Агроэкологическая оценка почв рисовых севооборотов Сарпинской низменности
- Авторы: Дедова Э.Б.1, Кониева Г.Н.1
-
Учреждения:
- Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова"
- Выпуск: № 1 (2019)
- Страницы: 34-39
- Раздел: Почвоведение
- URL: https://journals.eco-vector.com/2500-2627/article/view/11293
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2500-26272019134-39
- ID: 11293
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Изучали фитомелиоративные свойства сопутствующих культур рисовых севооборотов и степень их влияния на показатели плодородия почв рисовых полей. Экспериментальные исследования проведены на рисовых чеках, расположенных в зоне деятельности Сарпинской обводнительно-оросительной системы Республики Калмыкия, водоисточником которой является р. Волга. Почвенный покров рисовых полей представлен солонцеватыми светлокаштановыми и бурыми полупустынными почвами в комплексе с солонцами. Для диверсификации в рисовые деградированные агроландшафты изучали влияние фитомелиорантов на плодородие почв рисовых полей. Выявлено, что для улучшения их мелиоративного состояния и повышения плодородия следует предусматривать выращивание сопутствующих культур рисового севооборота (яровой рапс, горчица сарептская, подсолнечник, люцерна посевная) с использованием остаточных после риса запасов влаги. Выполнена агроэкологическая оценка почв рисовых севооборотов, которая показала эффективность мелиорирующего воздействия культур-мелиорантов: обогащение почвы органическим веществом за счет дополнительного поступления в почву растительных остатков, повышение ее биологической активности, улучшение агрофизических и агрогидрологических свойств.
Полный текст
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.
Об авторах
Э. Б. Дедова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова"
Автор, ответственный за переписку.
Email: kf_vniigim@mail.ru
доктор сельскохозяйственных наук
Россия, 127550, г. Москва, ул. Б. Академическая, д.44, к.2Г. Н. Кониева
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова"
Email: kf_vniigim@mail.ru
кандидат сельскохозяйственных наук
Россия, 127550, г. Москва, ул. Б. Академическая, д.44, к.2Список литературы
- Бородычев В.В., Дедова Э.Б., Адьяев С.Б., Кониева Г.Н., Ниджляева И.А. Адаптивные технологии возделывания сопутствующих культур рисовых севооборотов Сарпинской низменности / Монография. – Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2012 – 224 с.
- Яковлева Л.Т. Агромелиоративная эффективность сопутствующих культур рисового севооборота в условиях Сарпинской низменности / Канд. дисс. – Волгоград, 1973. – 180 с.
- Дубенок Н.Н., Заяц О.А., Стрижакова Е.А. Минеральное питание гречихи как фактор эффективного использования влаги в рисовых чеках // Плодородие. 2016. – № 1(88). – С. 38-40.
- Щащенко В.Ф., Нестеренко В.Т. Люцерна и промежуточные культуры в рисовых севооборотах Краснодар: Кн. изд-во, 1980. – 114 с.
- Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв / 3-е изд. – М.: Агропромиздат, 1986. – 416 с.
- Воеводина Л.А. Структурное состояние черноземов обыкновенных в орошаемых и неорошаемых условиях // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. – 2016. - № 2(22). – С. 41–55. – Режим доступа: http:rosniipmsm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec294-field6.pdf.
- Щедрин В.Н., Васильев С.М. Теория и практика альтернативных видов орошения черноземов юга Европейской территории России. – Новочеркасск: Лик, 2011. – 435 с.
- Дедова Э.Б., Адьяев С.Б. Мелиорирующая роль сопутствующих культур рисовых севооборотов Калмыкии // Плодородие – 2007. – №4 (37). – С 44-45.
- Бородычев В.В., Дубина Е.А. Эффективность использования влагозапасов посевами ярового рыжика в рисовых чеках // Природообустройство. – 2011. – №1. – С. 49-53.
- Кониева Г.Н., Смыков А.В., Оконов М.М., Дедова Э.Б. Опыт возделывания сопутствующих культур в рисовых севооборотах «Харада».// Сб.науч. тр. молодых ученых, аспирантов студентов Калмыцкого государственного университета. – Элиста, 2004. – С. 32-33.
- Мелихов В.В., Попов А.В. Технология возделывания сафлора красильного в рисовых агромелио-ландшафтах Сарпинской низменности // Российская сельскохозяйственная наука. – 2017.№2 – С. 21-25.
- Дедова Э.Б., Сазанов М.А., Сазанова В.А. Агромелиоративная роль подсолнечника в рисовых севооборотах Калмыкии / Материалы международной научно-практической конференции «Научнопрактические аспекты технологий возделывания и переработки масличных культур» – Рязань, 2013. – С. 115-117.
- Шуравилин А.В., Дедова Э.Б., Адьяев С.Б., Ниджляева И.А. Агромелиоративная оценка ярового рапса как предшественника основной культуры рисового севооборота // Агро XXI.– 2011.– №4-6. – С. 32-34.
- Юркин С.Н. Баланс азота, фосфора, калия в условиях интенсификации земледелия. – М., 1975. – 106 с.
- Варюшкина Н.М. Сравнительное изучение превращения азота бесподстилочного навоза и сернокислого аммония // Агрохимия.– 1974. – № 10. – С. 16-23.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)