноземов

Горизонт, pH Гумус, глубина, водк. % см суспен. Общий |30Т, C-.fi/ Запасы гумуса, т/га Запасы азота, т/га

Ад, 0-26 6,9 2,28 0,19 6,95 68,1 7,3

AB, 28-42 7,0 1,83 0,11 9,64 36,1 2,2

Вх, 42-70 7,5 1,06 0,10 6,10 44,5 4,2

Bj,, 70-83 8,2 0,19 0,08 - 5,7 1.2

ОД, 63-150 8,2 0,25 0,04 3,50 2,7 0,7

Ад, 0-15 7,3 2,66 0,19 8,10 57,1 4,1

Ад, 15-32 7,3 3,01 0,10 9,67 74,7 4,5

AB, 32-62 7,5 0,35 0,09 6,20 15,4 4,0

Bj, 62-94 8,2 0,53 0,05 6,20 14,3 1,4

94-150 8,5 сл. 0,04 - ■ . . -

Запасы гумуса в пахотном горизонте составляют 88-122 т/га» в метровой толще - 162-177 т/га, азота 7-9 т/га - в пахотном s 14-16 т/га - в метровом слое. Содержание подвижного фосфора в верхнем горизонте составляет 11-15 иг/100 г почвы, калия -26-31 мг/100 г почва. В подпахотном горизонте количество'»тих питательных элементов снижается практически вдвое. Еккость катионного обмена у пжных черноземов, в свяэн с легким гранулометрическим составом /табл. ?/ я малой гумуокостью, невысокая, она неменяется от II до 20 мг-екв/100 г почвы в пахотном

Таблица %

Некоторые физические и водно-физические свойства почв района исследования

Горизонт,

глубина,

см

Содержание физической глины,

Плотность почвы. Плотность Общая р/гмэ / твердой порозноеть

I/см шри фАЗЫ_ПОЧВЫ, ПОЧВЫ, % ОТ

влажности, %) г/см объема

ПВ

ИР

вз

к массе

А^ (15-32) АВ (32-62) Вд- (63-94) (94-1501

Ащ^СО-Зб) АВ <26-42) \ (42-70) В^ (70-83) СД (83-150)

Чернозем южный (под кострецом безосто,!, 1986 г.)

22,68 1,43 (6,5) 2,64 45,6 15,4 4,17 5,59

23,49 1,46 (7,3) 2,65 44,9 - 16,8 4,41 5,91

25,92 1,47 (8,7) 2,65 44,5 11,2 4,71 6,31

17,73 1,50 (6,7) 2,66 43,6 10,3 3,09 4,14

10,41 - - — — 1,80 2,41

Чернозем южный (под люцерной, 1986 г.)

30,86 1,38 (6,3) 2,63 47,5 17,7 5,12 6,86

35,82 1,41 (8,9) 2,65 46,8 1Ь,0 5,76 7,72

41,56 1,50 (8,1) 2,65 43,4 II,0 6,68 8,95

39,69 1,51 (8,1) 2,67 43,4 12,2 5,15 6,90

16,06 1,69 (6,8) 2,68 36,9 ИИ 2,09 2,80

I

СП I

горизонт«.

Водно-физические свойства почвы достаточно однородны по профилю. Общя порозность колеблется в пределах 4а-48$ от объема почвы. Но гранулометрическому составу исследуемые почвы относятся х легких и средним крупкопылеватнм суглинкам.

По основным свойствам: мощности гумусового горизонта, глубине залегания карбонатов, емкости поглощения, содержании гумуса к азота, подвижных фосфора и калия, водно-физическим свойствам исследуеше почвы типичны для почв рассматриваемого региона,

2. Методы доследования. В соответствии с целью и задачами исследований проводились: измерение влажности почвы давления почвенной влага /Рд/, сосущей силы клеток листьев /Г/, учет биологической продуктивности люцерны, костреца безостого в яровой шганицы. В ходе исследований изучались питательный и температурный режимы, биологическая активность южных черноземов.

