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.
^ ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И
ВИДОВОГО СОСТАВА МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ НА ПЛОТНОСТЬ СЛОЖЕНИЯ ПОЧВЫ
Наши экспериментальные данные показали, что во второй год жизни многолетних трав, когда происходит значительный прирост корневой массы и сформирован достаточно плотный травостой, плотность сложения почвы по сравнению с плотностью пахотных земель несколько повышается. Внесение соломы положительно отражается на плотности сложения почвы под многолетними культурами. В смеси бобовых с кострецом плотность сложения почвы несколько ниже, чем под бобовыми травостоями (табл. 11).
Таблица 11 – Динамика плотности сложения почвы в посевах
многолетних трав по годам жизни (контроль – фон 5 т/га соломы + N30), т/м3
| Варианты | Слой почвы, м | 2-й год | 3-й год | 4-й год | |||
| весна | осень | весна | осень | весна | осень | ||
| люцерна | 0-0,10 | 1,22 | 1,26 | 1,21 | 1,30 | 1,24 | - |
| 0,10-0,20 | 1,24 | 1,29 | 1,23 | 1,26 | 1,22 | - | |
| 0,20-0,30 | 1,22 | 1,23 | 1,22 | 1,26 | 1,22 | - | |
| 0-0,30 | 1,22 | 1,26 | 1,22 | 1,27 | 1,23 | - | |
| эспарцет | 0-0,10 | 1,20 | 1,26 | 1,22 | 1,26 | - | - |
| 0,10-0,20 | 1,2 | 1,26 | 1,22 | 1,24 | - | - | |
| 0,20-0,30 | 1,20 | 1,23 | 1,20 | 1,24 | - | - | |
| 0-0,30 | 1,20 | 1,25 | 1,20 | 1,25 | - | - | |
| кострец | 0-0,10 | 1,17 | 1,23 | 1,22 | 1,22 | 1,19 | 1,22 |
| 0,10-0,20 | 1,20 | 1,25 | 1,20 | 1,24 | 1,20 | 1,26 | |
| 0,20-0,30 | 1,16 | 1,20 | 1,20 | 1,22 | 1,20 | 1,28 | |
| 0-0,30 | 1,17 | 1,22 | 1,20 | 1,23 | 1,19 | 1,25 | |
| люцерна + эспарцет + кострец | 0-0,10 | 1,22 | 1,25 | 1,20 | 1,25 | 1,24 | 1,26 |
| 0,10-0,20 | 1,23 | 1,26 | 1,22 | 1,24 | 1,22 | 1,28 | |
| 0,20-0,30 | 1,22 | 1,26 | 1,20 | 1,23 | 1,22 | 1,28 | |
| 0-0,30 | 1,22 | 1,25 | 1,21 | 1,24 | 1,22 | 1,27 | |
Данные таблицы 11 отражают заметные различия плотности сложения как по годам жизни, так и от видового состава.
Так, общим положительным свойством, характерным для всех вариантов, является снижение плотности сложения почвы к началу вегетации, т.е. происходит естественное разуплотнение почв за осенне-весенний периоды.
Исследованиями установлено, что многолетние травы положительно влияли на водопроницаемость, пористость, восстанавливали структурное состояние пахотного слоя. Так, содержание водопрочных агрегатов в травосмеси бобовые + кострец повышалось до 56,1 %, при структурности на травостоях второго года наиболее высоким (1,41) оно было под эспарцетом и в смеси бобовые +кострец (1,45). Содержание агрономически ценных агрегатов более высоким (68,3 %) было под травосмесью (бобовые + кострец) в конце третьего года.
Длительность возделывания многолетних трав оказала влияние на обеспеченность почвы элементами питания. Так, под люцерной второго года содержание гидролизуемого азота в слое почвы 0-0,30 м достигало 64,6 мг/кг, к концу третьего года оно повысилось до 70,5 мг/кг. Под люцерной отмечается повышение фосфора с 22,5 мг/кг до 25,2 мг/кг (по Мачигину). Более высокое содержание калия на третьем году отмечено для костреца 352,6 мг/кг, при 336,8 мг/кг под люцерной и 318,4 мг/кг под эспарцетом. На третий год содержание азота под эспарцетом снижается, это связано с увеличением плотности, снижением аэрации почвы, значительным выпадом растений, что снижает симбиотическую деятельность клубеньковых бактерий у эспарцета.
