Экономическая эффективность повышения плодородия солонцеватых тёмно-каштановых почв

Экономическая эффективность повышения плодородия солонцеватых тёмно-каштановых почв

А.М. Марс, к.с.-х.н, Уральская сельскохозяйственная опытная станция

В Западно-Казахстанской области, являющейся основным производственным регионом республики, периодически наблюдаются почвенные и атмосферные засухи, приводящие к дефициту кормов. Кроме того, наличие большой площади солонцеватых почв и солонцов усиливает отрицательное влияние засушливого климата на производство кормов [1, 2, 3]. Теоретическое обоснование и разработка агроприёмов, повышающих производство кормов в условиях систематического проявления дефицита осадков, а следовательно, и почвенной влаги на малоплодородных степных солонцах и сильносолонцеватых каштановых почвах, — важная задача науки и практики [4].

Уменьшить дефицит кормов в северной части Прикаспийской низменности возможно только при подборе наиболее продуктивных засухоустойчивых сельскохозяйственных культур, пригодных для выращивания на солонцах и солонцеватых почвах, оказывающих мелиорирующее действие на солонцеватые горизонты [5, 6, 7, 8].

Экспериментальная работа прошла проверку в степной зоне на богаре в пределах полей ТОО Агрофирмы «Асан» Зеленовского района Западно-Казахстанской области. Исследования проводились в стационарном полевом опыте по заданной программе на тёмно-каштановых почвах с различной степенью солонцеватости в течение 2000—2008 гг. Выполнение предусмотренных задач исследований осуществлялось по следующим схемам полевых опытов.

В течение четырёх лет проводился анализ агрохимических и агрофизических свойств почвы различной степени осолонцевания. Для выявления влияния степени осолонцевания тёмно-каштановых почв на урожайность сельскохозяйственных культур высевались житняк широкополосый, суданская трава и донник жёлтый. Изучение влияния житняка и донника как фитомелиорантов осуществлялось на тех же почвах (опыт второй).

На тех же почвах изучалось влияние внесения половинной и полной дозы гипса при химической мелиорации солонцов на свойства почвы, урожайность сена сельскохозяйственных культур (опыт третий). Для выявления наиболее эффективных мелиорантов для улучшения солонцовых

почв изучалось действие ряда веществ (гипса, фосфогипса, навоза и их сочетания).

Повторность 3-кратная. Площадь делянки 500 м2. Расположение делянок рендомизиро-ванное. Методика исследований общепринятая.

Слабосолонцеватые почвы имеют соотношения 6,0—9,0%; среднесолонцеватые — 10,0—15,0%; сильносолонцеватые — 16,0—22,0%; солонцы

— 23—40%. Каждая группа почв по данной классификации отличается агрофизическими и агрохимическими свойствами и требует дифференцированного подхода к их улучшению. Выявлено, что различные степени осолонцевания тёмно-каштановых почв и солонцы по-разному влияли на величину урожайности сельскохозяйственных культур.

Слабая солонцеватость снижала урожайность яровой пшеницы на 46%, а житняка, суданской травы и донника — на 24,3—28,9%. Средняя со-лонцеватость уменьшала урожайность яровой пшеницы на 60%, остальных культур — на 50,0 и 58,8%. Сильная солонцеватость приводила к падению урожайности яровой пшеницы на 88,6%, суданской травы — на 80,0%; житняка — на 74,1%; донника — на 75,8%. На солонцах яровая пшеница вообще не сформировала урожайность зерна, житняк снизил урожайность на 90,6%; суданская трава — на 93,3%; донник — на 89,4%. Наиболее устойчивыми к солонцам культурами оказались житняк и донник.

Посевы житняка в течение четырёх лет снижали содержание обменного натрия при слабой степени солонцевания почвы в 1,6—2,4 раза, при средней степени — в 1,4—1,5 раза, при сильной степени осолонцевания — в 1,4—1,7 раза и на солонцах — в 2,0—2,3 раза. Содержание обменного кальция возросло в первом случае на 3,0—6,8%; на других вариантах — соответственно на 6,0—9,7;

7,0—12,9 и 4,3—12,8%. Посевы житняка заметно снижали степень осолонцевания почвы.

Снижение степени осолонцевания почвы в посевах житняка улучшало их агрофизические свойства. Плотность почвы снижалась на 0,03—0,07 г/см3. Общая пористость возрастала на 6,1—11,8%, водопроницаемость — на 54—100 мм/час.

Под действием житняка улучшался водный режим почвы. Запас доступной влаги в солонцах увеличивался на 7 мм. Улучшалось использование продуктивной влаги. Коэффициент водопотре-бления снижался на четвёртый год жизни житняка при слабой степени осолонцевания на 36,0%;

при средней степени — на 28,9%; при сильной степени — на 19,4% и на солонцах — на 13,8%.