Образцы для определения влажности почвы термо статко-весо-вым методом /Вадашина» Корчагина, 1973/ отбирались буром через каждые 10 см в И~5-кратной повторности до глубины 160 см.

Наблюдения за динамикой давления почвенной влаги в профиле почвы проводили пузырьковыми тензиометрадо конструкции И,И.Суднидава /1979/. Тензиометрн были установлены на глубинах 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120 СМ.

Сосущая сила клеток листьев определялась по методу, описанному НД .Гусевы« /1960/.

Учет биологической продуктовности надземной массы пшеницы

проводили в стадии созревания, люцерны и костреца безостого - в стадии цветения. Для учета надземной массы растений закладывались площадки 100x100 см и 400x1250 см в 5-кратной повтор-ности.

Для учета массы корней использовали метод монолитов /Левин, 1976/ с выемкой образцов с глубин 0-20, 20-40, 40-60 см, Размер монолита 25x25 см. Определение кассы корней проводилось в 3-кратноЙ повторности, для многолетних трав - в фазу цветения, для яровой пшеницы - в фазу созревания.

Определение ферментативной активности проводили по методикам, предложенным А.Ш.Галстяном /1956, 1962, 1965/.

Актуальдая биологическая активность определялась аппликационным методом, предложенным E.H.Мишустиным с соавторами /1963, 1966/.

Определение химического состава надземной и подземной массы растений, изучение агрохимических, химических, физико-химических и водно-физических свойств проводилось по общепринятым методикам,

ЕМГШБЕСПтЖНОСТЬ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ.

В различных экологических исследованиях, где необходимо иметь представление о состоянии воды в системе почва-растение -атмосфера, наиболее удобным показателем является водный потенциал, характеризующий состояние води в клетке, органе, целом растении, почве /Судшщнн, 1979, Гусев, 1982/. В большинстве случаев величина водного потенциала численно равна сосущей силе хлеток листьев, но противоположна по знаку.

Посредством сосущей силы возможно более объективно и точно характеризовать водный режим растений в каждом конкретном случае независимо от погодных условий /Петвнов, 1962/.

Сопряженные измерения потенциала почвенной влаги и сосущей силы клеток листьев многолетних трав позволили установить "критическое" давление влаги в почве, являющееся наиболее точной характеристикой оптимальности водного питания растений. Наблюдения проводились в период отрастания - начала бутонизации, недостаток влаги в этот период приводит к значительному снижению урожая люцерны и костреца безостого.

Полученные результаты представлены на рис. 1,

Больший интерес, на наш взгляд, представляют не абсолютные значения сосущей силы клеток листьев, а характер изменения сосущей силы в связи с условиями увлажнения почвы. Перво- -начально, при сравнительно высоких значениях давления почвенной влаги,давление влаги в листьях /Рл/ костреца безостого, например, составляло около -0,13 ЫПа, оно практически не менялось при уменьшении давления влаги в почве /Рц/ вплоть до -40 кПа. При величинах, меньших -40 кПа, ?л стремительно убывает, достигая уже при -50 кПа значения около -0,70 МПа, а при -55 кПа - около -Г,60 МПа, Это свидетельствует о резком ухудшении водного обмена костреца безостого. Аналогичный характер имеет кривая зависимости давления влаги в листьях люцерны от давления влаги в почве. В данном случае, Рд начинает стремительно убывать при Рд, достигающем величин, меньших -а5 кПа.

Ори одинаковых условиях увлажнения давление влаги в лис-

1.6 -

1.4 -

1,2 " 1.0 -

' »

к ¡х<

0,6 -

0,6 " 0,4 -

0,2 -

/

/

У

т

10 20 30 40 50 60 70 ~Р0, кОа

Рио, I. Зависимость давления влаги в листьях /Р^/ люцерны -/I/, 1986 г., и костреца безостого /2/, 1987 г., от давления влаги ь почве /Рд/.

тьях люцерны ниже, чем а листьях костоеда безостого, что указывает на большую засухоустойчивость последнего.