Общеизвестна роль корневой системы многолетних трав, когда в результате накопления большого количества органического вещества создаются условия для сохранения и повышения плодородия почв.
Установлено, что за счёт пожнивно-корневых остатков остаётся в почве под люцерной двухлетнего пользования до 76,1 кг/га азота, 17,0 кг/га фосфора и до 26,3 кг/га калия. Под эспарцетом соответственно: 80,3; 19,8 и 23,8 кг/га. В травосмеси после двух лет содержание азота в пожнивно-корневых остатках достигает азота – 69,7 кг, фосфора – 16,0 кг/га и калия – 26,8 кг/га.
К концу третьего года содержание азота под люцерной повышается до 85,4 кг/га, фосфора – до 19,7 кг/га, калия – до 28,5 кг/га. Под эспарцетом содержание азота снижается до 80,0 кг/га, что несколько ниже по сравнению со вторым годом, фосфора накапливается до 18,8 кг/га и калия до 24,6 кг/га.
В травосмеси бобовые + кострец содержание азота, фосфора и калия по сравнению со вторым годом повышается и достигает азота – 73,1 кг/га, фосфора – 17,2 кг/га и калия – до 29,2 кг/га, но наибольшее количество калия содержится под кострецом и составляет до 30,8 кг/га.
К концу четвёртого года количество азота в пожнивно-корневых остатках в слое 0-0,30 м остается у люцерны до 78,8 кг/га, у костреца – до 55,9 кг/га и в смеси бобовые + кострец – 62,2 кг/га.
Содержание фосфора достигает до 18,4 кг/га под люцерной, до 13,8 кг/га под кострецом и до 14,5 кг/га в травосмеси. Содержание калия наиболее высоким было в пожнивно-корневых остатках под кострецом – 31,0 кг/га, при 26,6 кг/га под люцерной и 29,0 кг/га под травосмесью бобовые + кострец.
Для расчета количества гумуса применяли коэффициенты гумификации органических остатков для многолетних бобовых трав – 0,22 (Сухов А.Н., Кривцов И.В., Шатилова Н.Н., 2006).
Проведённый расчёт количества гумуса в корневых и пожнивных остатках в пахотном (0-0,30 м) слое почвы обеспечивает восполнение гумуса в посевах многолетних трав второго года за счёт корневых остатков от 720 до 824 кг/га. В посевах третьего года от 800 до 824 кг/га, при этом более высокий показатель характерен для костреца, в посевах четвёртого года восполнение гумуса составляет от 820 до 860 кг/га.
^ РАЗМЕРЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИКСАЦИИ МОЛЕКУЛЯРНОГО АЗОТА ПОСЕВАМИ ЛЮЦЕРНЫ И ЭСПАРЦЕТА
ПО ГОДАМ ЖИЗНИ
В исследованиях доля биологического азота определялась методом сравнения с кострецом безостым (табл. 12).
Таблица 12 – Содержание общего и биологического азота в урожае
многолетних бобовых трав по годам жизни
| Варианты | Посевы 2-го года (среднее за 1999-2000 гг.) | Посевы 3-го года (среднее за 2000-2001 гг.) | ||||
| азот в общей биомассе, кг/га | доля биологического азота | азот в общей биомассе, кг/га | доля биологического азота | |||
| кг/га | % | кг/га | % | |||
| Люцерна: | | | | | | |
| контроль | 213,0 | 130,9 | 61,4 | 216,2 | 112,4 | 52,0 |
| Р90 | 245,7 | 160,6 | 65,3 | 244,4 | 137,3 | 56,2 |
| N30 | 242,0 | 135,6 | 56,0 | 250,5 | 123,2 | 49,2 |
| Эспарцет: | | | | | | |
| контроль | 208,9 | 126,8 | 60,7 | 170,5 | 66,7 | 39,1 |
| Р90 | 239,5 | 154,4 | 64,5 | 199,1 | 92,0 | 46,2 |
| N30 | 240,1 | 133,7 | 55,7 | 205,9 | 78,0 | 38,2 |
| Кострец: | | | | | | |
| контроль | 82,1 | - | - | 103,8 | - | - |
| Р90 | 85,1 | - | - | 107,1 | - | - |
| N30 | 106,4 | - | - | 127,3 | - | - |
Данные таблицы 12 показывают, что в богарных условиях на южных чернозёмах коэффициент азотфиксации в посевах люцерны второго года составляет от 0,61 (контроль) до 0,65 (Р90). Применение минерального азота N30 снижает коэффициент азотфиксации до 0,56.