Урожайность житняка возрастала по мере улучшения солонцеватых почв. На четвёртый год жизни урожайность житняка возросла на 4,5—6,2%, что статистически достоверно. Следует отметить высокую фитомелиоративную способность житняка только при слабой и средней солонцеватости почвы.

Аналогично житняку отмечено воздействие на солонцеватые почвы донника. Донник снижал содержание обменного натрия в 1,5—2,5 раза и повышал долю обменного кальция на 4,1—7,0%. Плотность почвы после донника уменьшалась на 0,04—0,14 г/см3. При этом общая пористость возрастала на 3,5—5,2%, а водопроницаемость повышалась в 2—3 раза. Запасы продуктивной влаги после донника в метровом слое почвы увеличивались на 11,3—22,6 мм. Донник более эффективно, чем житняк, оказывал фитомелиоративное действие на солонцеватость почвы. Под влиянием химических мелиорантов улучшался состав обменных оснований солонцовых почв и солонцов. Внесение гипса снижало количество поглощенного натрия в 2,0—4,2 раза. В сильносолонцеватых почвах содержание обменного кальция возрастало на 6,1—13,8%. В среднесолонцеватых почвах внесение гипса снизило количество обменного натрия в 5—8 раз, а в солонцах — в 6—7 раз. Содержание обменного кальция увеличивалось на 19,5—35,5 и 28,8%.

Под действием гипса улучшались агрофизические свойства почвы. Плотность почвы солонцеватых почв снижалась на 0,04—0,10 г/см3,

или на 3,1—7,8%. Пористость возрастала в пахотном слое на 2,2—2,7%. Водопроницаемость слабосолонцеватых почв увеличивалась на 39,5%; сильносолонцеватых почв и солонцов — в 6 раз. При внесении гипса повышалось содержание азота, фосфора и калия в почве. Количество фосфора и калия возрастало в 1,5—3,0 раза.

Использование гипса в качестве химического мелиоранта улучшало водный режим почвы. Повышалась влажность почвы в посевах житняка в метровом слое почвы на 5,9—9,5% НВ в первом году жизни и на 9,9—20,0% НВ на третьем году жизни. Под суданской травой влажность возросла на 2,8—23,0%. Запасы влаги в метровом слое под житняком возрастали под влиянием гипса на 27,3—41,1 мм. При этом влага использовалась более продуктивно при внесении полной нормы гипса. Коэффициент водопотребления житняка снижался на 5,4—14,7%, у суданской травы — на 15,6—16,8%. Внесение половинной дозы гипса повышало урожайность житняка в среднем за годы исследований на 7,0%; полной дозы — на 15,8% на слабосолонцеватых почвах; на сильносолонцеватых почвах — на 20,5—35,9%. Гипсование солонцов повысило урожайность сена житняка в 3,3—3,7 раза. Суданская трава повышала урожайность сена соответственно на 6,8-13,6; 8,7-17,4 и 38,5-115,4%.

При применении мелиоративных обработок в пахотном слое плотность почвы снижалась на

0,07 г/см3 после вспашки; на 0,16 г/см3 — после комбинированной обработки и на 0,09 г/см 3 — после плоскорезной. Пористость повышалась на

6,0—8,7%. Количество водопрочных агрегатов

1. Экономическая эффективность выращивания сельскохозяйственных культур при использовании различных мелиорантов

Варианты опыта Урожай- ность, т/га Стоимость продукции 1 га, тыс. руб. Затраты на 1 га, тыс. руб. Дополнительный чистый доход с 1 га, тыс. руб. Себестоимость 1 т зерна, тыс. руб. Уровень рентабельности, %