Таким образом, за величину "критического* давления следует принять значение -35 кОа для люцерны и -40 кОа - для костреца безостого, - величину давления почвенной влаги, ниже которой, давление влаги в листьях резко снижается, ухудшаются условия водного питания, снижается урожай сельскохозяйственных культур.

ДИНАМИКА ПОТЕНЦИАЛА ПОЧВЕННОЙ ВДАГИ ПОД МНОГОЛЕТНИМИ

хршзд и дта пшшвдь

Существующая в хозяйстве система полива нормами 700 к »50 м3/га позволила выделить на полях с многолетними травами участки с различным режимом увлажнения. Контрольными участками служили: Оогарннй участок на поле под люцерной и неорошаемый участок под яровой пшеницей.

Наблюдения за динамикой давления почвенной влаги в профиле неорошаемого южного чернозема под яровой пшеницей /рис.2/ позволяли установить, что к началу шля произошло сильное иссушение верхнего слоя почвы, давление влаги на глубине 40-45 см составляло-51-53 кПа, влажность почвы здесь к этому времени снизилась до 16,6$ /х объему/, что составляет 65$

от,та.

СИ >5 кПа ИЕИ-5-10 кПа ЩП-10-25 кПа

^^ -25-50 кДа ШЕ^Ы-бО кПа .

Рис. Хроноивобарн давления влаги под яровой пшеницей, И87 г.

В более глубоких слоях влажность почвы всегда была близка к ПВ, а Рд находилось на достаточно высоком уровне, не ниже -50 кПа. Ситуацию изменили осадки первой декады шля, выпавшие в количестве 37,4 мм. Дожди обеспечили лромачивание почвы до глубины 45-50 см, то есть на глубину основного корнео-бктаамого слоя, Рц здесь в течение 10-12 дней было яе ниже -50 кПа. Дальнейшие наблюдения позволил отметить неуклонное иссушение почвенной толщи. Область низких давлений почвенной -влаги /меньше -50 кПа/ распространилась до глубины 30 см, влажность почвы на указанной глубине составила 1А% /70$ от ЛВ/. Следует отметить, что минимальные значения потенциала почвенной влаги зарегистрированы в профиле неорошаемого косного чернозема под яровой текшей на глубине 30-40 см, в нижележащих слоях значения его всегда были выше, хотя и попадали в диапазон меньше -50 кПа,

Аналогичная ситуация складывается на участке с неорошаемой люцерной /рис. 3/. К середине июля произошло интенсивное иссушение почвенного профиля, особенно верхних горизонтов, Рв здесь достигает величин -51 —61 кПа, что значительно ниже "критического"давления почвенной влаги для люцерны, а влажность почвы снизилась до величины влажности завядания /ВЗ/. В дальнейшем происходит иссушение и более глубоких сдоев почвы. В метровой толще влажность к середине августа достигла величины максимальной гигроскопической влажности /МГ/ ■ составила 24-32^ от 2В.

Перед началом проведения поливов на участках под орошаемой люцерной почвенный профиль до 40-50 см был сильно пере-

40|

5t таль

L l>-5 rila Ё=Э-5 - -ЮкПаШШ-Ю - -25 кПа

Ё=§ -25 - -50 кПа^З<~50 кПа

Рис. а. Хроноиэобары давления влаги под неорошаемой люцерной, 1987 г.

сушен, Рн снизилось до -51 —61 rila. После выпадения осадков характер распределения давления почвенной влаги в профиле неорошаемого и орошаемого южного чернозема был примерно одинаков.

На участке под лгаерной, орошаемой нормой 350 MVra /рис* 4р/ полив был произведен 10 шля, но, очевидно, что он йог ба быт» отложен на 1-2 дня, так как осадки выпали в количестве практически равном поливной норме* После полива прои-зошю увеличение Рп до глубины 55-60 ом, а влажность почвы здесь достигла величины 86-91% от ПВ, в то время как на неорошаемом участке ока снизилась до величины ВЗ. JSp начала проведения второго укоса лпцернн на этом участке давление почвенной влаги ие снижалось ниже "критического**, а влажность почвы х моменту уборки составляла на глубине 40 см 14,5%, что состав-

июль

за—V

0/

| "] >-5 кПа £Ш-5 - -10 кПаЩД} -10 - -25 кВа

-25 - -50 tfteggl <-50 иПа , ...