С возрастом коэффициент азотфиксации снижается, и в посевах третьего года он составил: 0,52 на контроле, 0,56 на варианте Р90 и 0,49 на варианте с внесением в подкормку минерального азота (N30).
Коэффициент азотфиксации у эспарцета второго года жизни достигал на контроле 0,61, на варианте Р90 до 0,64 и до 0,56 на варианте (N30).
На третий год коэффициент азотфиксации в посевах эспарцета снижался, соответственно, до: 0,39; 0,46 и 0,38.
Следует отметить, что использование 5 т/га соломы под основную обработку с внесением N30 является достаточно эффективным способом не только улучшения агрофизических свойств, но и обеспечивает высокую азотфиксирующую способность у люцерны и эспарцета.
Проведённые наблюдения за активностью микробиологических процессов в посевах многолетних трав различных возрастов выявили некоторые различия в характере их протекания. Так, активность почвенной микрофлоры под люцерной не затухает в течение двух-трёх лет. Под эспарцетом активность почвенной микрофлоры значительно снижается к третьему году, т.е. оптимальный срок продуктивного долголетия для эспарцета - два года. Продуктивное долголетие для костреца можно продлевать до трёх-четырёх лет. Так, к концу третьего года степень разложения льняной ткани достигала до 26,3 %. Полученные данные по биологической активности почвы (по степени разложения льняной ткани) показывают, что внесение соломы под посевы многолетних трав на южном чернозёме с заделкой её в верхние слои почвы активизирует деятельность почвенных микроорганизмов до двух-трёх лет, что позволяет рекомендовать этот приём в севооборотах с короткой ротацией.
^ ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ПЛАСТА МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ НА
УРОЖАЙНОСТЬ ПОСЛЕДУЮЩИХ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА
Интегральным показателем и оценкой эффективности возделывания многолетних трав служит уровень урожайности последующих культур севооборота. Исследования выявили высокое положительное действие пласта и оборота пласта на продуктивность последующих культур на южном чернозёме в зоне исследований (табл. 13).
Данные таблицы 13 позволяют заключить, что пласт многолетних трав является хорошим предшественником для кукурузы и проса и обеспечивает достаточно высокую прибавку по отношению к наиболее традиционному предшественнику для этих культур – паровой озими.
Таблица 13 – Урожайность культур по пласту многолетних трав
разных лет жизни (контроль), т/га
| Варианты (предшественники) | Пласт многолетних трав 2-го года, 2001 год | Пласт многолетних трав 3-го года, 2002 год | ||||
| кукуруза на силос | кукуруза на зерно | просо | кукуруза на силос | кукуруза на зерно | просо | |
| Люцерна | 26,3 | 4,40 | 1,90 | 28,4 | 4,7 | 2,30 |
| Эспарцет | 27,2 | 4,20 | 1,70 | 23,1 | 3,8 | 1,90 |
| Кострец | 22,4 | 3,30 | 1,60 | 24,6 | 3,6 | 2,00 |
| Люцерна + эспарцет + кострец | 23,2 | 3,80 | 1,82 | 26,4 | 4,2 | 2,20 |
| Озимая пшеница | 20,4 | 3,2 | 1,65 | 22,3 | 3,3 | 1,80 |
^ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ
Выбор способов обработки почвы под многолетние травы остаётся сложным звеном в технологии их возделывания. Мировое земледелие продвигается в сторону минимальных и даже нулевых обработок почвы, и поэтому проведённые исследования имеют определённую значимость как для науки, так и для практики.
Изучались следующие варианты обработки почвы: отвальная вспашка на 25-27 см (ПН-4-35), безотвальная рыхление на 18-20 см (АПК-6) и мелкая обработка на 12-15 см (БДМ-6).
Обработка почвы проводилась по фону внесения соломы 5 т/га и 1,5 ц/га аммофоса. Весной под культивацию вносили N30, семена люцерны и эспарцета обрабатывали ризоторфином. Повторность во времени – двухкратная (2003, 2004 гг.).
В опытах проводились: определение полевой всхожести, густоты стояния по годам жизни и плотности стеблестоя, засорённости травостоя по годам жизни, влагообеспеченности по годам жизни, структуры суммарного водопотребления, что позволило объективно подойти к оценке способов обработки почвы и определить их влияние на продуктивность многолетних трав (табл. 14).
