Приемы повышения продуктивности многолетних трав и их влияние на плодородие почв в условиях Нижнем Поволжье
| Вид материала | Автореферат |
- «Общее земледелие», 472.74kb.
- Концепция мелиорации земель в комплексе: плодородие, земледелие, мелиорация, экология, 191.17kb.
- Создание многолетних фитоценозов на основе многолетних злаковых культур в условиях, 316.41kb.
- Особенности технологии возделывания многолетних трав на корм в сопочно-равнинной зоне, 63.49kb.
- Рабочая программа обучающего семинара «Эффективные приемы сохранения и повышения плодородия, 67.18kb.
- Программа вступительного экзамена в магистратуру, 315.49kb.
- Влияние препарата «байкал эм-1» на основные показатели продуктивности озимой пшеницы,, 158.85kb.
- Программа вступительных испытаний по «Почвоведению» Направление подготовки 021900 почвоведение, 322.74kb.
- Ресурсосберегающие технологические приёмы и способы повышения продуктивности молочного, 720.02kb.
- Исторический опыт формирования регионального аппарата государственного управления, 367.69kb.
^ ИЗМЕНЕНИЕ АГРОФИЗИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ВНЕСЕНИЯ
ОРГАНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЛЮЦЕРНЫ В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ
Создание оптимальных параметров основных показателей агрофизических и биохимических свойств почвы в период использования травостоя люцерны в условиях орошения очень сложная задача, так как степень допустимости параметров по плотности сложения в посевах люцерны по годам жизни, во многом лимитируется физическими свойствами светло-каштановых почв (табл. 2).
Таблица 2 – Влияние соломы и навоза на динамику плотности сложения почвы в посевах люцерны первого года жизни (среднее за три года), т/м3
| Варианты | Слой почвы, м | Сроки определения | |||||
| IV | V | VI | VII | VIII | IX | ||
| Без удобрений | 0-0,3 0,3-0,5 | 1,28 1,34 | 1,29 1,34 | 1,30 1,36 | 1,33 1,37 | 1,35 1,39 | 1,36 1,41 |
| Солома 10 т/га | 0-0,3 0,3-0,5 | 1,19 1,36 | 1,21 1,36 | 1,23 1,37 | 1,25 1,37 | 1,28 1,38 | 1,29 1,38 |
| Навоз 60 т/га | 0-0,3 0,3-0,5 | 1,21 1,34 | 1,23 1,34 | 1,25 1,34 | 1,26 1,35 | 1,27 1,36 | 1,29 1,37 |
| Навоз 60 т/га + солома 10 т/га | 0-0,3 0,3-0,5 | 1,18 1,34 | 1,20 1,34 | 1,21 1,35 | 1,22 1,35 | 1,24 1,36 | 1,26 1,37 |
* Корреляционный анализ показал существенную корреляционную зависимость влияния плотности сложения на урожайность (r=0,86-0,94).
Анализ полученных данных убедительно свидетельствует, что наиболее положительное влияние на величину плотности сложения почвы оказывает внесение навоза 60 т/га + солома 10 т/га. Так, в 1992 году на этом варианте плотность сложения почвы в посевах люцерны первого года жизни в конце вегетации в слое 0-0,30 м составила 1,24 т/м3, тогда как на контроле она достигала 1,36 т/м3. Раздельное внесение навоза и соломы оказывало меньшее влияние на величину плотности по сравнению с совместным их использованием. Отмеченные закономерности сохранялись в посевах люцерны первого года в 1993 и 1994 годах и характерны для среднемноголетних данных. Плотность сложения почвы под люцерной первого года жизни в среднем за три года достигала в варианте без удобрений – 1,36 т/м3, солома 10 т/га – 1,29 т/м3, навоз 60 т/га – 1,29 т/м3, при 1,26 т/м3 от совместного применения соломы и навоза.
Исследования выявили определённую взаимосвязь увеличения плотности сложения как по годам, так и по периоду вегетации. Под действием поливов и от воздействия уборочной техники отмечается значительное увеличение плотности сложения к концу третьего года жизни (табл.3).
