Приемы повышения продуктивности многолетних трав и их влияние на плодородие почв в условиях Нижнем Поволжье

Вид материала

Автореферат

Содержание Цель работы В задачу исследований входило Научная новизна исследований. Практическая значимость Реализация результатов исследований Апробация работы Публикация результатов исследований Основные положения, выносимые на защиту Структура и объём диссертации Содержание работы Влияние навоза и соломы на рост, развитие Изменение агрофизических показателей Микробиологическая активность и токсичность почвы под люцерной по годам жизни Влияние органического материала на накопление Водный режим почвы и суммарное водопотребление в посевах люцерны разных лет жизни Последействие пласта люцерны на урожайность Особенности роста и развития многолетних трав Овёс + люцерна Овёс + эспарцет Овёс + кострец ... Полное содержание

Подобный материал:

• «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.

На правах рукописи


Киричкова Ирина Владимировна


Приемы повышения продуктивности многолетних трав и их

влияние на плодородие почв в условиях Нижнем Поволжье

Специальность: 06.01.01 – общее земледелие


АВТОРЕФЕРАТ


диссертации на соискание учёной степени

доктора сельскохозяйственных наук


Кинель – 2009


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность исследований. Несмотря на то, что за последние десятилетия площади орошаемых земель уменьшились, проблема сохранения и повышения плодородия орошаемых земель остаётся актуальной. Практически на всех орошаемых системах региона отмечена прогрессирующая дегумификация зональных почв. За последние 30 лет потери гумуса в чернозёмах, тёмно-каштановых, каштановых и светло-каштановых почвах Волгоградской области составили от 0,2 до 0,8 %, и гумусовое состояние многих почв оценивается как критическое (Филин В.И., Оконов М.М., 2004). В условиях Нижнего Поволжья значительному обогащению почвы органическим веществом может способствовать, как показали исследования, возделывание многолетних трав, внесение навоза и применение соломы. Основными направлениями развития кормопроизводства на период до 2010 г. в свете решений национального проекта «Развитие АПК» предусматривается увеличение площадей многолетних трав до 20- 21 млн, в том числе на орошении – до 5-6 млн гектаров.

В перспективе на орошаемых землях Нижнего Поволжья основные площади будут заняты овощными и кормовыми культурами.

Основным источником получения разнообразных кормов в Нижнем Поволжье является полевое кормопроизводство. Особое значение приобретает организация адаптивного кормопроизводства на основе создания высокопродуктивных агрофитоценозов многолетних трав, которые наиболее полно используют биоклиматический потенциал Нижнего Поволжья.

За счёт оптимальной структуры посевов многолетних бобовых трав в одновидовых и смешанных посевах можно приостановить дегумификацию почв, улучшить физические, физико-химические и микробиологические свойства почвы.

В Нижнем Поволжье подобных исследований проведено крайне недостаточно, и изучение этого вопроса имеет важное научное и производственное значение.

^ Цель работы – разработать приемы возделывания многолетних трав, обеспечивающих получение устойчивых урожаев на орошаемых и неорошаемых землях, исследовать направленность почвенных процессов при применении органических удобрений и соломы, способствующих повышению почвенного плодородия и улучшению агрофизических свойств почвы в зоне светло-каштановых и черноземных почв Нижнего Поволжья.


^ В задачу исследований входило:

- изучить особенности роста и развития многолетних трав при различных уровнях питания на светло-каштановых почвах в условиях орошения и на южном черноземе в условиях богары;

- изучить направленность почвенных процессов под воздействием многолетних трав на светло-каштановых и чернозёмных почвах;

- выявить продуктивность многолетних трав в зависимости от уровня минерального питания и внесения органического материала;

- исследовать влияние органического материала на активность симбиотической азотфиксации, биологическую активность почвы на посевах многолетних бобовых трав;

- изучить влияние многолетних трав на накопление корневой массы и элементов питания в пахотном слое почвы и агрофизические свойства южного чернозема;

- определить сохранность многолетних трав в смешанных посевах в зависимости от продолжительности использования травостоев;

- определить эффективность влияния различных обработок почвы на рост, развитие и продуктивность многолетних трав на южном черноземе;

- установить влияние многолетних трав на урожайность и качество продукции последующих культур;

- провести оценку содержания тяжёлых металлов в системе почва – растение в зависимости от видового состава и продолжительности использования травостоев;

- дать экономическую и энергетическую оценку возделывания многолетних трав на различных типах почв в зависимости от изучаемых приёмов агротехники.