Из способов обработки преимущество должно отдаваться отвальной вспашке и безотвальному рыхлению. При отсутствии в полях многолетних сорняков допустима и мелкая обработка на глубину до 0,12-0,15 м. Лучше на мелкую обработку реагирует кострец безостый.
Таблица 14 – Продуктивность многолетних трав по годам жизни
в зависимости от способов обработки почвы, т/га
| Варианты | Второй год (2004-2005 гг.) | Третий год (2005-2006 гг.) | Четвёртый год (2006-2007 гг.) | ||||||
| урожайность з/м | *кормовых единиц | *переваримого протеина | урожайность з/м | *кормовых единиц | *переваримого протеина | урожайность з/м | *кормовых единиц | *переваримого протеина | |
| Люцерна | |||||||||
| Отвальная вспашка | 18,9 | 3,59 | 0,57 | 20,4 | 3,87 | 0,61 | 14,7 | 2,75 | 0,44 |
| Безотвальное рыхление | 18,4 | 3,49 | 0,55 | 18,7 | 3,55 | 0,56 | 13,5 | 2,56 | 0,40 |
| Мелкая обработка | 17,0 | 3,23 | 0,51 | 17,6 | 3,34 | 0,53 | 12,1 | 2,30 | 0,36 |
| Эспарцет | |||||||||
| Отвальная вспашка | 18,3 | 3,29 | 0,51 | 14,9 | 2,68 | 0,42 | - | - | - |
| Безотвальное рыхление | 17,7 | 3,18 | 0,49 | 14,4 | 2,54 | 0,40 | - | - | - |
| Мелкая обработка | 17,0 | 3,06 | 0,47 | 12,9 | 2,32 | 0,36 | - | - | - |
| Кострец безостый | |||||||||
| Отвальная вспашка | 15,5 | 2,94 | 0,32 | 19,0 | 361 | 0,40 | 16,3 | 3,10 | 0,34 |
| Безотвальное рыхление | 15,5 | 2,94 | 0,32 | 19,1 | 3,62 | 0,40 | 17,1 | 3,24 | 0,36 |
| Мелкая обработка | 15,1 | 2,87 | 0,32 | 18,5 | 3,51 | 0,39 | 15,8 | 3,00 | 0,33 |
* - содержание кормовых единиц в 1 кг корма: люцерна – 0,19; эспарцет – 0,18; кострец – 0,19. Содержание протеина в 1 кг: люцерна – 30 г; эспарцет – 28 г; кострец – 21 г.
В зоне исследований на южных чернозёмах наибольший вред в посевах многолетних трав, прежде всего, приносят сорняки многолетнего типа: осот розовый (бодяк полевой) – Cirsium arvense, вьюнок полевой (берёзка) – Convolvulus arvensis. Широко распространены и малолетники, такие как ярутка полевая – Thlaspi arvense, щетинник зелёный – Setaria viridis, щирица запрокинутая – Amaranthus retroflexus и др. Важность биологического метода повышения плодородия почв за счёт введения многолетних трав в полевые севообороты также существенно возрастает за счет их положительной роли по сороочищающему воздействию, что повышает их значение в качестве предшественников для последующих культур севооборота.
Установлено, что многолетние травы хорошо подавляют однолетние сорняки, особенно в посевах второго и третьего года жизни, менее эффективно подавляют многолетние сорняки бобовые, тогда как кострец безостый хорошо подавляет как однолетние, так и многолетние сорняки. В травостоях второго и третьего года сорняки практически отсутствовали по всем способам обработки почвы.
В посевах первого года жизни в укосной массе, а это в основном овёс, преобладали однолетние сорняки, их количество в посевах люцерны по отвальной вспашке по годам достигало от 13 до 15 шт./м2, по безотвальному рыхлению их количество увеличивалось до 5-20 шт./м2, по мелкой обработке засорённость однолетними сорняками была выше и составила от 23 до 25 шт./м2. В посевах эспарцета засорённость травостоя по отношению к люцерне и кострецу была ниже, это связано с лучшим развитием эспарцета, количество сорняков по отвальной вспашке было меньше, чем по безотвальной и мелкой обработке и составило от 13 до 17 шт./м2, при 18 – 27 шт./м2 по безотвальной и мелкой обработках. В посевах костреца безостого количество однолетних сорняков по отвальной вспашке составило от 17 до 19 шт/м2, их количество незначительно повышалось по безотвальной обработке и возрастало до 27-30 шт./м2 по мелкой обработке.
