СПОСОБ ФИТОМЕЛИОРАЦИИ ДЕГРАДИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ В РИСОВЫХ ЧЕКАХ
METHOD OF VEGETATIVE RECLAMATION OF DEGRADED LANDS IN RICE BAYS

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологиям ускоренного возврата в хозяйственный оборот орошаемых земель с высоким стоянием высокоминерализованной грунтовой воды.
6
Известен способ создания лесных полос на засоленных почвах посадкой крупномерных саженцев с комом земли, включающий в себя подготовку почвы и посадку, в котором с целью достижения ускорения агротехнического и защитного эффекта дается одногодичная подготовка почвы на глубину плодородного слоя, посев сидерата с последующим запахиванием, а посадка делается крупномерными саженцами с комом земли в открытые ямокопателями ямы, упакованные в металлические кожухи (RU, заявка №94039309/13. МПК  A01G 23/00. Способ создания лесных полос на засоленных почвах посадкой крупномерных саженцев с комом земли // А.Я.Самарцев. - заявлено 26.09.1994; опубликован 27.02.1998, Бюл. №6 // Изобретения. - 1998. - №6 - Н I. - С.8).
К недостаткам описанного способа применительно к решаемой нами проблеме - восстановление плодородия почвы в бросовых рисовых чеках со вторичным засолением и высоким уровнем стояния грунтовой воды - относится то, что несмотря на большие материальные и трудовые затраты не достигается решение указанной проблемы. Одним видом галофита невозможно снизить уровень грунтовой воды и уменьшить ее минерализацию.
7
Известен способ создания лакричных плантаций, включающий подготовку посадочного материала, посадку в предварительно подготовленные лунки и уход, в котором посадочный материал размещают в заполненные плодородной почвой индивидуальные капсулы без донной части, укореняют с помощью питательного раствора погружением 1/5-1/10 высоты капсулы до создания мощной сети сосущих корней из пазушных почек и появления 3-5 устойчивых листков, в предварительно подготовленные лунки устанавливают пластмассовые емкости, заполняют плодородной почвой, увлажняют и осуществляют посадку капсул с укоренившимся посадочным материалом, при достижении высоты надземных побегов до 0,2-0,5 м удаляют капсулы из пластмассовых емкостей, на третий год к концу активного вегетативного произрастания саженцев яросно подрезают боковые стенки пластмассовых емкостей, а уборку корневой массы лакрицы осуществляют на 7-8 годы жизни растений вместе с пластмассовыми емкостями; укоренение посадочного материала в заполненных плодородной почвой капсулах проводят при температуре питательного раствора выше 20°С; капсулы удаляют перемещением вверх вдоль вегетативных побегов лакрицы; в донной части пластмассовых емкостей выполняют кольцевые водосборы для накопления запасов влаги и круглое отверстие для проникновения корней посадочного материала в открытый грунт; лунки без предварительной подготовки почвы формируют диаметром 0,5-0,6 м на глубину 0,4-0,5 м с шагом в ряду не менее 1,5 м, причем ряды смещают друг от друга на ширину 2,1-2,8 м; уход за посадками включает поливы для поддержания влажности почвы в пластмассовой емкости в пределах 60-70% НВ (RU, патент №2160982. С1. МПК  А01В 79/02, A01G 1/00. Способ создания лакричных плантаций / А.В.Галда, A.M.Салдаев. Заявка №99117242/13; Заявлено 09.08.1999 г.; Опубл. 27.12.2000. Бюл. №36 // Изобретения. - 2000. - №36).
К недостаткам описанного способа фитомелиорации деградированных земель растениями солодки относится то, что для создания фитоценозов требуется частые поливы пресной водой техническими средствами, не предусмотренными для выполнения указанной операции.