^ Научная новизна исследований. В результате многолетних исследований впервые изучена эффективность различных обработок почвы под многолетние травы на южном черноземе.

Изучено действие уровня питания на рост, развитие и продуктивность многолетних трав, а также выявлена зависимость качества продукции последующих культур севооборота от урожайности многолетних трав в различных почвенно-климатических зонах Нижнего Поволжья.

Выявлена эффективность биологического и минерального азота при возделывании многолетних бобовых трав (люцерны, эспарцета) в различных почвенно-климатических зонах Нижнего Поволжья в богарном и орошаемом земледелии.

Разработаны теоретические и практические основы формирования высокопродуктивных агрофитоценозов многолетних трав.


Проведена оценка содержания тяжёлых металлов в системе почва – растение в зависимости от видового состава и продолжительности использования травостоев.


Дана экономическая и энергетическая оценка возделывания многолетних трав на различных почвах в зависимости от изучаемых приёмов агротехники.

^ Практическая значимость. Результаты проведённых научных исследований и производственный опыт показывают, что за счёт оптимальной структуры посевов многолетних бобовых трав в одновидовых и смешанных посевах можно приостановить дегумификацию почв, улучшить физические, физико-химические и микробиологические свойства почвы.

Разработанные для орошаемых и богарных условий агрокомплексы с включением многолетних трав и внесением соломы и органических удобрений воздействуют на плодородие и агрофизические свойства светло-каштановых и чернозёмных почв , позволяют поддерживать почву в жизнеспособном биологически активном состоянии, значительно повышают продуктивность многолетних трав и эффективны в последействии.

^ Реализация результатов исследований. Результаты исследований включены в «Рекомендации по увеличению производства кормов в орошаемых землях», вошли составной частью в «Научно обоснованные системы ведения агропромышленного комплекса Волгоградской области».

^ Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, получены положительные оценки на региональных и международных научных конференциях (Волгоград, 1994, 1997, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008 гг.; Саратов 2004 г, Пенза 2004, 2005, 2006 гг.; Калининград, 2005, 2006 гг, Москва 2004, 2005, 2006 гг.).

^ Публикация результатов исследований. Материалы диссертации опубликованы в 41 работе в республиканских и региональных изданиях. В рецензируемых журналах опубликовано 9 работ.

^ Основные положения, выносимые на защиту:

-При прогрессирующей дегумификации зональных почв сохранение, поддержание и воспроизводство эффективного и потенциального плодородия почв возможно лишь за счет пополнения ресурсов органического вещества не только навоза, но и сидератов, растительных остатков возделываемых культур и особенно многолетних трав, которые по воздействию на плодородие почв и урожайность превосходят навоз.

-Применение органического материала под люцерну в орошении способствует улучшению агрофизических и биологических свойств почвы в посевах на протяжении трёх лет пользования.

- В богарном земледелии в зоне южных чернозёмов эффективны посевы многолетних трав (люцерна, эспарцет, кострец безостый). Предпосылкой создания высокопродуктивных травостоев многолетних трав в богарных условиях является формирование оптимальной плотности стеблестоя, которая во многом определяется способом посева, биологическими особенностями культуры и условиями влагообеспеченности.

- В системе основной обработки почвы под многолетние бобовые травы преимущество за отвальной и безотвальной обработках. Для костреца безостого допустима и поверхностная обработка.


.

^ Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на _____ страницах компьютерного текста, содержит введение и 9 глав, выводы и приложения, список использованной литературы из 371 источника, в т.ч. 67 иностранных авторов.

Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии по целевой комплексной научно-технической программе № 78081355.