Вико-овёс

Солонец без внесения мелиорантов 6,4 3,84 4,00 -0,16 0,63 -4

Гипс (3 т) + фосфогипс (9 т) 8,9 5,34 5,20 0,14 0,58 3

Гипс (6 т) + фосфогипс (6 т) 9,3 5,58 5,30 0,28 0,56 5

Гипс 10,6 6,36 5,76 0,60 0,54 10

Навоз 11,6 6,96 5,60 1,36 0,43 24

Озимая пшеница

Солонец без внесения мелиорантов 1,20 4,80 4,10 0,17 3,47 17

Гипс (3 т) + фосфогипс (9 т) 1,67 6,68 5,22 1,46 3,12 28

Гипс (6 т) + фосфогипс (6 т) 1,82 7,28 5,58 1,70 3,06 30

Гипс 2,00 8,00 5,90 2,10 2,95 36

Навоз 2,43 9,72 6,20 3,52 2,55 56

Суданская трава

Солонец без внесения мелиорантов 10,7 5,35 4,30 1,05 0,40 24

Гипс (3 т) + фосфогипс (9 т) 16,8 8,42 5,90 2,52 0,35 43

Гипс (6 т) + фосфогипс (6 т) 20,4 10,20 6,67 3,53 0,33 52

Гипс 21,7 10,85 7,01 3,84 0,32 55

Навоз 23,1 11,55 7,00 4,55 0,30 65

возрастало в слое 0—20 см на 2,6; 10,0 и 14,7%. Водопроницаемость возрастала в 3—5 раз.

При применении мелиоративных обработок почвы урожайность зерна ячменя возрастала на 39,1—57,9%; яровой пшеницы — в 2 раза; суданской травы на сено — в 3,2—3,7 раза по сравнению со вспашкой. Использование различных мелиорантов (гипса, сочетания гипса и фосфогипса, навоза) показало преимущество гипсования почвы и внесения навоза. Внесение гипса больше других химических мелиорантов повышало содержание гумуса в почве. Количество обменного натрия снижалось почти в 5 раз, обменного кальция возрастало на 13,9%. Содержание нитратного азота увеличивалось в пахотном слое на 1,07 мг на 100 г почвы; доступного фосфора — на 0,6 мг; калия — на 1,2 мг на 100 г почвы. Плотность почвы снижалась на 0,14 г/см3, пористость возрастала на 7,0%. По всем показателям внесение гипса уступало только применению навоза. Урожайность вико-овса на зелёную массу увеличивалась на 65,6%; озимой пшеницы — на 66,7%; суданской травы

— в 2 раза (табл. 1).

Наиболее экономически выгодно было использовать безотвальную обработку почвы со щелеванием. На этом варианте получен наибольший доход и наивысший уровень рентабельности. Последний составил у яровой пшеницы 11%; у ячменя — 42%; у суданской травы — 43,0%. Возделывание этих культур на фоне обычной

вспашки было убыточным. Внесение смеси гипса и фосфогипса (1:1) имело наименьший чистый доход и уровень рентабельности по всем культурам. У вико-овса рентабельность на этом варианте не превышала 5,0%. У озимой пшеницы наибольший уровень рентабельности

— установлен на вариантах с внесением гипса и навоза — 30% и у суданской травы — 52%. При внесении чистого гипса уровень рентабельности возрос соответственно до 10; 36 и 55%, а при внесении навоза — до 24; 56 и 65%. Наивысший уровень рентабельности был отмечен на вариантах с внесением гипса и навоза. Исследование на эффективность снижения нормы внесения чистого гипса показало, что при возделывании житняка на солонцеватых тёмно-каштановых почвах уровень рентабельности был одинаков на вариантах с половинной и полной дозой химического мелиоранта (табл. 2).

Уровень рентабельности на вариантах с половинной дозой составил 21%, а с полной дозой

— 19%, на солонцах внесение половинной дозы имело уровень рентабельности в 2 раза выше, чем на варианте с полной дозой.

Такое явление можно объяснить фитомелиоративным действием житняка. Поэтому можно рекомендовать внесение гипса половинной дозой под посев житняка как на солонцеватых тёмно-каштановых почвах, так и на солонцах.

Аналогичная картина выявилась при внесении гипса под суданскую траву. Показатели эконо-

2. Экономическая эффективность внесения гипса как химического мелиоранта при возделывании житняка на сено

Стоимость Затраты Дополнительный Себестоимость Уровень

Варианты опыта продукции на 1 га, чистый доход 1 т сена, рентабель-

1 га, тыс. руб. тыс. руб. с 1 га, тыс. руб. тыс. руб. ности, %

Без внесения гипса:

солонцеватые почвы 1,73 1,47 0,24 1,24 13

солонцы 1,66 1,47 0,19 1,27 12

Внесение половинной дозы гипса:

солонцеватые почвы 2,25 1,86 0,39 1,24 21

солонцы 2,61 1,86 0,75 1,27 40

Внесение полной дозы гипса:

солонцеватые почвы 2,66 2,24 0,42 1,43 19

солонцы 2,68 2,24 0,44 1,47 20

3. Экономическая эффективность внесения гипса как химического мелиоранта при возделывании суданской травы на сено

Стоимость Затраты Дополнительный Себестоимость Уровень

Варианты опыта продукции на 1 га, чистый доход 1 т сена, рентабель-

1 га, тыс. руб. тыс. руб. с 1 га, тыс. руб. тыс. руб. ности, %

Без внесения гипса:

солонцеватые почвы 1,89 1,71 0,18 1,33 10

солонцы 1,86 1,71 0,15 1,48 8

Внесение половинной дозы гипса:

солонцеватые почвы 2,22 2,02 0,20 1,36 10

солонцы 2,33 0,02 0,31 1,30 15

Внесение полной дозы гипса:

солонцеватые почвы 2,38 2,21 1,17 1,29 8

солонцы 2,57 2,21 0,36 1,29 16

мической эффективности при возделывании суданской травы были заметно ниже, чем при возделывании житняка (табл. 3).