6
Известен способ создания долговременных плантаций лакрицы Glycyrrhiza globra L. и Glycyrrhiza uralensis Fisch., включающий основную обработку почвы на глубину 27-30 см, поверхностную обработку почвы и выравнивание рельефа, подготовку посадочного материала в виде горизонтальных корневищ и вертикальных корней длиной 20-30 см в возрасте четырех-пяти лет, посадку и уход, в котором посадку корней и корневищ осуществляют широкорядным способом с шириной междурядий 0,6-0,7 м, при этом в рядах формируют лунки диаметром 0,2-0,3 м и глубиной до 0,3 м с шагом 0,6-0,7 м, перед посадкой вегетативные части посадочного материала связывают с одного конца в пучки с числом побегов больше трех, при этом связанный конец опускают на дно лунки, присыпают почвой, а верхние концы корневищ и корней отклоняют в радиальных направлениях с углом наклона вертикали не более 45-60°, затем лунки засыпают почвой, уплотняют и заравнивают; после появления 3-5 листочков на парциальных побегах проводят междурядные уходы в двух взаимно перпендикулярных направлениях (RU, патент №2118481. С1. МПК  А01В 79/02. Способ создания долговременных плантаций солодка - черенки лакрицы Glycyrrhiza glabra L. и Glycyrrhiza uralensis Fisch. / A.M.Салдаев, А.В.Колганов, B.B.Бородычев. - Заявка №97111654/13; Заявлено 10.07.1997; Опубл. 10.09.1998, Бюл. №25 // Изобретения. - 1998. - №25).
К недостатку описанного способа, принятого нами в качестве ближайшего аналога, относится ограниченная область применения.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - сокращение сроков восстановления плодородия почвы деградированных земель в бросовых рисовых чеках с высоким стоянием грунтовой воды и вторичным засолением пахотного горизонта.
Технический результат - снижение уровня грунтовой воды, ее степени минерализации и вынос солей с вегетативной массой солодки голой, пырея солончакового и топинамбура за пределы рисового чека.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе фитомелиорации деградированных земель в рисовых чеках, включающем основную обработку почвы на глубину 27-30 см, поверхностную обработку почвы, выравнивание рельефа, подготовку посадочного материала в виде черенков из корневищ солодки длиной 20-25 см четырех-пятилетнего возраста с 4-6 пазушными почками возобновления, формированию лунок с глубиной до 0,3 м, посадке и уходу, согласно изобретению каждой лунке придают форму усеченного конуса, широким основанием совмещенным с поверхностью почвы рисового чека, каждую лунку выполняют глубиной 25-30 см, с диаметрами малого 0,5-0,6 м и большого 1,2-1,5 м оснований, лунки на поверхности рисового чека размещают в шахматном порядке с удалением друг от друга на расстояние 2,4-3,2 м, в данной части лунки в радиальных направлениях укладывают 6-10 черенков из корневищ солодки, лунку заполняют субстратом, на глубине 12-14 см от верхнего основания лунки над черенками из корневищ солодки, укрытыми субстратом, укладывают 12-24 клубней топинамбура, большое основание лунки накрывают 12-24 дуговыми секторами из дернового слоя, насыщенного корнями и корневищами двух-трехлетнего возраста пырея солончакового толщиной дернины 6-8 см, поверхность дернового слоя с корневищами пырея солончакового накрывают слоем субстрата толщиной 2-6 см.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 схематично представлен рисовый чек с выполненными лунками, вид в плане.
На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, вертикальный разрез лунки в виде усеченного конуса с ярусно размещенными в субстрате черенками из корневищ солодки, клубнями топинамбура и дерниной с корнями и корневищами пырея солончакового. Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.
Способ фитомелиорации деградированных земель в рисовом чеке 1 (см. фиг.1) включает основную обработку почвы на глубину 27-30 см, поверхностную обработку почвы, выравнивание рельефа, подготовку посадочного материала в виде черенков 2 из корневищ солодки (фиг.2) длиной 20-25 см четырех-пятилетнего возраста с 4-6 пазушными почками возобновления, формирование лунок 3 с глубиной до 0,3 м, посадку и уход.
Основную обработку почвы в бросовым рисовом чеке выполняют навесными либо дисковыми, либо лемешно-отвальными плугами. Срок вспашки - конец августа-сентябрь месяц. Ей должна предшествовать операция по лущению стерни или дернины. Благодаря лущению и вспашке с оборотом пласта пожнивные остатки семена сорняков, падалица из семян риса, сорная растительность заделываются на дно борозды. Эти операции способствуют качественному выполнению последующих технологических операций.