Рис. 4( Хшноиэобары давления влаги вол лшерной

а/оро^амои^^мов 350 »r/rt; о/орошавмой нормой

ляет от ПВ.

Более, поздний полив 15-16 июля нормой 700 м3/га участка под люцерной /рис. 4,6/ привел к появлению в профиле почвы области с низким давлением влаги /меньше -50 кПа/, достигшей глубины 45-50 пн. Пеоиод с давлением влаги ниже "критического" /-35 кПа/ достиг 5-7 суток. Полив нормой 700 и3/™ привел к глубокому промачивают почвенной толщи до глубины 90 ом, влага при этом проникла значительно глубже корнеобитаемого слоя, на 6-7 сутки после полива влажность почвы на глубине 40 см составляла 73% от ПВ, в слое 50-60 пи - 96$ от ПВ,

Анализ хроноиэобар дает представление не только о распределении потенциала почвенной влаги, но и дает возможность определить оптимальный режим орошения многолетних трав. Участок под хострецом безостым, орошаемый нормой 350 м3/га, поливался через 6-11 дней. Поливная вода проникала, в основном, до глубины 35-45 см. При таком режиме растения практически всегда располагали запасом доступной влаги в основном корне-обитаемом слое /рис. 5,а/. Низкие значения потенциала почвенной влаги /меньше -50 кПа/ зарегистрированы здесь за 3-4 дня до проведения второго полива и через 10 дней после третьего полива, когда вся доступная влага, как правило, была израсходована. Влажность почвы при этом не снижалась ниже 76^ от ПВ на глубине 30-60 см.

При поливе костреца безостого нормой 700 ы3/га межполивной период значительно удлинялся, он составлял 18-19 дней, в связи с этим увеличивалось число дней, когда давление почвенной влаги снижалось ниже "критического"/-40 кПа/ /рис. 5,6/

g* ..Q Я

Ms

is

38

»a

SB

t

n

o

|S

4

s

w

СП

В исследуемой толпа о середины июля возникла довольно обшир-

«

ная область с давлением ниже -50 кие, она занимала орединную часть профиля и сохранилась в течение всего периода наблюдена!. Полив нормой 700 мэ/га привел к промачиваю» почва на глубину 30-35 см, при таких условиях в почвенном слое до глубины 40-45 см сохранялось давление влаги, значения которого лежали в пределах -25 —50 кДа. Перед проведением второго полива область низкого давления охватила всю корнеобитаемуп толщу. Полив 7 августа обеспечил поступление поливной воды до глубины 60 см, но влияние на распределение величины потенциала почвенной влаги в нижележащих слоях не оказал, здесь происходило дальнейшее иссушение. При сравнении величин давления почвенной влаги в профиле после поливов на участках с различными нормами поливов следует отметить, что на участке с поливом нормой 350 м3/га каждый последующий полив повышает давление влаги почти в метровой толще. Здесь создается определенный ритм увлажнения-иссушения, причем давление ниже "критического" регистрируется здесь значительно реже. Полив указанной нормой обеспечивает более благоприятное распределение давления в основном корнеобитавмом слое.

Распределение давления влаги как в пределах почвенного профиля, так и во времени в период наблюдений в 1966 г. на участках с режимом орошения, аналогичном принятому в 1967 г., с

имеет достаточно близкий характер*

. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ.

Известно, что лимитирующим фактором для получения высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур на западносибирских черноземах является влага, поэтому оросительные мероприятия позволят значительно укрепить кормовую базу региона,

В таблице 3 представлены данные по величине надземной фитомассы второго укоса многолетних трав по годам исследований. При увеличении межполивного периода увеличивается я количество дней с давлением ниже "критического", происходит неуклонное снижение урожая люцерны и костреца безостого. Различия между вариантами при вероятности 95$ существенные.

