Agroecological estimation of soilsdraft soviets of Sarpin lower

Full Text

В рисовых севооборотах ведущая культура – рис, который в зависимости от степени окультуренности почв, мелиоративной обстановки, интенсификации производства, обеспечения водой, техникой, горюче-смазочными материалами и другими материально- техническими и финансовыми ресурсами, направления хозяйства занимает 30-57 % севооборотной площади. При орошении риса поверхностным способом полива большими нормами при неудовлетворительном состоянии дренажной системы возможны развитие неблагоприятного анаэробного режима, подъем уровня грунтовых вод, что приводит к изменению условий почвообразования [1-4]. В этих условиях ухудшаются водно-физические свойства почвы: происходит уплотнение почвенных горизонтов, увеличивается плотность ее сложения, также могут наблюдаться процессы слитизации. Анализ и системное обобщение работ [5-7] показывает, что для почв среднего и тяжелого гранулометрического состава оптимальная плотность сложения в равновесном состоянии составляет в пахотном горизонте 1,15-1,20 т/м3, при этом формируется наиболее высокая продуктивность растений. При плотности сложения почв 1,35-1,40 т/м3 сельскохозяйственные культуры вегетируют значительно хуже. В структуру рисовых севооборотов включают агромелиоративное поле, где наряду с приемами мелиоративного характера - планировка чеков, очистка каналов, ремонт гидротехнических сооружений, возделывают так называемые суходольные или сопутствующие культуры, способные формировать высокий урожай без полива с использованием остаточных после риса запасов влаги (280- 320 мм) и обладающих при этом фитомелиоративными свойствами [1, 8-13].

Целью настоящей работы было изучение фитомелиоративных свойств сопутствующих культур рисовых севооборотов и степени их влияния на показатели плодородия почв рисовых полей.

 

Рис. 1. Динамика содержания агрономически ценных, глыбистых и пылеватых частиц под посевами трехлетней люцерны рисового севооборота.

 

Методика. Полевые исследования про- ведены на территории хозяйства «Харада» Октябрьского района Республики Калмыкия, расположенном в зоне деятельности Сарпинской обводнительно-оросительной системы, водоисточником которой служит р. Волга. По природному районированию эта территория располагается в полупустынной зоне Республики. Климат здесь формируется под преимущественным влиянием азиатского антициклона. Основная особенность климата полу- пустынной зоны – его резкая континентальность с жарким и очень сухим летом, малоснежной зимой, иногда с большими морозами. Почвенный покров опытного участка представлен орошаемыми бурыми полупустынными почвами, характеризующимися следующими агрофизическими и агрохимическими свойствами: плотность пахотного слоя – 1,27-1,32 т/м3 (в метровом – 1,55 т/м3); по гранулометрическому составу они относится к иловатым крупнопылеватым тяжелым суглинкам и глинам, так как преобладают фракции пыли и ила (частиц диаметром 0,05-0,01 и менее 0,01 мм); содержание гумуса в слое 0-20 см – 1,1-1,4%, в слое 20-40 см – 0,75-1,03 %, подвижного фосфора повышенное – 65,5-70,4 мг/кг, обменного калия высокое – 460-500 мг/кг; засоление пахотного слоя среднее, по профилю варьирует от хлоридно-сульфатного до сульфатно-хлоридного типа. Грунтовые воды – хлоридно-сульфатно-натриево-кальциевые с минерализацией 3,6-5,8 г/л, залегают на глубине 1,5-2,5 м.

Результаты и обсуждение. На рисовых оросительных системах Сарпинской низменности лучший предшественник риса – люцерна посевная, которая в структуре севооборотной площади занимает 25-30%. Роль этой культуры значима в комплексе мероприятий, направленных на улучшение мелиоративного состояния рисовых ороси- тельных   систем.   Она   служит   надежным

средством в борьбе с засолением и заболачиванием. Пронизывая корнями всю толщину почвы до грунтовых вод, люцерна посевная улучшает не только физические свойства почвы, но и способствует снижению уровня грунтовых вод на рисовом поле. Ее мощные корни тянут воду из глубоких горизонтов, а большая поверхность листового аппарата испаряет эту влагу.