Таблица 3 – Динамика плотности сложения почвы в посевах люцерны третьего года жизни (среднее за 1994-1995 гг.), т/м3
| Варианты | Слой почвы, м | Сроки определения | |||
| IV | V | VI | VII | ||
| Без удобрений | 0-0,30 0,30-0,50 | 1,30 1,32 | 1,30 1,35 | 1,32 1,35 | 1,34 1,37 |
| Солома – 10 т/га | 0-0,30 0,30-0,50 | 1,28 1,32 | 1,30 1,34 | 1,30 1,34 | 1,32 1,35 |
| Навоз – 60 т/га | 0-0,30 0,30-0,50 | 1,29 1,32 | 1,30 1,34 | 1,31 1,34 | 1,32 1,35 |
| Навоз – 60 т/га + солома – 10 т/га | 0-0,30 0,30-0,50 | 1,27 1,32 | 1,28 1,33 | 1,28 1,33 | 1,30 1,34 |
*Корреляционная зависимость влияния плотности сложения почвы на урожайность по вариантам опыта (r=0,88-0,91).
В среднем за три года плотность сложения почвы на посевах третьего года на контроле в конце вегетации в слое 0-0,30 м повышалась до 1,34 т/м3. На варианте внесения соломы этот показатель снижался до 1,32 т/м3, на варианте совместного внесения навоза и соломы плотность сложения была ниже и составила в слое 0-0,30 м – 1,30 т/м3.
Полученные результаты показывают, что плотность сложения в посевах люцерны третьего года почвы повышается по сравнению с первым годом жизни. Внесение органики оказывает положительное влияние на плотность сложения, не отмечается переуплотнения светло-каштановых почв выше 1,35 т/м3. Отмеченные положительные изменения в плотности сложения на травостоях люцерны по годам жизни связаны с внесением органики, а также за счёт значительного накопления органической массы в виде корневых и пожнивных остатков.
Применение органического материала оказывало существенное влияние и на соотношение капиллярной и некапиллярной пористости. Например, в посевах люцерны 1-го года жизни это отношение уменьшается с 2,4 – на контроле, до 1,8 – при внесении навоза + солома (в слое почвы 0-0,30 м).
Аналогичные результаты получены и для подпахотного слоя почвы (0,30-0,50 м), при этом соотношение капиллярной пористости к некапиллярной уменьшается с 2,7 до 2,3.
Данные проведённых нами исследований показывают, что органические удобрения оказывают влияние на пористость светло-каштановой почвы и в посевах люцерны 2-го года – 54,6 % в пахотном (0-0,30 м) слое почвы. При этом нужно отметить, что во второй год жизни пористость не уменьшается, несмотря на увеличение плотности, по сравнению с первым годом, что связано с развитие корневой системы у люцерны.
Соотношение капиллярной и некапиллярной пористости при этом также уменьшается, как и в посевах люцерны первого года жизни. Например, в посевах люцерны второго года жизни в 1993 году оно уменьшилось в пахотном слое почвы с 2,6 на контроле, до 2,0 при внесении навоза 60 т/га + соломы 10 т/га. В среднем за три года под посевами второго года показатели соотношения капиллярной и некапиллярной пористости увеличились вместе с продолжительностью возделывания люцерны. Так, в слое почвы 0-0,30 м на контроле у люцерны второго года жизни это соотношение составило 2,5. От совместного внесения навоза и соломы оно уменьшалось и достигало, соответственно, 2,2 и 2,0. Уменьшение соотношения капиллярной и некапиллярной пористости от применения органических удобрений приводит к улучшению водного, воздушного и питательного режимов светло-каштановых почв.
Так, общая пористость в слое 0-0,3 м составила по вариантам опыта от 46,1 % (без удобрений) до 52,7 % на варианте совместного применения соломы и навоза (табл. 4).
Таблица 4 – Влияние органических материалов на показатели пористости в посевах люцерны третьего года жизни (среднее за 1994-1995 гг.)