Даные таблицы 3 можно объяснить более низкой фитомелиоративной способностью этой культуры. При внесении половинной дозы гипса уровень рентабельности колебался в пределах 10—15%, а полной дозы — 8—16%. На солонцах уровень рентабельности был несколько выше, чем на солонцеватых тёмно-каштановых почвах. При возделывании суданской травы и других устойчивых к солонцам культур можно ограничиться половинной дозой гипса, рассчитанной по объёму замещения обменного натрия. Как устойчивую к солонцам и засухоустойчивую культуру житняк можно использовать для рас-солонцевания солонцеватых почв и солонцов в условиях засушливого степного климата.

За четыре года произрастания житняк как многолетняя трава способствовал улучшению водно-физических свойств почвы, снижению содержания обменного натрия и повышал урожайность по годам жизни.

Вследствие этого повышался из года в год дополнительный чистый доход и уровень рента-

бельности. Наиболее эффективно шло рассолон-цевание на слабосолонцеватых и среднесолонцеватых почвах. Здесь уровень рентабельности на 4-й год жизни житняка возрастал по сравнению с первым на 10 и 7% (табл. 4).

Отмечено меньшее увеличение рентабельности на сильносолонцеватых почвах и солонцах. Здесь различие первого и четвертого годов не превышало 3—5%. Видимо, следует рекомендовать использование житняка как фитомелиоранта на слабосолонцеватых и среднесолонцеватых тёмно-каштановых почвах.

Несколько иная закономерность отмечена в посевах донника. На четвертый год после посева донника, после отмирания его корневой системы, почва заметно улучшает водно-физические свойства и повышает урожайность последующей культуры. Донник был посеян под покров овса, на четвёртый год также был посеян овес. Урожайность овса возросла. Отсюда, увеличились чистый доход и уровень рентабельности (табл. 5).

На слабосолонцеватых почвах на 4-й год после посева донника уровень рентабельности овса возрос на 15%; на среднесолонцеватых почвах

4. Экономическая эффективность применения житняка как фитомелиоранта для повышения плодородия солонцеватых почв

Варианты опыта Стоимость продукции 1 га, тыс. руб. Затраты на 1 га, тыс. руб. Дополнительный чистый доход с 1 га, тыс. руб. Себестоимость 1 т сена, тыс. руб. Уровень рентабельности, %

Слабосолонцеватые почвы:

1-й год жизни 2,43 1,51 0,92 0,93 61

4-й год жизни 2,58 1,51 1,07 0,88 71

Среднесолонцеватые почвы:

1-й год жизни 2,26 1,50 0,76 0,99 51

4-й год жизни 2,37 1,50 0,87 0,94 58

Сильносолонцеватые почвы:

1-й год жизни 2,04 1,48 0,56 1,09 38

4-й год жизни 2,12 1,48 0,64 1,05 43

Солонцы средние степные:

1-й год жизни 1,91 1,46 0,45 1,15 31

4-й год жизни 1,95 1,46 0,49 1,12 34

5. Экономическая эффективность применения донника как фитомелиоранта для улучшения плодородия солонцеватых почв

Варианты опыта Стоимость продукции 1 га, тыс. руб. Затраты на 1 га, тыс. руб. Дополнительный чистый доход с 1 га, тыс. руб. Себестоимость 1 т сена, тыс. руб. Уровень рентабельности, %

Слабосолонцеватые почвы:

1-й год жизни 2,27 1,52 0,75 1,00 49

4-й год жизни 2,49 1,52 0,97 0,92 64

Среднесолонцеватые почвы:

1-й год жизни 2,00 1,48 0,52 1,11 35

4-й год жизни 2,48 1,48 1,00 0,90 67

Сильносолонцеватые почвы:

1-й год жизни 1,74 1,45 0,29 1,25 20

4-й год жизни 2,12 1,45 0,95 0,91 66

Солонцы средние степные:

1-й год жизни 1,61 1,40 0,21 1,31 15

4-й год жизни 2,25 1,40 0,85 0,93 61

— на 32%; на сильносолонцеватых почвах — на 46% и на солонцах — на 46%.