Диссертационная работа выполнена в ВГСХА на основе исследований автора в 1992-2007 годах по материалам полевых и лабораторных опытов и наблюдений, проведённых самостоятельно и под руководством академика А.М. Гаврилова. Доля личного участия автора в выборе направления научных исследований, разработке схемы и методики проведения опытов, получении и обработке научной информации и апробации полученных результатов составляет более 80 %. В проведении исследований принимали участие студенты ВГСХА.

Выражаю благодарность администрации академии за создание благоприятных условий для проведения исследований.


^ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Условия и методика проведения исследований. Решение основных задач, связанных с разработкой и совершенствованием технологии возделывания многолетних трав в орошаемых и богарных условиях и их влияние на плодородие и агрофизические свойства почв зоны исследований, было связано с проведением экспериментальных севооборотов, развёрнутых в пространстве и времени. Стационарные опыты были заложены по следующим схемам:

Опыт 1. Влияние навоза и соломы на урожайность люцерны и плодородие светло-каштановых почв в условиях орошения (1992…1995 гг.).

Схема севооборота: Варианты опыта:

1.Овес+люцерна на зел.корм 1. Контроль (б/у).

2.Люцерна 2. Солома 10 т/га.

3.Люцерна 3. Навоз 60т/га.

4.Оз.пшеница 4.Навоз 60 т/га + солома

5.Подсолнечник 10 т/га.

Посев подпокровный, покровная культура – овёс, норма высева – 3,0 млн. всхожих семян на гектар, сорт Льговский 1026.

Люцерна – сорт Ленинская местная, норма высева – 9,0 млн. всхожих семян на гектар.

Повторность опытов во времени – трёхкратная, в пространстве – четырёхкратная, площадь опытной делянки 225 м². Размещение вариантов систематическое, последовательное.

Режим орошения с предполивным порогом влажности почвы 75-80 % НВ в слое 0-0,70 м. Поливы осуществлялись широкозахватной машиной «Кубань ЛК

Внесение органических удобрений осуществлялось под основную обработку почвы. Расчет доз органических удобрений вели на поддержание бездефицитного баланса гумуса.

Опыт 2. Последействие пласта люцерны на урожайность и качество зерна последующих культур севооборота (1996…1997 гг.).

В опыте изучалось последействие пласта люцерны двух- и трехлетнего срока пользования на урожайность и качество зерна озимой пшеницы и кукурузы. Исследования проводились по программе ОСПУ ВГСХА (опыты А.Н. Грошева, К.С. Сергеевой).

Опыт 3. Продуктивность многолетних трав в одновидовых и смешанных посевах и их влияние на плодородие и агрофизические свойства чернозёма южного (1998…2002 гг.).

Схема севооборота;1.пар 2. оз.пшеница 3. кукуруза на зерно 4. Многолетние травы под покров 5. Многолетние травы на зел.корм 6. Многолетние травы на зел.корм 7. кукуруза на силос или зерно( или просо) 8. оз. пшеница

Варианты опыта:

1. Люцерна.

2. Эспарцет.

3. Люцерна + эспарцет.

4. Кострец безостый.

5. Люцерна + эспарцет + кострец безостый.

Способ посева весенний подпокровный, покровная культура – овёс, норма высева овса – 2,5 млн всхожих семян на гектар.

Люцерна посевная – 5,0 млн всхожих семян на гектар, сорт Артемида, эспарцет песчаный – 5,0 млн всхожих семян на гектар, сорт Песчаный 1251, кострец безостый – 6 млн всхожих семян, сорт Моршанский 760.

В смеси норма высева составляла по 50 % каждого компонента от нормы высева в одновидовом посеве.

Варианты применения удобрений: фон – солома 5 т/га + N₃₀ под основную обработку (контроль ), Фон+ Р₉₀ под основную обработку, Фон+ N₃₀ под предпосевную культивацию. Во второй и последующие годы на всех вариантах – N₃₀ весной при отрастании.

Повторность закладки опытов во времени 2-х кратная, в пространстве 3-х кратная, размещение систематическое, площадь делянок 180 м². Предшественник – озимая пшеница.

Опыт 4. Эффективность биологического и минерального азота в посевах многолетних бобовых трав на южном черноземе в богарных условиях (1998…2002 гг.). Применяли влажную обработку семян перед посевом ризоторфином.

