Использование житняка в качестве фитомелиоранта на солонцеватых тёмно-каштановых почвах

Использование житняка в качестве фитомелиоранта на солонцеватых тёмно-каштановых почвах

А.М. Марс, к.с.-х.н, Уральская сельскохозяйственная опытная станция»; Е.П. Денисов, д.с.-х.н, Саратовский ГАУ

В сухостепных районах аридного земледелия широкое распространение получило образование солонцов и солонцеватых почв. Солонцеватые почвы сильно уплотняются, приобретают слитность и склонность к коркообразованию, при этом растёт бесструктурность, глыбистость и ухудшаются водно-физические свойства почвы. Северные районы Прикаспийской низменности, где проводились опыты, расположены в зоне интенсивного развития животноводства. Здесь разводят крупный рогатый скот и овец. 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]. Повысить производство кормов в северной части Прикаспия возможно только при мелиорации солонцов с помощью фитомелиорантов [3, 4].

Экспериментальная работа прошла проверку в степной зоне на богаре в пределах полей ТОО Агрофирмы «Асан» Зеленовского района Западно-Казахстанской области. Среднее годовое количество осадков в полупустынной животноводческой зоне Западно-Казахстанской области составляет 210—250 мм. Исследования проводились в стационарном полевом опыте по заданной программе на тёмно-каштановых почвах с различной степенью солонцеватости в 2000—2008 гг.

Важную роль в мелиорации солонцов играют многолетние травы. Для определения влияния снижения степени осолонцевания тёмнокаштановых почв в качестве фитомелиоранта использовался житняк ширококолосый. Житняк возделывался в течение четырёх лет на различных по степени солонцеватости тёмно-каштановых почвах в сравнении с несолонцеватым фоном. В первую очередь необходимо отметить снижение солонцеватости под действием житняка как фитомелиоранта, увеличение количества обменного кальция и содержания натрия в почвенно-поглощающем комплексе. Житняк был посеян в 1999 г. В 2000 г. на второгодних посевах житняка на слабосолонцеватых почвах

в верхнем слое 0—10 см сумма обменных оснований составляла 27,0 мг-экв на 100 г почвы. С увеличением степени солонцеватости сумма обменных оснований снижалась до 18,8 мг-экв у солонцов средних степных. Снижение происходило за счёт уменьшения доли кальция с 84,0 до 75,0% и магния — с 8,8 до 1,2%. Содержание обменного натрия возрастало с 7,2 до 23,8% (табл. 1).

На пятый год жизни (2003 г.) действие житняка в изменении суммы обменных оснований возросло ещё интенсивнее. Сумма обменных оснований на слабосолонцеватых и среднесолонцеватых почвах увеличилась на 5 и 3,4 мг-экв, на сильносолонцеватых почвах и солонцах снизилась на 3,6 и 2,8 мг-экв.

Содержание обменного натрия сократилось на 2,8; 3,9; 5,1 и 11,6%; количество магния снизилось на 2,1; 1,9%.

Изменение суммы обменных оснований при сильной степени солонцеватости в меньшую сторону можно объяснить нарушением равновесия при интенсивном рассолонцевании почвы.

Натрий убывает в несколько раз быстрее, чем почва обогащается кальцием и магнием. На пятый год жизни житняка количество кальция в верхнем слое 0—10 см возросло в солонце на 4,3%, а натрия снизилось на 11,6%. Это объясняется тем, что катион натрия более подвижен, чем катион кальция. Следует предположить, что внесение небольшой дозы гипса на солонцах заметно повысит содержание кальция и сумму обменных оснований.

Таким образом, посевы житняка в течение пяти лет заметно рассолонцовывают верхний слой почвы 0—10 см.

Аналогично верхним горизонтам, в нижних слоях физико-химические процессы рассолон-цевания в солонцовых почвах протекали под воздействием житняка как фитомелиоранта с различной интенсивностью в зависимости от степени осолонцевания. Процесс рассолонцева-ния во всех слоях почвы более полно проходил с увеличением суммы обменных оснований в слабо- и среднесолонцеватых почвах. В сильносолонцеватых почвах и солонцах процесс рас-солонцевания проходил с уменьшением суммы обменных оснований из-за недостатка кальция и большого содержания натрия.