Предлагаемый способ фитомелиорации бросовых рисовых чеков может быть реализован как в позднеосенний период, так и рано весной.
Для формирования устойчивых агрофитоценозов солодники голой, пырея солончакового и топинамбура на деградированных засоленных солонцовых почвах бросовых рисовых систем требуется тщательная поверхностная обработка почвы. В след за вспашкой в осенний период дисковыми боронами дискаторами крошат свальные гребни и выравнивают развальные борозды при смежных проходах пахотного агрегата. Культиваторами КСО-5 (КПС-4) в сцепке с зубовыми боронами БЗСС-1,0 рыхлят верхний слой почвы и ее выравнивают. Таким образом создается слой почвы 0-10 см с агрономически ценными почвенными фракциями. Необходимость тщательного выполнения этой операции будет разъяснена ниже.
2
2
3
1
1
Переоборудованным ямокопателем в агрегате с трактором МТ3-100 выполняют лунки 3. При выполнении углублений в пахотном слое каждой лунке 3 придают форму усеченного конуса высотой Н=0,25-0,30 м и диаметрами оснований d=0,5-0,6 м и D=1,2-1,5 м. При указанных размерах из лунки 3 вынимается почва объемом V=Hπ(d+D)/8=1,0386 м. Этот объем почвы распределяют вокруг лунки 3 толщиной h слоя 6 см (фиг.2) в виде кольца с диаметрами D=1,5 м и D=4,93 м (фиг.1).
3
Широким основанием лунка 3 совмещена с поверхностью рисового чека 1, образуя этим водосбор как в осенне-зимний период, так и при выпадении естественных осадков в теплый период года. Каждую лунку 3 выполняют глубиной Н=0,25-0,30 м. Диаметр в нижней части лунки 3 d=0,5-0,6 м, а наибольший диаметр основания лунки 3 D=1,2-1,5 м. Лунки 3 на поверхности рисового чека 1 размещают в шахматном порядке с удалением лунок 3 друг от друга на расстояние 2,4-3,2 м. Это позволяет объем вынутой почвы из лунки 3 более 1 м распределить между ними равномерным слоем толщиной в 6 см (фиг.1).
В донной части лунки 3 в радиальных направлениях укладывают 6-10 черенков 2 из корневищ солодки голой. Лунку 3 заполняют субстратом 4 толщиной 16…18 см. На глубине а=12-14 см от дневной поверхности на субстрат 4 укладывают 12-24 клубня 5 топинамбура. Клубни 5 диаметром 2,5…6,5 см укрывают субстратом 4 толщиной 4-6 см. Лунку 3 со стороны большого основания с диаметром D накрывают 12-24 дуговыми секторами 6 из дернового слоя, насыщенного корнями и корневищами пырея солончакового двух-трехлетнего возраста. Толщина t каждого сектора 6 равна 6-8 см. Поверхность секторов 6 из дернового слоя с корнями и корневищами пырея солончакового накрывают слоем субстрата 4 толщиной h=2-6 см. Таким образом на площади рисового чека 1 площадью 1 га создается 400 лунок с междурядьями 5 м и удалением в каждом ряду друг от друга на 5 м.
К одному из особенно перспективных видов галофитов-фитомелиорантов для эффективного и ускоренного освоения засоленных орошаемых земель относится совместное освоение бросовых деградированных земель растениями солодки голой, пырея солончакового и топинамбура. Каждое из названных растений мезогалофитов является культурой многоцелевого использования.