В опыте влияние инокуляции на рост, развитие и формирование симбиотического аппарата изучали в посевах люцерны и эспарцета на вариантах опыта 3.

Опыт 5. Продуктивность многолетних трав в одновидовых и смешанных посевах в зависимости от способов обработки почвы (2003-2007 гг.).

Варианты обработки почвы:

1. Отвальная обработка на 25-27 см (ПН-4-35);

2. Обработка АПК-6 (18-20 см);

3. Обработка БДМ-6 (10-12 см).

Способ посева: весенний подпокровный под овёс (2,5 млн. всхожих семян на гектар), под основную обработку Р₉₀, норма высева люцерны – 5,0 млн всхожих семян/га, эспарцета – 5,0 млн всхожих семян/га, костреца безостого – 6,0 млн всхожих семян/га. В смеси норма высева составляла по 50 % каждого компонента от нормы высева в одновидовых посевах.

Повторность закладки опыта во времени – 2-х кратная, в пространстве 3-х кратная, размещение систематическое, площадь делянок – 300 м². Предшественник – озимая пшеница.

Опыт 6. Влияние видового состава, условий вегетации и продолжительности использования многолетних трав на содержание тяжёлых металлов в почве и растениях (2005-2007 гг.).

Для всесторонней оценки конечных результатов в соответствии с существующими методиками на всех вариантах опыта проводились наблюдения, предусмотренные программой исследований.

Полевые опыты с многолетними травами проведены на зональных светло-каштановых и чернозёмных почвах. Светло-каштановые почвы характеризуются малой мощностью гумусового горизонта, содержание гумуса 1,52-1,76 %, общего азота 0,11-0,17 %. Обеспеченность почв подвижным фосфором 3,5-5,4, обменным калием – 27,5-32,0 мг/100 г почвы. Реакция почвенного раствора в пахотном слое близка к нейтральной (рН 7,0-7,4), ёмкость катионного обмена – 26-30 мг.-экв. на 100 г почвы.

Плотность сложения почвы для слоя 0,0-1,0 м – 1,37 т/м³. Общая пористость пахотного слоя от 51,1 до 57,7 %, наименьшая влагоёмкость для слоя 0,0-1,0 м – 19,6 %, наименьшая влагоемкость для слоя 0-0,7 м – 21,5 %, влажность завядания для слоя 0-1,0 м – 8,02 % от абсолютно сухой почвы.

Южный чернозём характеризуется более мощным гумусовым горизонтом пахотного слоя (0-0,32 м), содержание гумуса – 2,90-3,15 %, обеспеченность подвижными формами фосфора (Р₂О₅₎ – 18,0-24,5 мг/кг почвы, калием (K₂O) от 310,0 до 390,0 мг/кг. Емкость катионного обмена – 32,0-34,5 мг.-экв на 100 г почвы, плотность сложения для пахотного слоя почвы 1,15-1,20 т/м³, в подпахотном – 1,22-1,25 т/м³. Общая пористость пахотного слоя 53,8-54,5 %. Влажность завядания для слоя 0-1,0 м – 13,5 % от абсолютно сухой почвы.

Климатические особенности полупустынной и сухостепной зон Нижнего Поволжья проявляются в резком дефиците атмосферных осадков и повышенном радиационном и термическом режимах территории.

По годам исследований осадки распределялись неравномерно – от 233,7 мм (1994 г), до 553,5 мм – 541,1 мм (1997, 2001 гг.), при среднемноголетнем значении – 307,0 мм, при испаряемости 800-1200 мм.


^ ВЛИЯНИЕ НАВОЗА И СОЛОМЫ НА РОСТ, РАЗВИТИЕ,

УРОЖАЙНОСТЬ ЛЮЦЕРНЫ И АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ПРИ ОРОШЕНИИ


На современном этапе одним из условий стабилизации кормопроизводства и биологизации земледелия является расширение площадей под многолетними травами, которые по сравнению с другими кормовыми культурами низкозатратны, более эффективно используют влагу и питательные вещества, оказывают положительное влияние на агрофизические свойства почвы, структурообразовательный процесс и плодородие почвы.