Наши экспериментальные данные по изучению влияния посевов люцерны посевной на агрофизические свойства почвы показали, что в 1-й год жизни, когда корневая система еще недостаточно развита, под изучаемыми вариантами плотность сложения почвы мало отличается от исходного. В период 2-го и 3-го года жизни происходил значительный рост ее корневой системы, при этом формировался достаточно плотный травостой. В этих условиях плотность сложения почвы уменьшалась, а количество наиболее агрономически ценных агрегатов почвы (0,25-10 мм) существенно возрастало на 35,3-41,1% (рис.1), коэффициент структурности почвы увеличивался с 0,9 до 1,7-1,9.

Возделывание суходольных культур в мелиоративном поле положительно влияло на общую пористость и пористость аэрации, приближая их значения к оптимальным [1, 8, 12, 13]. Так, в звене рисового севооборота по сравнению с исходным состоянием уменьшалась плотность сложения на 7,52-10,3%, плотность твердой фазы – на 1,3-3,6%, увеличивалась общая пористость на 5-7% (табл. 1).

 

Табл. 1. Улучшение агрофизических свойств почвы в звеньях рисового севооборота с культурами-мелиорантами

Звено севооборота	Плотность сложения почвы, т/м3		Плотность твердой фа зы, т/м3		Общая пористость, %
	X ± Sx	V, %	X ± Sx	V, %	X ± S x	V, %
Звено севооборота с горчицей сарептской
Рис           1,31±0,02     3,79      2,45±0,10     7,96     46,60±1,65						7,09
Рис           1,33±0,04     6,43      2,50±0,06     4,71      46,80±1,47						6,29
Горчица       1,23±0,05     8,21      2,43±0,07    5,72      49,38±0,85						3,42
Рис           1,29±0,02     3,77      2,48±0,03     2,45      48,00±1,60						6,66
НСР05              0,03                           0,05                           0,21
Звено севооборота с яровым рапсом
Рис           1,32±0,04     6,80      2,48±0,04     3,46      46,77±2,14						9,16
Рис           1,36±0,06     9,29      2,51±0,05     4,36      46,00±1,81						7,85
Яровой рапс    1,22±0,05   8,97      2,42±0,09     7,46      50,01±1,32						5,26
Рис           1,28±0,05     8,36      2,40±0,06     4,91      47,00±1,73						7,37
НСР05              0,04                           0,02                           0,37
Звено севооборота с подсолнечником
Рис           1,33±0,02     2,75      2,50±0,07     5,36      46,81±1,14						4,89
Рис           1,35±0,04     5,31      2,51±0,10     7,96      46,30±1,07						4,60
Подсолнечник 1,21±0,03   4,72      2,40±0,11     9,13      49,58±1,93						7,79
Рис           1,26±0,06     9,21      2,43±0,05     4,07      46,88±1,30						5,55
НСР05              0,02                           0,03                           0,41

 

При внедрении в рисовый севооборот суходольных культур в почве начинали преобладать аэробные процессы, в результате фракции перераспределялись за счет уменьшения пылеватых частиц и увеличения доли агрономически ценных агрегатов (0,25-10,0 мм). Так, в период вегетации ярового рапса отмечен значительный рост корневой системы, при этом формировался достаточно плотный травостой. В этих условиях плотность сложения почвы уменьшалась, а количество наиболее агрономически ценных агрегатов почвы (0,25-10 мм) напротив существенно возрастало на 9,95-16,04%. Коэффициент структурности увеличивался на 0,54-0,77 по сравнению с исходными данными. Интенсификация восстановительных процессов поч- вы на рисовых полях – необходимое условие мобилизации плодородия и улучшения питания риса, реализация которых возможна только при обеспечении их энергетическим мате- риалом. Полевые исследования по изучению влияния корневой системы горчицы сарептской и ярового рапса на накопление органической массы в почве показали, что количество корневой массы варьирует в зависимости от уровня минерального питания и нормы высева. Обработка экспериментальных данных позволила разработать модели нелинейной регрессионной зависимости накопления растительных остатков этих культур от дозы внесения минеральных удобрений и нормы высева (рис.2).

 

Рис. 2. Модели зависимости накопления растительных остатков горчицы сарептской (а) и ярового рапса (б) от уровня минерального питания и нормы высева семян.

 

Уравнение первой модели имеет вид:

z = 0,695 - 0,005x + 0,978y + 4,031e + 0,0001x2 + 0,0016xy - 0,137y2,      (1)

где, z – растительные остатки, т/га; x – доза минеральных удобрений, кг д.в./га;

y – норма высева семян, млн шт./га.