Солодка голая Glycyrrhiza glabra L. - многолетнее растение многоцелевого использования. В сельском хозяйстве используют вегетативную массу на корм, а семена - для воспроизводства сенокосов и создания плантаций культуры солодки. Корневая масса солодки голой (лакрица) является ценным техническим сырьем ряда отраслей промышленности - фармацевтической, парфюмерной, кондитерской, консервной, табачной, в цветной металлургии и т.д. Солодка является мезогалофитом. Она способна произрастать в условиях засоленных почв (содержание солей до 0,5%) и при высоком уровне стояния минерализованных грунтовых вод. Солодка в культуре очень требовательна к влаге и обеспечивает высокую продуктивность при подкормке минеральными удобрениями (N, P, K) и орошении. В условиях орошения на 3-й и 4-й годы жизни проективное покрытие составляет 80…90%. Для полива посевов семенами и посадок черенками из корневищ солодки можно использовать сбросные и дренажно-коллекторные воды. Объем последних на рисовых чеках очень велик и оставляет 25…30% от общей водоподачи. Уникальность солодки в качестве фитомелиоранта заключается также в долголетии (более 40 лет), высокой потенции вегетативного размножения, значительной продуктивности семян и ценного травяного корма с неплохой поедаемостью, непритязательностью к почвам и минеральному питанию, широкой амплитуде адаптивности к водным режимам почвогрунтов, возможности перенесения умеренного затопления и подтопления в поймах рек и лиманах. В силу своих биологических особенностей данная культура дает возможность рекультивировать деградированные орошаемые земли как посевом семян, так и высадкой черенков из корневищ 4-5-летнего возраста в зависимости от мелиоративного состояния мелиорируемого участка и др. условий. Солодка голая дает с каждого гектара до 6…8 т корня - сырца в качестве посадочного материала.
Топинамбур Helianthus tuberosus L. является клубненосным растением семейства астровые, или сложноцветковые Asteraceae, Compositae - многолетнее растение, способное размножаться как семенами, так и клубнями на концах столонов. Топинамбур выращивается как техническая, пищевая, кормовая, а в последнее время как лекарственная культура для фармацевтических целей. Топинамбур обладает высокой экологической устойчивостью, жаровыносливостью, засухоустойчивостью, холодостойкостью (при минусовых температурах в зимний период), устойчивостью к патогенам и с.-х. вредителям. Весной всходы топинамбура выносят заморозки до -4…-5°С, а осенью растения вегетируют до заморозков (-7…-8С) и выдерживают кратковременное похолодание (до -15С). Его клубни выдерживают замораживание до - 20°С, не теряя при этом посадочных качеств к размножению. В условиях полупустынной зоны Северного Прикаспия на светло-каштановых и бурых средне - и тяжелосуглинистых вторично засоленных почвах выдерживает хлоридно-сульфатное и сульфатное засоление (содержание водорастворимых солей в слое 0…1,0 м 0,671…1,019%) и высокий уровень залегания грунтовых вод (0,8…1,2 м).
Засухоустойчивость топинамбура сочетается с его способностью в период вегетации выдерживать повышенную влажность почвы, даже с полным кратковременным затоплением. В то же время избыточное увлажнение или близкое стояние грунтовых вод оказывают на растения отрицательное влияние и на сохранность клубней в осенне-зимний период (вымокание).
Топинамбур отличается высоким коэффициентом размножения. На одном растении образуется до 40 клубней различной величины. Урожайность зеленой массы 35…60 т/га и клубней 20…60 т/га.
Топинамбур отличается ветвистостью и высокими стеблями, достигая высоты 2,5…2,8 м в условиях аридного климата. Листья крупные, их число на одном растении достигает до 200 штук. Клубни белые с фиолетовым оттенком, грушевидной формы, часто с мелкими клубнями диаметром 2-3 см.
У топинамбура имеется несколько селекционных местных сортов: Находка, Скороспелка, Белая урожайная, Вадим, Киевская белая, Волжская 2, Ленинградская и др.