| Варианты | Слой почвы, м | Общая пористость,% | Капиллярная пористость, % | Некапил- лярная пористость, % | Отношение капиллярной пористости к некапиллярной |
| Без удобрений | 0-0,3 0,3-0,5 | 46,1 40,7 | 32,3 30,3 | 13,8 10,4 | 2,3 2,4 |
| Солома 10 т/га | 0-0,3 0,3-0,5 | 49,2 41,8 | 34,1 30,8 | 15,1 11,0 | 2,2 2,8 |
| Навоз 60 т/га | 0-0,3 0,3-0,5 | 52,0 44,3 | 36,3 32,7 | 15,7 11,6 | 2,3 2,8 |
| Навоз 60 т/га +солома 10т/га | 0-0,3 0,3-0,5 | 52,7 45,2 | 36,5 31,4 | 16,2 13,8 | 2,2 2,3 |
Исследования показали, что внесение соломы 10 т/га и навоза 60 т/га и их совместное применение оказало влияние на уменьшение плотности сложения почвы, повышение пористости, улучшение соотношения капиллярной и некапиллярной пористости на протяжении трёх лет пользования люцерны. Данные процессы связаны с большей инертностью медленно разлагающегося органического вещества соломы. В подпахотном горизонте это связано с количеством накопленной корневой массы.
^ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И ТОКСИЧНОСТЬ ПОЧВЫ ПОД ЛЮЦЕРНОЙ ПО ГОДАМ ЖИЗНИ
Проведенные исследования показали, что внесение органического материала является одним из активных способов повышения микробиологической активности почвы в посевах люцерны по годам жизни. Так, в посевах люцерны первого года жизни микробиологическая активность на варианте совместного применения навоза 60 т/га и соломы 10 т/га возрастала в среднем за три года по сравнению с контролем в 1,9 раза (194,0 мкг/г полотна), достигая максимума – 229 мкг/г полотна.
Микробиологическая активность почвы в посевах люцерны второго года на контроле (б/у) достигала в фазу бутонизации до 203 мкг/г, при совместном внесении навоза и соломы она повышалась до 438 мкг/г полотна.
Под люцерной третьего года абсолютная величина микробиологической активности также выше на вариантах с внесением органического материала и достигала до 355-430 мкг/г полотна, при 205-206 мкг/г на контроле.
Почвенные микроорганизмы оказали как положительное влияние на плодородие почвы и развитие растений, так и отрицательное. Установлено, что наиболее высокие показатели токсичности характерны для посевов люцерны первого года на вариантах с внесением соломы – 44,8 усл. ед., при 40,8 усл. ед. на контроле, что связано с интенсивным развитием грибной микрофлоры. Во второй год жизни негативного влияния соломы на показатели биологической токсичности не отмечено.
^ ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА НАКОПЛЕНИЕ
ПОЖНИВНО-КОРНЕВЫХ ОСТАТКОВ И БАЛАНС ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОД ЛЮЦЕРНОЙ ПРИ ОРОШЕНИИ
Установлено, что люцерне принадлежит ведущая роль в регулировании плодородия и улучшении водно-физических свойств почвы в орошении, что связано со способностью люцерны накапливать в почве значительное количество органического вещества.
Рис.7. Накопление пожнивно-корневой массы многолетними травами по годам жизни (0…0,30 м), т/га
Высокое накопление пожнивно-корневых остатков характерно для посевов второго года на варианте совместного применения навоза и соломы – до 21,39 т/га (воздушно-сухая масса), что положительно сказалось на образовании гумуса за счет корневых остатков (табл. 5).
Таблица 5 – Восполнение гумуса в посевах люцерны в зависимости от применения органических удобрений (в слое 0-0,50 м), т/га
| Вариант | Масса пожнивно-корневых остатков | *Образо-вание гумуса в растит. остатках | Минера-лизация гумуса почвы | Восполнение гумуса за счет пожн.-корн. остатков |
| 1-й год жизни (среднее за три года) | ||||
| Без удобрений | 13,06 | 2,87 | 1,06 | +1,81 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Солома 10 т/га | 13,85 | 3,05 | 1,03 | +2.02 |
| Навоз 60 т/га | 16,75 | 3,68 | 1,03 | +2,65 |
| Навоз 60 т/га + солома 10 т/га | 17,51 | 3,85 | 1,02 | +2,83 |
| 2-й год жизни (среднее за три года) | ||||
| Без удобрений | 15,74 | 3,46 | 1,07 | +2,39 |
| Солома 10 т/га | 18,32 | 4,03 | 1,06 | +2,99 |
| Навоз 60 т/га | 20,66 | 4,54 | 1,05 | +3,49 |
| Навоз 60 т/га + солома 10 т/га | 21,39 | 4,70 | 1,02 | +3,68 |
| 3-й год жизни (среднее за два года) | ||||
| Без удобрений | 13,80 | 3,04 | 1,07 | +1,97 |
| Солома 10 т/га | 16,50 | 3,63 | 1,06 | +2,57 |
| Навоз 60 т/га | 19,30 | 4,25 | 1,06 | +3,19 |
| Навоз 60 т/га + солома 10 т/га | 19,10 | 4,20 | 1,05 | +3,15 |
*Коэффициент гумификации растительных остатков - 0,22
Проведённые расчёты по балансу гумуса позволяют сделать вывод, что применение органических удобрений при возделывании люцерны на орошаемых светло-каштановых почвах ведёт к увеличению его содержания, а максимальное восполнение гумуса отмечается при совместном внесении навоза и соломы под люцерной второго года и составляет до 3,68 т/га.
^ ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ И СУММАРНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ В ПОСЕВАХ ЛЮЦЕРНЫ РАЗНЫХ ЛЕТ ЖИЗНИ
Продуктивность орошаемого гектара в целом по РФ в начале девяностых годов прошлого столетия характеризовалась получением 4,2-4,6 тыс. корм. ед. В Ростовской и Волгоградской областях она достигала 6,0, а в Ставропольском крае – 7,0-7,5 тыс. кормовых единиц (Кружилин И.П., Болотин А.Т., Кузнецова Н.В., 2005).
На современном этапе и в ближайшей перспективе в развитии кормопроизводства в зоне исследований первенство сохранится за полевым кормопроизводством. В орошаемом кормопроизводстве многолетние травы и, прежде всего, люцерна обеспечивают максимальное производство растительного белка.
На основании ранее проведённых исследований по режиму орошения люцерны на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья (Плешаков В.А., 1976; Кружилин И.П., 1980, 1985, 1988; Кружилин И.П., Плешаков В.А., 1980; Дронова Т.Н., Белякова Н.М., 1985, 1989; Григоров М.С. и др., 1993; и др.) в опытах поддерживали предполивную влажность в активном слое почвы (0,0-0,7 м) на уровне 75-80 % НВ.
В годы исследований величина эвапотранспирации в посевах люцерны первого года жизни составила в среднем 8135 м3/га, изменяясь от 7559 м3/га (1993 год), до 8727 м3/га (1994 год). Наибольшую долю в суммарном водопотреблении люцерны первого года пользования имеет оросительная вода – 65,4 %, в среднем за годы исследований она составила от 53,9 % (1994 год) до 80,7 % (1993 год).
В посевах люцерны второго года жизни суммарное водопотребление составило в среднем за три года – 8316 м3/га, изменяясь от 7902 м3/га в 1995 году до 9065 м3/га – в 1994 году. Доля оросительной воды в суммарном водопотреблении достигала в среднем за три года – 71,0 %, при колебаниях от 56,3 %, до 80,2 %. Расход влаги из почвы изменялся от 5,8 до 8,0 % (табл. 6).
Таблица 6 – Слагаемые суммарного водопотребления в посевах
люцерны на зелёный корм в годы исследований
| Год | Расход влаги из почвы | Осадки | Оросительная норма | Суммарное водопотребление | |||||||
| м3/га | % | м3/га | % | м3/га | % | м3/га | |||||
| Люцерна первого года жизни | |||||||||||
| 1992 | 725 | 8,9 | 2244 | 27,7 | 5150 | 63,4 | 8119 | ||||
| 1993 | 516 | 6,8 | 943 | 12,5 | 6100 | 80,7 | 7559 | ||||
| 1994 | 591 | 6,7 | 3436 | 39,4 | 4700 | 53,9 | 8727 | ||||
| среднее | 611 | 7,5 | 2208 | 27,1 | 5317 | 65,4 | 8135 | ||||
| Люцерна второго года жизни | |||||||||||
| 1992 | 638 | 8,0 | 943 | 11,8 | 6400 | 80,2 | 7981 | ||||
| 1993 | 529 | 5,8 | 3436 | 37,9 | 5100 | 56,3 | 9065 | ||||
| 1994 | 572 | 7,2 | 1280 | 16,2 | 6050 | 76,6 | 7902 | ||||
| среднее | 580 | 7,0 | 1886 | 22,0 | 5850 | 71,0 | 8316 | ||||
| Люцерна третьего года жизни | |||||||||||
| 1994 | 526 | 6,8 | 3436 | 44,3 | 3800 | 48,9 | 7762 | ||||
| 1995 | 785 | 13,4 | 1280 | 21,8 | 3800 | 64,8 | 5865 | ||||
| среднее | 655 | 9,6 | 2358 | 34,6 | 3800 | 55,8 | 6813 | ||||
В посевах люцерны третьего года жизни при проведении трёх укосов суммарное водопотребление изменялось от 5865 до 7762 м3/га, при среднем значении 6813 м3/га. Доля оросительной воды при трёх укосах снижалась до 48,6-64,8 %, а расход влаги из почвы увеличился с 6,8 до 13,4 %.