Модель нелинейной зависимости описывается следующим уравнением:

z = 0,098 - 0,015x + 1,918y + 0,0002x2 + 0,0008xy - 0,383y2,      (2)

 

где, z – растительные остатки, т/га; x – доза азотных удобрений, кг д.в./га;

y – норма высева семян, млн шт./га.

 

Наибольшая масса корневых остатков горчицы сарептской – 2,74-3,21 т/га накапливалась в варианте с нормой высева семян 2,5-3,0 млн шт./га на фоне азотно- фосфорных удобрений в дозах N70-100P40-60 кг д.в./га, при этом на естественном фоне (без удобрений) масса корней была меньше на 21,1-36,4%. Развитие корневой системы ярового рапса также зависело от погодных условий, показателей водообеспеченности и агротехнических приемов. Наибольшее количество корневых и пожнивных остатков отмечено в варианте с азотным удобрением в дозе N120 кг д.в. /га. Таким образом, основная масса корней (>70%) накапливалась в пахотном (0-25 см) и подпахотном (25-40 см) горизонтах. При запахивании растительных остатков яро- вого рапса было некоторое разуплотнение почвы пахотного горизонта. Установлена линейная регрессионная зависимость снижения плотности пахотного слоя почвы в результате запахивания корневых и пожнивных остатков этой культуры. Математический анализ зависимости показал, что дополнительное поступление пожнивных и корневых остатков в количестве 1,96-4,14 т/га снижает плотность почвы на 1,5-7,5%.

Включение в рисовые севообороты сопутствующих культур способствовало более активному образованию гумуса. По данным агрохимического анализа почвенных образцов, после возделывания ярового рапса в корнеобитаемой зоне увеличивалось содержание легкодоступного азота на 12,2-14,5% по сравнению с исходным. По динамике содержания подвижного фосфора и обменного калия отмечена незначительная тенденция их повышения соответственно на 3,1-4,2 и 1,4-2,2%.

При выполнении баланса питательных элементов в звеньях рисового севооборота в расчетах мы использовали только экспериментальные данные, полученные в полевых опытах (табл. 2). При этом биологический баланс достаточно полно охватывает все статьи поступления питательных веществ, вовлекаемых в круговорот (удобрения, осадки, растительные остатки) и расход (вынос с урожаем, потери за счет эрозии, газообразные потери). Хозяйственный баланс основан на учете выноса питательных веществ с основной и побочной продукцией и их компенсации внесением минеральных и органических удобрений. Данные по структуре баланса азота, фосфора и калия в посевах ярового рапса и горчицы сарептской в рисовом севообороте показывают, что наиболее важной статьей прихода служат минеральные удобрения и растительные остатки.

 

Табл. 2. Баланс (кг/га) элементов питания в звеньях рисового севооборота

Питательный элемент	Приход				Расход			Баланс		Содержание в почве (0-0,4 м)		Изменение содержания в почве
	удобрения	осадки	растительные остатки		вынос с надземной массой	газообразные потери	эрозия	хозяйственный	биологический	исходное	после уборки урожая
Звено рисового севооборота рис–яровой рапс
N	120	5	96	130               10             1,5           -10,0         + 79,5						159	186	+ 27
Р2О5	-	-	67	65                 -              1,5          - 65,0          + 0,5						268	273	+ 5
К2О	-	5	72	78                 -               3            - 78,0          -1,0						1492	1503	+ 11
Звено рисового севооборота рис–горчица сарептская
N	100	5	87	140               10             1,5           -40,0          +40,5						190	219	+29
Р2О5	60	-	52	72                 -              1,5           -12,0          +38,5						151	189	+38
К2О	-	5	64	94                 -               3             -94,0          -28,0						2238	2214	-24

 

Величина поступления азота и калия из атмосферы с осадками на территории нашей страны составляет 5 кг/га [14]. При учете приходной части баланса включают поступление питательных веществ с семенами. Однако эта величина незначительна, так, с семенами ярового рапса поступает не более 0,253 кг/га азота, 0,042 – фосфора и 0,073 кг/га калия, поэтому в балансе питательных веществ ее не учитывали. Размер выноса азота, фосфора и калия подсчитывали на основе химического анализа в момент уборки урожая и величины урожая в пересчете на 1 га. Исследования Н.М. Варюшкиной [15] с использованием стабильного изотопа азота 15N показали, что потери азота за счет улетучивания газообразных соединений составляют 10-30% от количества внесенных удобрений. Потери в результате эрозии почв достигают для азота и фосфора 1,5-2 кг/га, для калия – 3-5 кг/га.