Исследование корневой системы многолетних трав весовым методом о выемкой образцов до глубины 60 см позволило установить, что основная масса корней от 68 до 85% сосредоточена в верхнем слое почвы /0-20 см/. Максимальные запасы корней люцерны и костреца безостого создаются к третьему году жизни растений, причем на участках с различной влагообеспеченностыо масса корней различна. На богарном участке под люцерной отмечаются наибольшие запасы корней, их величина составляет 172,3 ц/га, на участках, орошавшихся в течение двух лет норма-

Ч '

ми 700 м3/га - 151,1 ц/га и 350 нР/т& - 145,2 ц/га. Максимальное накопление корневой массы у костреца безостого происходит на участках с поливом нормой 700 мэ/га» с более длительным /до 18-19 дней/ межполивным периодом, Запасы корней достигают здесь величины 175,0 ц/га, в то же время при более благоприятных условиях увлажненности, поливе нормой 350 мэ/га

Статистические показатели урожайности многолетних трав (А « Б) ■

Таблица 3 (воздушно-сухая масса, ц/га)

Год исследования Культура Условия выращивания X £ V Количество дней с давлением почвенной влаги ниже "критического'

1986 Люцерна Неорошаемая 12,3 3,5 - 26,5 12,3*4,4 37

второго года жизни Полив_нормой 700 ¡¡г/га Полив„нормой 350 м3/га 25,9 34,6 6,5 3,2 25,3 9,3 25,9*8,2 34,6*4,0 20 12

1987 Люцерна Неорошаемая 12,7 4,3 37,6 18, #6,0 32

третьего года жизни ПОЛИЕд^ОрМОй Полив-нормой 350 м3/га 25.3 32.4 6,2 10,8 24,4 8,1 25,3*7,7 32,4*13,6 25 18

1966 Кострец безостый второго года жизни Полив-нормой 700 м3/га Полив_нормой 350 м»/га. 35.3 44.4 4,5 4,2 12,7 9,5 35,3*5,6 44,4*5,3 33 27

1967 Кострец безостый третьего года жизни Полив„нормой ТОО ьгУга Нолив-нормой 350 м3/га 42,1 47,8 4,9 10,6 И,7 22,2 42,1*6,2 47,8*13,3 . 35 28

- 103.1 ц/га.

Общая продуктивность лщерны увеличивается при улучшении условии водного питания, на орошаемых различными нормами участках она определяется близкими величинами 232,9-234,1 ц/га /1987 г./. Йа богарном участке, где запасы продуктивной влаги полностью расходуются ухе в начале итак, общий биологический урожай составляет 2X4,8 ц/га, доля корней в нем составляет 80$.

Максимальный общий биологический урожай у костреца безостого создается при поливе нормой 700 кэ/га ва счет значительного накопления корневых масс, он составляет 231,8-281,0 ц/га /1936-1987 гг./. Общая продуктивность этой культуры на участке о меньшей поливной нормой /350 к^/га/, с более коротким меж-полианым периодом /6-7 дней/ достигает 188,5-242,2 ц/га.

При улучшении условий водного питания коэффициент продуктивности у многолетних трав повышается за счет увеличения сбора надземной фитомасси. Наиболее благоприятные условия создаются ври поливе нормой 350 ы3Да, коэффициент продуктивности составляет при этом 0,6-у люцерны и 1,1 ~ у костреца безостого, При поливной норме 700 м3/га происходит увеличение межполивного периода, давление почвенной влаги достигает значений ниже "критических", это приводит к потере урожая сельскохозяйственных растений. Коэффициент продуктивности на этих участках достигает 0,5 -у лщервы и 0,6 - у костреца безостого. На неорошаемом участке коэффициент продуктивности у люцерна в то же время составляет всего лишь 0«2,