Наиболее распространена в регионе в условиях орошения люцерна посевная, которая характеризуется высокой продуктивностью и питательностью.

Получение оптимальной густоты травостоя является важным условием высокой продуктивности по годам жизни. Из факторов жизни, как показали исследования, наибольшее влияние на полевую всхожесть оказывали влажность верхнего слоя почвы (0-0,05 м) и температура почвы, в меньшей степени – удобрения.

Полнота всходов на контроле (б/у) по годам исследований составляла от 47,4 до 62,7 %, на варианте солома 10 т/га – от 42,3 до 63,1 %, на варианте навоз 60 т/га – от 50,5 до 65,6 %. Продолжительность периода посев – всходы по вариантам опыта составляла от 11 до 13 дней, при сумме положительных температур от 171,7^оС до 196,9^оС.

* - высеяно 900 шт./м² всхожих семян

Рис. 3. Полнота всходов люцерны и продолжительность периода посев-всходы в подпокровном посеве (среднее за 1992…1994 годы)

Условия вегетации и режим использования люцерны в первый год жизни во многом определяют её сохранность и продуктивное долголетие в последующие годы (табл.1).

Таблица 1 – Урожайность зелёной массы люцерны по годам жизни, т/га

Годы	Варианты
	Без удобрений	Солома 10 т/га	Навоз 60 т/га	Навоз 60 т/га + солома 10 т/га
Первый год жизни
1992	40,2	40,1	55,1	59,5
1993	38,3	36,2	53,1	58,4
1994	52,4	49,7	62,8	67,5
среднее	43,6	42,0	57,0	61,8
НСР05,т/га	1992 г. – 1,47	1993 г. – 1,29	1994 г. – 1,53
Второй год жизни
1993	59,7	62,3	72,9	75,1
1994	63,0	65,2	76,3	79,3
1995	60,4	63,0	71,4	74,8
среднее	61,1	63,5	73,5	76,4
НСР05,т/га	1993 г. – 1,67	1994 г. – 2,11	1995 г. – 1,82
Третий год жизни
1994	40,5	44,1	48,6	53,1
1995	39,5	43,0	46,1	50,9
среднее	40,0	43,5	47,4	52,0
НСР05,т/га	1994 г. – 1,60	1995 г. – 1,80

В технологии возделывания подпокровных посевов люцерны особое внимание должно уделяться срокам уборки покровной культуры, так как это особенно проявляется в формировании урожая и сохранности люцерны в последующих укосах.

Плотность стояния растений люцерны к концу первого года порядка 400-436 шт./м² обеспечивает высокую продуктивность в последующие два года.

Проведённые исследования позволяют выделить причины, ведущие к снижению продуктивности, ослаблению и выпадению растений люцерны из травостоя.

Это, во-первых, изменение внутренних условий в неблагоприятную сторону под влиянием падения потенциала жизнеспособности растений в процессе онтогенетического развития, во-вторых, влияние факторов экзогенного характера, приводящих к ослаблению растений под влиянием приёмов эксплуатации (подпокровный посев, интенсивный режим использования в первый год жизни, поздние сроки проведения последнего укоса, уплотнение почвы).

Приведенные факторы и управление отмеченными процессами с учётом биологических особенностей культуры помогают формировать высокоурожайные травостои, позволяют сохранять высокую продуктивность люцерны в первый год жизни. Так, при проведении трёх укосов урожайность зеленой массы составила по вариантам от 43,6 т/га (контроль), до 61,8 т/га (навоз + солома). На травостоях второго года при четырёх укосах урожайность зелёной массы была наиболее высокой и достигала от 61,1 т/га (контроль), до 76,4 т/га (навоз + солома). В посевах третьего года урожайность зелёной массы снижается до 40,0 т/га на контроле и до 52,0 т/га на варианте навоз 60 т/га + солома 10 т/га.

Полученные данные свидетельствуют о том, что вопросам пополнения почвы дополнительными органическими материалами должно уделяться важное значение в зонах орошаемого земледелия и особенно в условиях острейшего дефицита навоза, что способствует повышению урожайности и улучшению агрофизических свойств почвы, повышению плодородия почв.