Хозяйственный баланс питательных веществ ярового рапса с учетом внесения только азотных удобрений отрицательный и составляет по азоту -10,0 кг/га, фосфору – -65,0 кг/га, калию – -78,0 кг/га. Но, как показали результаты учета фактически сложившихся приходных и расходных статей, в звене рисового севооборота рис – яровой рапс биологический баланс по всем питательным элементам – положительный: по азоту – 79,5 кг/га, фосфору – 0,5 кг/га, а по калию отмечено незначительное отклонение в сторону уменьшения – 1,0 кг/га. Это связано с пополнением органического вещества почвы из корневых и пожнивных остатков.

В наших опытах дозы азотно-фосфорных удобрений для получения запланированного урожая семян горчицы сарептской были рассчитаны на поддержание бездефицитного баланса. Расчетные данные по балансу азота и фосфора в звене рисового севооборота рис – горчица сарептская практически в полной мере подтверждают фактические изменения содержания этих элементов в почве. Разница между расчетными и фактическими  значениями  составляют  по   азоту 11,5 кг/га, фосфору 0,5 кг/га. Полученные фактические данные по содержанию обменного калия в звене рисового севооборота показывают, что без калийных удобрений складывается дефицитный баланс калия – 28 кг/га, поэтому рекомендуется вносить его в дозе 20-30 кг д.в./га.

Результаты полевых исследований показали, что общее количество растительных остатков люцерны посевной составляет в 1-й год жизни 0,56-0,76 т/га, во 2-й – 2,90-3,50 т/га, 3-й – 2,56-3,07 т/га. В целом за 3 года исследований с корневыми и поукосными остатками в почву поступало 14,6-14,8 т/га свежего органического вещества. Содержание гумуса в бурой полупустынной почве рисового севооборота после 3-летнего использования этой культуры возрастало в горизонте 0-0,3 м с 1,19 до 1,48-1,49%, в слое 0-0,2 м – с 1,24 до 1,52-1,54%.

Такое заметное обогащение почвы гумусом под многолетними травами за сравнительно короткий период объясняется их благоприятным действием и последействием. Безусловно, люцерна посевная, накапливая ценные  растительные  остатки,  –  основной источник

положительного баланса и синтеза в почве органического вещества. В то же время важны и специфические условия рисовых полей, в которых происходит гумификация органического вещества. Таким образом, запахивание растительных остатков сопутствующих культур рисового севооборота в поверхностный слой почв рисовых полей вызывает усиление ее биологи- ческой активности, повышает доступность растениям риса основных элементов питания, улучшает условия их поглощения и способствует оструктуриванию пахотного слоя.

На формирование структуры бурых тяжелосуглинистых почв рисовых полей и агрономически ценных ее агрегатов большое влияние оказывает корневая система люцерны посевной, которая в процессе вегетации способствует разуплотнению пахотного и подпахотного слоев почвы. За 3 года ее вегетации в структуре почвы преобладали агрономически ценные частицы с малым количеством пыли и очень высокой водопрочностью. С корневыми и пожнивными остатками рапса ярового и горчицы сарептской поступало до 4,2 т/га органической биомассы, что обеспечивает повышение содержания питательных веществ: азота – на 87-96 кг/га, фосфора – на 52-67 кг/га, калия – на 64-72 кг/га. Запахивание растительных остатков позволяет увеличить содержание гумуса на 15-18%. Улучшается структура и водно-физические свойства почвы: коэффициент структурности почвы возрос с 0,81 до 1,72, а плотность сложения уменьшилась с 1,32 до 1,23 т/м3. Возделывание сопутствующих культур в рисовом севообороте положительно влияет на показатели плодородия бурой полу-пустынной почвы.

About the authors

E. B. Dedova

All-Russian Research Institute for Hydraulic Engineering and Land Reclamation (VNIIGiM)

Author for correspondence.
Email: kf_vniigim@mail.ru

доктор сельскохозяйственных наук

Russian Federation, 44/2, Bolshaya Akademicheskaya street, Moscow, 127550

G. N. Konieva

All-Russian Research Institute for Hydraulic Engineering and Land Reclamation (VNIIGiM)

Email: kf_vniigim@mail.ru

кандидат сельскохозяйственных наук

Russian Federation, 44/2, Bolshaya Akademicheskaya street, Moscow, 127550

References

Supplementary files