. Анализ химического состава растений выявил специфику в

рядах накопления зольных элементов и азота и разные величины емкости биологического круговорота в зависимости от культуры

н условий ошиения.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ИЗУЧМШХ ПСЯВг

Существенным диагностическим показателем биологической активности почв-является их ферментативная активность. Данные определения ферментов в почве представлены в табл. 4. Наблюдается очень тесная корреляция между содержанием гумуса в почве и каталазной, а также дегкцрогеназной активностями, отзывчивость этих ферментов на малейшее повышение содержания гумуса, В целом за два года, орошение не внесло существенных изменений в ферментативную активность чернозема, но, следует отметить несколько более высокую активность на неорошаемых участках. По существующей шкале оценки обеспеченности почв ферментами, предложенной Д.Г.йвягинцевым /1978/, исследуемые почвы относятся к бедным по каталазной активности, хотя на неорошаемых участках она тяготеет к средней "обогащенности. На неорошаемых участках отмечается и тенденция к накоплении дегидроге-назы, значительное обогащение почвы уреаэой, Почвы всех исследуемых участков с различным режимом орошения по содержанию дегидрогенаэы, инвертазы характеризуются как среднеобогащенше и по содержание уреазы - как богатые и среднеобогащенше.

Аппликационные методы, применяемые в полевых условиях, позволили получить информацию об актуальной биологической активности исследуемых почв. При сравнении целлюлоз олитнч еской активности почвы под лодерной на неорошаемом участке и участке с оптимальным режимом орошения было установлено, что наибольших величин она достигает в пахотном горизонте почв обоих участков. На неорошаемом участке интенсивность раз-

Таблица 4

Ферментативная активность чернозема южного малогумусного легко- и средне-суглинистого /1986-1987 ГГ./

Культура Условия Дата Каталаза» Дещдрогеназа, Инвертаза, Уреаза, выращивания взятия 0« см3 на мг ттф на 10 г мг глюкозы мг^Н. на

образца 1г за Хмин за 24 час за 24 час ГОг з| 34час

Люцерна Неорошаемая 18.07.86 18.08.86 2,6 3,4 4,3 12,0 ю ;о . 42,3 65,3

18;06.87 28.07.87 1:1 6,8 6,0 18,4 18,6 37

Полхв ТОО ы яг* 18.07.86 18.08.86 2,5 2,2 6,1 5.5 22,4 34,6 40,5

18.06.87 28.07.87 1,6 5,4 5:4 ^ 16,0 1712 40,2 3716

350 м Кострец Полив безостый 700 ы .норной г/га э/га 18.07;86 18.08;86 . 28.07,87 19.07.86 18;08,86 И м х»° 4,3 6^1 б\е 11б 10,4 20,0 19 0 • 22,4 10,6 46,0 31,0 26«3 47,5 22,5

19.06;87 14.08.87 1,6 1',5 5,9 517 14,0/ 16,8 21,0 16,8

Полив 350 м 19.07.86 18.08;86 1,6 1,4 3,6 2,3 14,0 9,6 21,0 16,8

19.06.87 14.08.87 г;1 5,3 14,8 16,4 • 33,4 36,9

- 22 -

рушения клетчатки в Ад составляет 40$ и характеризуется как средняя, в то же время орошаемом участке она достигает всего лишь,27$ и оценивается как слабая. В подпахатных горизонтах почв исследованных участков целлюлоэолнтическая активность снижается в 2-3 раза.

Аналогичный характер имеет распределение нннгицришюло-жительных продуктов в профиле исследуемых почв. Максимальное накопление свободных аминокислот приурочено к пахотному горизонту, количество их составляет 215,7 мкг/г ткани на неорошаемых участках и S9.3 «кг/г ткани на орошаемых. В подпахатном горизонте неорошаемого шного чернозема количество нингидрин-лоложятелышх веществ снижается почти вдвое /114,1 мкг/г ткани/, а орошаемого - остается неизменным /99,а мкг/г ткани/. Нижележащие горизонты по количеству свободных аминокислот практически не отличаются, их содержание составляет 34-38 мкг/ г ткани.