Нарушение природного равновесия, судя по величине суммы поглощённых оснований, стало следствием большой подвижности в по-

1. Изменение суммы обменных оснований в тёмно-каштановых почвах под влиянием посева житняка в слое 0—10 см

Варианты опыта

Показатели слабо- средне- сильно- солонцы

солонцеватые солонцеватые солонцеватые средней степени

2000 г.

Сумма обменных оснований, мг-экв 27,0 24,8 21,3 18,8

на 100 г почвы

Обменного кальция, % 84,0 80,0 78,0 75,0

Обменного магния, % 8,8 6,8 4,2 1,2

Обменного натрия, % 7,2 13,2 17,8 23,8

2003 г.

Сумма обменных оснований, мг-экв 32,0 28,2 17,7 16,0

на 100 г почвы

Обменного кальция, % 87,0 86,0 85,0 79,3

Обменного магния, % 8,6 4,7 2,3 8,5

Обменного натрия, % 4,4 9,3 12,7 12,2

2. Влияние посевов житняка на плотность тёмно-каштановой почвы, в слое 0—30 см, г/см3

Пока- затели Варианты опыта

несолонцеватые тёмнокаштановые почвы сильно- солонце- ватые солонцы средней степени

2000 г.

г/см3 1,33 1,41 1,46

% 100 106,0 109,8

2003 г.

г/см3 1,31 1,33 1,39

% 100 105,3 106,0

чве катионов натрия и инертности катионов кальция. Поэтому для протекания полного процесса рассолонцевания без нарушения фонового состояния почвы необходимо добавлять к фитомелиорации житняком определённое, иногда незначительное количество кальция в почву в виде гипса или других химических мелиорантов. Фитомелиорация солонцеватых почв эффективна только на слабосолонцеватых и среднесолонцеватых почвах. Расчёты дополнительного внесения химических мелиорантов проводятся с учётом величины суммы обменных оснований и удельного веса в нём обменного кальция. Видимо, в случае сильносолонцовых почв и солонцов катионы обменного натрия вытеснялись из почвы выделениями корней житняка, так как при этом не сохраняется баланс между уменьшением обменного натрия и увеличением кальция.

Изменение состава обменных оснований в солонцеватых почвах под влиянием житняка в благоприятную сторону с увеличением удельного веса кальция и снижения содержания натрия привело к улучшению агрофизических свойств почвы. В 2000 г. (во второй год жизни житняка) на несолонцеватых почвах плотность в слое 0—30 см составляла 1,33 г/см3. На сильносолонцеватых

почвах величина этого показателя превышала первый вариант на 6,0% и равнялась 1,41 г/см3 (табл. 2). К 2003 г., на пятый год жизни, житняк снизил плотность почвы на солонцах до 1,39 г/см3. Различие на вариантах с контролем уменьшилось на сильносолонцеватых почвах с 6,0 до 5,3%, а на солонцах — с 9,8 до 6,0%.

Отмечено повышение пористости почвы по вариантам опыта на несолонцовых почвах на пятый год жизни житняка (2003 г.). На несолонцовых почвах пористость возросла в слое 0—30 см по сравнению со вторым годом жизни (2000 г.) на 6,1%. На сильносолонцеватых почвах разница увеличилась до 7,2%, а на солонцах — до 8,2%. Если пористость тёмно-каштановых несолонцеватых почв превышала солонцеватые почвы и солонцы на второй год жизни житняка в 2000 г. на 3,9 и 7,6%, то на пятый год жизни житняка — на 1,4 и 3,2%. В течение пяти лет житняк своей корневой системой заметно разрыхлил почву. На сильносолонцеватых почвах и солонцах она практически мало отличались от фонового варианта. Коэффициент вариации составлял 1,3%, что можно считать в пределах ошибки измерений.

Пребывание на поле житняка в течение пяти лет заметно повышало водопроницаемость почвы. На втором году жизни (2000 г.) на несолонцеватых почвах водопроницаемость составила 126 мм за первый час от начала впитывания, на сильносолонцеватых почвах — 84 мм/час, на солонцах — 48 мм/час. Различие статистически достоверное. Коэффициент вариации составлял 37,8% (табл. 3).

На сильносолонцовых почвах водопроницаемость была ниже на 33,3%, чем на фоновых почвах, а на солонцах — в 2,6 раза меньше.

В 2003 г. (на пятый год жизни житняка) по сравнению со вторым годом жизни водопроницаемость почвы под ним возросла на 18 мм/ час. на несолонцеватой почве и на 90 мм/час. на солонце, или на 14,3; 64,3% и в 2,9 раза.