Как показали исследования, положительная сороочищающая роль многолетних трав проявляется со второго года жизни (табл. 15). В посевах люцерны этот период достигает двух-трёх лет пользования, так как к чётвёртому году засорённость повышается. У эспарцета засорённость повышается к третьему году жизни, и поэтому его продуктивное долголетие определяется плотностью стеблестоя. При значительном выпадении эспарцета во второй год и появлении в травостое многолетних сорных растений посевы следует распахать.
По сравнению с эспарцетом и люцерной большая положительная сороочищающая роль костреца проявляется как в травостоях третьего, так и четвёртого года жизни. При этом положительные результаты получены по всем способам обработки почвы, при этом энергосберегающая мелкая обработка незначительно превышала засорённость по отвальной вспашке.
В посевах люцерны и костреца второго и третьего года интенсивно вытесняются однолетние сорняки (ярутка, марь белая, щирица запрокинутая), в плотном травостое вытесняются и многолетники (вьюнок полевой, осот полевой, тысячелистник обыкновенный, подорожник).
Так, в посевах костреца третьего года засорённость однолетними сорняками составила по отвальной вспашке от 5 до 7 шт./м2, по безотвальной обработке от 6 до 8 шт./м2, при 8-10 шт./м2 по мелкой обработке, тогда как в посевах люцерны количество однолетних сорняков достигало до 27 шт./м2, в посевах эспарцета – до 28 шт./м2.
Таблица 15 – Засорённость посевов многолетних трав второго года жизни
| Варианты | Вид сорняков | Посев 2003 года | Посев 2004 года | ||||
| Кол-во сорняков, шт./м2 | Сырая масса, г/м2 | Сухая масса, г/м2 | Кол-во сорняков, шт./м2 | Сырая масса, г/м2 | Сухая масса, г/м2 | ||
| Люцерна | |||||||
| Отвальная вспашка | Однолетние | 8 | 25,6 | 8,1 | 9 | 27,4 | 9,1 |
| Многолетние | - | - | - | 2 | 11,6 | 3,0 | |
| Безотвальное рыхление | Однолетние | 11 | 27,4 | 9,0 | 14 | 30,1 | 10,3 |
| Многолетние | 2 | 8,3 | 2,7 | 3 | 11,8 | 3,7 | |
| Мелкая обработка | Однолетние | 13 | 30,5 | 10,1 | 15 | 32,4 | 10,6 |
| Многолетние | 2 | 8,7 | 2,6 | 3 | 12,7 | 3,1 | |
| Эспарцет | |||||||
| Отвальная вспашка | Однолетние | 7 | 15,7 | 5,1 | 11 | 30,6 | 9,7 |
| Многолетние | 3 | 12,3 | 4,0 | 2 | 9,5 | 3,1 | |
| Безотвальное рыхление | Однолетние | 10 | 20,3 | 5,5 | 10 | 27,4 | 9,0 |
| Многолетние | 3 | 11,7 | 3,0 | 4 | 15,1 | 4,7 | |
| Мелкая обработка | Однолетние | 3 | 10,4 | 3,0 | 3 | 13,4 | 3,9 |
| Многолетние | | | | | | | |
| Кострец безостый | |||||||
| Отвальная вспашка | Однолетние | 12 | 27,1 | 8,7 | 8 | 20,6 | 7,2 |
| Многолетние | - | - | - | - | - | - | |
| Безотвальное рыхление | Однолетние | 13 | 30,6 | 10,6 | 10 | 23,7 | 8,0 |
| Многолетние | 1 | 4,8 | 1,7 | - | - | - | |
| Мелкая обработка | Однолетние | 15 | 40,6 | 9,6 | 9 | 27,4 | 8,6 |
| Многолетние | 3 | 13,3 | 4,1 | 2 | 10,3 | 3,0 | |
В вопросах обработки почвы под многолетние травы следует руководствоваться следующим: в условиях хорошей влагообеспеченности осеннего периода можно проводить отвальную вспашку. В условиях недостаточной влагообеспеченности следует проводить безотвальное рыхление или мелкую обработку на 0,12-0,15м (БДТ, БДМ).