ВЫВОДИ.

1. Применение тензиометрического метода На легких и средних по гранулометрическому составу западносибирских черноземах южных позволило провести непрерывную оценку давления почвенной влаги /Рп/ в исследуемой толще и выделить периоды различной доступности влаги растениям, определяющие конкретную биологическую продуктивность.

2. Изучение зависимости между сосущей силой клеток листьев сельскохозяйственных культур и потенциалом почвенной влаги чернозема шного Кулундинской степи позволило определить величины ее "критического" давления /Р / для многолетних трав.

Полив люцерны синегибридной в условиях засушливой степи необходимо начинать при Р^, равном -35 кПа, для костреца безостого "критической" является величина давления, равная -40 кПа на глубине 40 см*

3. Непрерывная те'нзиометрическая информация дала возможность установить, что наибольшие колебания и динамизм потенциала почвенной влаги в вегетационный период наблюдаются в слое 0-50 см, ниже толщи которого показатели становятся более стабильными. На богарных участках величина потенциала почвенной влаги лежит ниже Р„, в пределах -50 —60 кПа, что и определяет низкую биологическую продуктивность сельскохозяйственных культур.

4. Конкретный урожай многолетних трав зависит от числа дней с давлением почвенной влаги ниже "критической" величины. Так на участках /по данным 1986 г./, где продолжительность периода с Рп меньше Р^ составила 28£ от всего срока наблюдений /43 дня/ урожай люцерны достигал Э4,6 ц/га сухого вещества; при увеличении длительности неблагоприятного по доступности влаги периода до 47 и до 86? /богара/ урожай снизился до 25,9 и 12,3 и/га. Для костреца, безостого уменьшение длительности периода с Рп меньше Р^ с 35 дней до 28 привело к увеличению урожая с 35,3 до 44,4 ц/га сухого вещества,

5. Анализ фактичэского материала по биологической активности чернозема южного показал, что за два года'орошения наметилась тенденция к некоторому снижений потенциальной биологической активности исследуемой почвы и более резкое снижение актуальной природной активности.

6. Изучение свойств черноземов южных малогумусных средне-мошшх Западной Сибири показало, что они являются благоприят-

нымидля возделывания люцерны и костреца безостого. Наиболее эффективное использование этих почв возможно при оптимизации водного режима многолетних трав, поскольку режим влажности неорошаемых почв в период формирования урожая сельскохозяйственных культур характеризуется как неудовлетворительный, ПРАКТИЧЕСКИЕ РВДШЩЩИИ

В условиях Алтайского края в засушливой Кулундинекой степи на черноземах южных малогумусных среднемоциых легко- и ореднесуглинистых полив люцерны и костреца безостого необходимо начинать при давлениях почвенной влаги, равных соответственно -35 и -40 кПа на глубине 40 см.

. Полив многолетних трав целесообразно проводить нормой 850 м3/га с межполивным периодом не более 6-6 дней.

Материала диссертации опубликованы в следующих работах:

I. Продуктивность многолетних трав на орошаемых южных черноземах. /Дезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы повышения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия" -М., 1288. ,с Л 41-142,

' 2, Определение критического давления почвенной влаги чернозема вдного сод костром безостым /Дезисы докладов научной конференции "Предотвращение негативных последствий при орошении почв Сибири" - Абакан, 1988, c,54-5ß, /в соавторстве/.

3. Определение критического давления почвенной влаги чернозема южного под многолетними травами. /Апологические науки, *6, 1989, /в соавторстве/, с,10ГО4.

4. О биологической активности чернозема южного Кулундннс-кой степи, //Почвоведение /в соавторстве/, /в печати/.

Зан. £ J?/S*S-¿>ÍT ОЭ. ._Тираж /¿¿>

Опытно-полиграфическое предприятие ДНЙИТЗКдегироаа -Москва, ух. Вавилова, 65,