3. Влияние посевов житняка 4. Запасы продуктивной влаги

на водопроницаемость в посевах житняка

Слои почвы, Варианты опыта

несолон- средне- сильно- солонцы

см цеватые солонце- солонце- средней

ватые ватые степени

2000 г.

0-60 36,0 33,5 33,9 34,1

0-100 88,9 87,8 77,1 56,0

0-150 100,8 99,4 100,7 -

2003 г.

0-60 33,5 33,1 31,7 30,0

0-100 86,4 79,4 78,1 63,0

0-150 99,1 99,6 94,7 -

Показатели Варианты опыта

несолонцеватые тёмнокаштановые почвы сильно- солонце- ватые солонцы средней степени

2000 г.

мм/мин 0,21 0,14 0,08

мм за первый час 126 84 48

% 100 66,7 38,1

мм за первый час 138 126 120

% 100 91,3 86,9

2003 г.

мм/мин 0,24 0,23 0,23

мм за первый час 144 138 138

% 100 95,8 95,8

Различие по вариантам в 2003 г. практически исчезло. Оно составило 6 мм/час., или 4,1—4,3%. Коэффициент вариации не превышал 2,0%, что можно считать в пределах ошибки измерений.

Водопроницаемость влияла на влажность почвы.

В 2000 г. коэффициент использования осадков от обложного дождя составил 0,7, от ливневого дождя — 0,4, коэффициент использования всех осадков теплого периода — 0,55. При количестве осадков 68 мм в почву поступило 41,6 мм. Коэффициент использования осадков 0,61. На пятый год жизни житняка в 2003 г. коэффициент использования осадков обложного дождя 0,6, ливневого — 0,38. Общее количество осадков, выпавших в 2003 г., — 76,8 мм. На сток пошло

34,9 мм. Коэффициент использования осадков теплого периода — 0,45. С повышением степени солонцеватости почвы коэффициент использования осадков снижался. В 2000 г. снижение составило с 0,61 до 0,36, в 2003 г. — с 0,68 до 0,43 мм.

За пять лет произрастания житняка на поле у несолонцеватых почв коэффициент использования осадков увеличился на 0,07; на среднесолонцеватых почвах—0,09; на сильносолонцеватых почвах — на 0,08; на солонцах — 0,05, или соответственно на 11,5; 16,7; 20,5 и 13,9%. С годами количество осадков, просочившихся в почву, возрастало на солонцеватых почвах на 16,7—20,5%, на несолонцеватых почвах количество просочившейся влаги в почву возрастало на 11,5%.

Весенние запасы влаги в почве в 2000 г. колебались по вариантам в слое 0—60 см в пределах 33,9—36,0 мм; в слое 0—100 см — 88,9—56,0 мм и в слое 0—150 см — с 99,4—100,7 (табл. 4). Существенная разница отмечена в слое 0—100 см.

Коэффициент вариации запасов влаги составил по вариантам 17,0%; в остальных слоях его величина не превосходила 6,4%.

Аналогичная закономерность отмечена и в 2003 г. В слое 0—60 см запасы влаги в почве коле-

бались в пределах 30,0—33,5 мм с коэффициентом вариации 4,2%, что можно считать в пределах ошибки опыта. Существенное различие отмечено в метровом слое почвы. Здесь коэффициент вариации равнялся 11,1%. На несолонцеватых почвах в метровом слое запасы продуктивной влаги весной были выше, чем на среднесолонцеватой почве, в среднем за годы исследований на

3,9 мм, или 4,7%. На сильносолонцеватой почве это различие составило 13,2 мм, или 17,8%; на солонцах — 27,2 мм, или 31,3%.

Увеличение влагозапасов в почве повлияло на использование её подопытной культурой. На несолонцеватых почвах в 2000 г. запасы продуктивной влаги в почве состояли на 45,6% из почвенных запасов и на 54,4% из осадков. На среднесолонцеватых почвах на долю почвенной влаги приходилось 48,2%, а на долю осадков — 51,8%; на сильносолонцеватых почвах это соотношение было 56,7 и 43,3%, на солонцах — 55,2 и 44,8%. В 2000 г. доля почвенной влаги достигла почти половины суммарного водопотребления. Коэффициент водопотребления житняка повышался по мере увеличения интенсивности солонцеватости почвы с 1228 м3/т сена до 1364 и 1250 м3/т, или на 11,1 и 1,8% (табл. 5).