Увеличение уровня рентабельности говорит о высокой фитомелиоративной способности донника, который можно использовать в качестве фитомелиоранта на всех солонцеватых почвах и даже на солонцах без дополнительного внесения химических мелиорантов. Из механических способов обработки почвы наиболее экономически эффективно было использование для улучшения свойств солонцовых почв и солонцов безотвальное глубокое рыхление в сочетании со щелева-нием до 0,5—0,6 м. Уровень рентабельности на этом варианте не опускался ниже 42—43%. Более рентабельным из химических мелиорантов был гипс в чистом виде, из биомелиорантов — навоз. Уровень рентабельности составлял в этом случае 36—55 и 56—65%. Полная доза гипса не уступала половинной по экономической эффективности как на посевах житняка, так и на посевах суданской травы. Высокая рентабельность использования житняка как фитомелиоранта отмечена на слабо-, средне- и сильносолонцеватых почвах. Уровень рентабельности равнялся 17; 58 и 43% соответственно. Донник превосходил по фитомелиоративной способности житняк. При четырёхлетнем мелиоративном периоде на всех видах солонцеватых почв, включая и солонцы, уровень рентабельности составлял 61—67%.

В ходе исследования мы пришли к следующим выводам.

1. Классификацию степени солонцеватости тёмно-каштановых почв рекомендуется проводить по соотношению обменного кальция

— обменного натрия. К слабосолонцеватым тёмно-каштановым почвам следует отнести почвы с отношением 6,0—9,0%; к среднесолонцеватым — 10,0—15,0%; к сильносолонцеватым

— 16,0—22,0%; к солонцам — 23—40% и более.

2. При механической обработке почвы для улучшения свойств солонцеватых почв и солонцов рекомендуется плоскорезное глубокое рыхление в сочетании со щелеванием до 50—60 см глубиной.

3. Из химических мелиорантов лучше применять гипс, так как он заметно превосходит совместное использование его с фосфогипсом. Навоз в качестве мелиоранта использовать нерационально из-за его дефицита, дороговизны транспортировки и трудоёмкости внесения.

4. При улучшении свойств солонцовых почв и солонцов следует рекомендовать внесение половинной дозы гипса, рассчитанной по замещению обменного натрия, под посев житняка как фитомелиоранта и полной дозы при возделывании суданской травы, вико-овса и других культур.

5. Житняк как фитомелиорант можно использовать при длительности его возделывания не менее 4-х лет только на слабосолонцеватых и среднесолонцеватых почвах. На солонцах эффективно использовать его в сочетании с половинной дозой гипса.

6. Донник в качестве фитомелиоранта можно применять на всех видах по степени солонце-ватости почв без химических мелиорантов, но с учётом мелиоративного периода не менее 4-х лет и посеве его под покров однолетних трав.

Литература

1. Агаев Б.М., Смирнова А.М. К вопросу мобилизации вну-трипочвенного кальция при мелиорации солонцов // Тезисы докладов 3-й научно-производственной конференции по проектированию, строительству и эксплуатации оросительных систем в Поволжье. Волгоград, 1976. С. 175—177.

2. Айтуев Ж.И. Житняк на Северо-Западе Казахстана // Вестник сельскохозяйственных наук Казахстана. 2004. № 12. С. 19—21.

3. Альжанов Б.С. Мелиорация солонцов в Западном Казахстане // Сб. научных работ к 100 летию ЗКГУ, 2004. С. 8—12.

4. Антипов-Каратаев И.Н., Зайцев А.А. Комплексный метод мелиорации солонцовых земель, зоны каштановых почв Поволжья // Проблемы почвоведения. М.: Изд-во АН СССР, 1946. Сб. 14. С. 29—68.

5. Аршавская В.Ф., Бойков В.И., Савченко Т.И. Использование фосфогипса на почвах с повышенной кислотностью: обзорная информация. М.: ВНИИТЭИагропром, 1992. 48 с.

6. Байтканов, К.А. Улучшение и освоение солонцов под кормовые культуры. Алма-Ата, 1973. С. 87—93.

7. Баранов А.И. Динамика основных химических процессов в солонцовых почвах при разных методах мелиорации // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2008. № 4. С. 24—26; Мукатанов А.Х., Харисов М.К., Янтурин С.И. Фитомелиорация солонцовых комплексов // Земледелие. 1996. № 6. С. 5.

8. Семендяева Н.В., Аверкина С.С. Длительное действие гипса на содержание натрия в солонцах северной лесостепи Западной Сибири // Агрохимия. 2009. № 4. С. 55—59.