1
Пырей солончаковый - высокозимостойкая, холодостойкая, засухоустойчивая, удовлетворительно отрастающая после скашивания и стравливания культура. Он выдерживает сульфатное и хлоридное засоление до 2%, подтопление минерализованными водами до 0,8…0,9 м и затопление до 3 месяцев. Проективное покрытие культуры в 1-й год жизни 60…70%; 2-й и 3-й годы жизни 80…100%; 4-и и 5-й годы до 80-90%, в шестой год - 80…90%; на седьмой год не более 70…90%. Это позволяет пырею и почве под ним противостоять различным эрозионным процессам. Пырей солончаковый проявляет своеобразные свойства соленепроницаемости, характерные для некоторых галофитов. Пырей отличается высокой продуктивностью зеленой массы и семян по сравнению с кострецом безостым и житняком. Урожайность пырея солончакового достигает 33,0…38,5 т/га, сена 6,5…12,0 т/га и семян до 0,3…0,8 т/га. Пырей солончаковый отличается долголетием и, даже при интенсивном выпасе крупного и мелкого рогатого скота, устойчив к вытаптыванию (выбиванию) копытами животных за счет плотной дернины. Пырей сохраняется в травостое до 10 лет и более. Устойчив к болезням (септориозу, мучнистой росе, бурой ржавчине и др.) и с.-х. вредителям. Для удаления воздуха из пустот между черенками 2 солодки и субстракта 4, между клубнями 5, субстракта 4 и сегмента 6 дернового слоя пырея солончакового и сегментами 6 и субстрактом 4 в верхней части лунки 3 в кольцевую полость диаметром D и высотой h заполняют водой. При полностью впитавшейся воде в субстракт 4 поверхность лунки 3 рыхлят. Первыми на поверхность лунки 3 - стебли пырея ползучего. Высота растений достигает 60-120 см. Стебель гладкий. Листья зеленые. Колосок 5-10 цветковый. Зерновка - линейно-продолговатая длиной до 4 мм. Из корневищ и отрезков дернины в секторах 6 появляются новые стебли, которые затеняют поверхность лунки 3. Одновременно с этим из клубней 5 топинамбура развиваются стебли и корни. Стебли топинамбура пронизывают толщу дернины и разрезы между сегментами 6. Стебли топинамбура устремляются вверх и образуют верхний ярус растительности диаметром в комлевой части до 1 м и высотой от 1,5 до 2,3 м. Из пазушных почек черенков 2 появляются сначала корневые волоски, а только затем медленно начинают развиваться по одному-два вегетативных побега, которые устремляются вверх вдоль стеблей топинамбура.
3
3
Состояние бросового рисового чека по уровню стояния грунтовой воды, ее минерализации, содержания гумуса в слое 0-0,3 м, обеспечения макроэлементами питания N, P, K и плотности сложения показано в колонке 3 в ниже приведенной таблице. В этом же 2001 году выполнены совместные посадки в лунки 3 черенков 2 солодки, клубней 3 топинамбура и корневищ пырея солончакового в виде дерновых сегментов 6. Выполнение лунок 3 и большой открытой поверхности привело к подъему уровня грунтовой воды в период вегетации растений до отметки 0,65 м. Ее минерализация составила 17,1 г/л. За счет механической подготовки почвы и выполнения лунок 3 плотность сложения в слое 0-0,3 м с 1,52 т/м уменьшилась до 1,26 т/м. К первому году произрастания растений солодки голой, пырея солончакового и топинамбура проективное покрытие поверхности рисового чека не превышало 12%.
3
К концу третьего года произрастания пырея солончакового, ежегодно отрастающих растений солодки и топинамбура уровень грунтовой воды опустился до отметки 0,72 м при несущественном снижении ее минерализации (14,1 г/л). За счет пожнивных остатков, отмирающих корней топинамбура и пырея изменилось содержание гумуса в слое 0-0,3 м с 1,1 до 1,16%. Обеспеченность элементами питания почвы N, P, K осталась на прежнем уровне. Плотность сложения с 1,26 увеличилась до 1,41 т/м. За счет пырея ползучего увеличилось проективное покрытие до 30,6%. Урожайность вегетативной массы солодки составила 1,13 т/га зеленой массы, пырея солончакового - 12,6 т/га, а зеленой массы топинамбура достигла 21,3 т/га.
В 2004 году за счет интенсивного роста пырея солончакового и солодки голой уровень грунтовой воды опустился до отметки 0,83 м при существенном снижении минерализации - с 17,6 до 10,2 г/л. Вместе с вегетативной массой было удалено до 218 кг/га токсичных солей из корнеобитаемого горизонта. Заметно увеличилась урожайность зеленной массы солодки, топинамбура и пырея солончакового.
К осени 2005 года в наблюдаемом рисовом чеке за счет растений - фитомелиорантов уровень грунтовой воды снизился до отметки 1,13, а ее минерализация 8,6 г/л. Вынос токсичных солей с убранной зеленой массы составил 432 кг/га при урожайности зеленной массы солодки голой 18,42 т/га, пырея солончакового 20,6 т/га и топинамбура 32,6 т/га. При этом проективное покрытие рисового чека достигло 80,4%.