Непродуктивно использовалась влага на солонцеватых почвах и солонцах. На третий год жизни в 2001 г. урожайность сена житняка на несолонцеватых (фоновых) почвах составила 1,8 т/га, на слабосолонцеватых почвах — 1,62 т/ га, т.е. на 0,18 т/га, или 10% меньше (табл. 6).

На среднесолонцеватых почвах снижение по сравнению с контролем отмечалось на 0,29 т/га, или 16,1%; на сильносолонцеватых почвах — на 0,44 т/га, или 24,4%. Наибольшее снижение урожайности сена житняка было на средних степных солонцах. В этом случае наблюдалось снижение урожайности на 0,53 т/га, или на 29,4%.

Заметно сократилась урожайность сена житняка с повышением степени солонцеватости и на четвертый год его произрастания (2002 г.).

Заметно снижалась урожайность сена житняка с повышением степени солонцеватости

5. Запасы продуктивной влаги в посевах житняка

Показатели Варианты опыта

несолонце- ватые средне- солонце- ватые сильно- солонце- ватые солонцы средней степени

2000 г.

Использование влаги, м3/га:

из почвы 1008 994 1007 878

из осадков 1204 1066 769 710

Суммарное водопотребление, м3/га 2212 2060 1776 1588

Коэффициент водопотребления, м3/т сена 1228 1364 1306 1250

2003 г.

Использование влаги, м3/га:

из почвы 991 996 947 881

из осадков 724 675 595 579

Суммарное водопотребление, м3/га 1715 1671 1542 1460

Коэффициент водопотребления, м3/т сена 903 1058 1094 1098

6. Влияние степени солонцеватости тёмно-каштановой почвы на урожайность

сена житняка, т/га

Варианты опыта

Показатели несолонце- слабосолон- средне- сильно- солонцы средней

ватые цеватые солонцеватые солонцеватые степени

2001 г.

Урожайность, т/га 1,8 1,62 1,51 1,36 1,25

Отклонение от контроля:

т/га - -0,18 -0,29 -0,44

% - -10,0 -16,1 -24,4 -0,53

НСРо5 0,06 -29,4

2002 г.

Урожайность, т/га 1,83 1,66 1,52 1,36 1,28

Отклонение от контроля:

т/га - -0,17 -0,31 -0,47

% - -9,2 -16,9 -25,7 -0,55

НСР05 0,02 -30,0

2003 г.

Урожайность, т/га 1,90 1,72 1,58 1,41 1,30

Отклонение от контроля:

т/га - -0,18 -0,32 -0,49 -0,57

% - -9,5 -16,8 -25,8 -30,0

НСР05 0,07

В среднем за 2001-2003 гг.

Урожайность, т/га 1,84 1,67 1,54 1,38 1,28

Отклонение от контроля:

т/га - -0,17 -0,30 -0,46 -0,56

% - -9,2 -16,3 -25,0 -30,4

и на четвертый год произрастания житняка в 2002 г. На фоновом варианте урожайность сена составила 18,3 т/га. На слабосолонцеватых почвах урожайность снизилась на 9,2%; на среднесолонцеватых — на 16,9%; на сильносолонцеватых — на 25,7%, на солонцах — на 30,0%. В 2003 г., на пятый год произрастания житняка, урожайность на фоновом варианте повысилась до 1,9 т/га сена. На слабосолонцеватых почвах урожайность снижалась на 9,5%; на среднесолонцеватых — на 16,8%; на сильносолонцеватых почвах — на 25,8%, на солонцах — на 30%. Следует отметить, что наибольший эффект от

рассолонцевания почвы, а следовательно, от увеличения урожайности на пятый год отмечен на слабосолонцеватых и среднесолонцеватых почвах. Здесь, видимо, необходимо сочетать фитомелиорацию с химической для более полного рассолонцевания почвы.

Литература

1. Альжанов Б.С. Мелиорация солонцов в Западном Казахстане // Сб. науч. работ к 100-летию ЗКГУ, 2004. С. 8-12.

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

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

4. Мукатанов А.Х., Харисов М.К., Янтурин С.И. Фитомелиорация солонцовых комплексов // Земледелие. 1996. № 6. С. 5.