Анализ показателей суммарного водопотребления показывает, что по годам жизни его величина для посевов первого и второго года имеет достаточно устойчивый характер. Определённое влияние на эффективность использования растениями люцерны влаги оказывают особенности биологии покровной культуры и люцерны. Овёс и люцерна очень отзывчивы на условия водного режима, они сильно изменяют темпы, характер роста и развития надземной массы в условиях повышенного уровня влажности. Эти особенности следует учитывать в подпокровных посевах люцерны первого года. Так, затягивание сроков уборки покровной культуры может привести к значительному выпаду растений люцерны, а при раннем скашивании во втором укосе может повышаться доля отавы овса, что также снижает продуктивность люцерны в последующем укосе.
Наиболее продуктивно люцерна расходует влагу на формирование единицы урожая во второй год пользования на всех вариантах. Так, коэффициент водопотребления достигал на контроле до 131,2 м3/т, на варианте (солома – 10 т/га) – до 125,4 м3/т, на варианте (навоз – 60 т/га) до 109,4 м3/т, при 105,7 т/м3 зелёной массы на варианте совместного применения навоза и сломы.
На третьем году жизни коэффициент водопотребления по сравнению со вторым годом изменялся от 115,2 м3/т (навоз + слома) до 191,6 м3/т зелёной массы (без удобрений).
Коэффициент водопотребления по укосам при режиме влажности 75-80 % НВ ниже был в первом укосе. Определённое влияние на более эффективное использование влаги в первом укосе имеют биологические особенности культуры и высокая продуктивность люцерны в первом укосе.
Биоклиматические коэффициенты испарения позволяют установить закономерности изменения водопотребления культуры в связи с биологическими особенностями люцерны и климатическими условиями в период вегетации (табл. 7).
Данные таблицы 7 показывают, что более высокие значения биоклиматических коэффициентов испарения характерны для посевов люцерны первого года жизни и по годам исследований составили от 0,30 до 0,26, при среднегодовом значении – 0,25.
В посевах второго года величина биоклиматического коэффициента снижалась до 0,24, в посевах третьего года – до 0,21.
Таблица 7 – Биоклиматические коэффициенты испарения на посевах люцерны по годам жизни (75-80 % НВ)
| Годы жизни | Годы | Суммарное водопотребление, мм | Сумма среднесуточных положительных температур, оС | Биоклиматический коэффициент, Кt |
| Первый | 1992 | 811,9 | 2643,5 | 0,30 |
| 1993 | 755,9 | 2901,3 | 0,26 | |
| 1994 | 872,7 | 2973,8 | 0,29 | |
| Среднее | 1992 - 1994 | 813,5 | 2839,5 | 0,28 |
| Второй | 1993 | 798,1 | 3120,4 | 0,25 |
| 1994 | 906,5 | 3050,7 | 0,29 | |
| 1995 | 790,2 | 3280,8 | 0,24 | |
| Среднее | 1993 - 1995 | 831,6 | 3150,6 | 0,26 |
| Третий | 1994 | 776,2 | 2666,7 | 0,29 |
| 1995 | 586,5 | 2744,8 | 0,21 | |
| Среднее | 1994 - 1995 | 681,3 | 2705,7 | 0,25 |
Установленные значения биоклиматических коэффициентов испарения могут быть использованы для расчетов суммарного водопотребления за вегетацию и по укосам по прогнозу среднесуточных температур, а также определения сроков проведения очередных поливов. Установленные Кt могут колебаться в зависимости от погодных условий и технологических приёмов.