В 2006 году наблюдалось резкое снижение уровня грунтовой воды (1,47 м) и содержание солей в ней (7,2 г/л). В пахотном слое 0-0,3 м увеличилось содержание азота до 217,6 мг/кг почвы, фосфора - 80,3 мг/кг и калия до 280,6 мг/кг почвы. Вынос солей с зеленой массой мезогалофитов составил 336 кг/га при урожайности солодки, пырея и топинамбура 20,7; 24,2 и 40,3 т/га, соответственно. Проективное покрытие растениями - мелиорантами бросового рисового чека составило 90,6%.
Большая транспирация воды листьями и стеблями топинамбура, ежегодно произрастающая из клубней, стеблей и листьев солодки голой из карабаша, пырея ползучего из корневищ, снизила уровень грунтовой воды в 2007 году до отметки 1,62 м при ее минерализации 6,3 г/л.
3
Плотность сложения почвы не превышала 1,08 т/м в слое 0-0,3 м. Проективное покрытие рисового чека достигло 96,2%. С зеленой массой из корнеобитаемого горизонта удалено до 221 кг/га токсичных солей.
В 2008 году урожайность корневой массы солодки голой составила 8,97 т/га корня - сырца, а клубней топинамбура достигла 44,2 т/га. Вынос солей составил 106 кг/га. Уровень залегания грунтовой воды составил 1,83 м при ее минерализации 5,1 г/л.
Представленные сведения о заявленном способе фитомелиорации деградированных земель в бросовых рисовых чеках свидетельствуют о том, что на 6, 7 и 8 годы жизни растений мезогалофитов можно вводить рисовый чек в активный хозяйственный оборот путем интенсивного подавления жизнеспособности растений солодки голой и пырея солончакового (см. в табл.1).
Таблица 1
Эффективность фитомелиорации деградированных земель рисовых чеков растениями-мезогалофитами солодкой голой, пыреем ползучим и топинамбуром, выполненных совместными посадками в одни лунки черенков из корневищ солодки, клубнями топинамбура и дерниной из корней и корневищ пырея солончакового
№ п/п
Наименование показателей
Период наблюдений, годы
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
1
Уровень залегания грунтовой воды от поверхности чека, м
0,7
0,65
0,72
0,83
1,13
1,47
1,62
1,83
2
Минерализация грунтовой воды, г/л
17,6
17,1
14,1
10,2
8,6
7,2
6,3
5,1
3
Содержание гумуса в слое 0-0,3 м, %
1,1
1,08
1,16
1,21
2,26
1,27
1,26
1,29
4
Обеспеченность слоя 0-0,3 м азотом, мг/кг
33,9
34,0
41,2
46,3
211,7
217,6
318,2
340,1
5
Обеспеченность слоя 0-0,3 м фосфором, мг/кг
35,6
38,0
40,2
41,7
56,7
80,3
90,6
107,4
6
Обеспеченность слоя 0-0,3 м калием, мг/кг
340,8
350,1
340,1
330,2
300,5
280,6
270,1
260,2
7
Вынос солей с вегетативной массой, кг/га
-
-
-
218,0
432,0
336,0
221,0
106,0
8
Плотность сложения слоя почвы в слое 0-1,0 м, т/м<sup>3</sup>
1,52
1,26
1,41
1,48
1,32
1,26
1,08
1,15
9
Проективное покрытие, %
-
12,1
30,6
60,2
80,4
90,6
96,2
88,4
10
Урожайность вегетативной массы солодки, т/га
-
-
1,13
10,26
18,42
20,7
32,7
36,8
11
Урожайность корневой массы солодки, т/га
-
-
0,08
1,21
1,76
2,77
6,98
8,97
12
Урожайность пырея солончакового, т/га
-
-
12,6
19,2
20,6
24,2
32,0
33,6
13
Урожайность зеленной массы топинамбура, т/га
-
-
21,3
31,6
32,6
40,3
48,6
44,2
14
Урожайность клубней топинамбура, т/га
-
-
-
11,6
12,6
20,3
18,6
14,2