Влияние многолетних трав как фитомелиорантов на плодородие орошаемых тёмно-каштановых почв в Заволжье

УДК: 615

ВЛИЯНИЕ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ КАК ФИТОМЕЛИОРАНТОВ НА ПЛОДОРОДИЕ ОРОШАЕМЫХ ТЁМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ В ЗАВОЛЖЬЕ

Е. П. Денисов, доктор с.-х. наук, профессор; И. В. Чепрасов, доктор с.-х. наук;

Н. П. Молчанова, ассистент, К. Е. Денисов, канд. с.-х наук, доцент;

Б. З. Шагиев, канд. с.-х наук, доцент

ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н. И. Вавилова», т. 8-908-375-09-49

Авторами выяснено, что одним из самых простых и эффективных способов увеличения урожайности и улучшения качества растениеводческой продукции являются смешанные посевы злаковых и бобовых культур. Помимо этого возделывание многолетних трав позволяет улучшить водно-физические свойства почвы.

В условиях сухостепного Заволжья, которое является зоной рискованного земледелия, орошение - неотъемлемая часть системы земледелия, гарантирующая получение стабильных урожаев кормовых, зерновых, технических и других культур.

Нерациональное использование орошаемых земель привело к ухудшению агромелиоративного состояния почвы. При существующей системе орошаемого земледелия имеет место деградация почвенного покрова, а именно: дегумификация, декальцификация, переуплотнение почвенных горизонтов, утрата структуры. В связи с этим снижаются влагоемкость, пористость, водопроницаемость, ухудшаются воздушный и пищевой режимы почвы, увеличивается ее плотность, теряется влага на испарине. Это приводит к падению урожайности орошаемых культур и снижению эффективности поливной воды. Кроме того, в широких масштабах наблюдаются подъем уровня грунтовых вод, засоление, осолонцевание, зарастание полей сорняками.

В современных условиях дефицита энергетических и материальных ресурсов важное место среди мелиоративных агроприемов в повышении плодородия орошаемых почв принадлежит использованию местных ресурсов - осадков сточных вод, сидера-тов, биологических мелиорантов, а также фитомелиорантов. Большое внимание в этом вопросе уделяется многолетним бобовым травам. Они не только повышают плодородие почвы, но и способны давать высокие урожаи зеленой массы и сена, богатых белком и незаменимыми аминокислотами.

Возделывание многолетних трав позволяет улучшать водно-физические свойства почвы, что создает перспективу для более полного использования, сохранения и повышения плодородия орошаемых земель.

Одним из самых простых и эффективных способов увеличения урожайности и улучшения качества растениеводческой продукции являются смешанные посевы злаковых и бобовых культур.

Целью наших исследований была разработка приемов фитомелиорации деградированных староорошаемых почв сухостепной части Заволжья, обеспечивающих снижение экологической нагрузки на орошаемые земли, повышение их продуктивности при уменьшении затрат на восстановление плодородия.

В процессе исследований решались следующие задачи:

• определить возможность использования люцерны, козлятника восточного и костреца безостого в качестве фитомелиорантов для предотвращения деградации и повышения плодородия темно-каштановых орошаемых почв в Заволжье;

• выявить роль смешанных посевов, интенсивных режимов орошения в увеличении продуктивности, фитомелиоративного значения многолетних трав и повышении эффективности использования поливной воды;

• обосновать экономическую и энергетическую целесообразность применения люцерны, козлятника восточного в качестве фитомелиорантов на орошаемых темнокаштановых почвах Заволжья.

Экспериментальные исследования проводились на опытном поле ОПХ Волжского НИИ гидротехники и мелиорации (Волж-НИИГиМ) Энгельсского района Саратовской области в течение 2004 - 2006 гг.

Район проведения опытов характеризуется недостаточным увлажнением. Гидротермический коэффициент (ГТК) равен

0,6...0,7. За год выпадает 300...350 мм осадков, из них за период вегетации 108.114 мм. Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы весной составляют 100.125 мм.

Почвы опытного участка темно-каштановые, среднесуглинистые на массовом суглинке. В верхнем слое почвы гумуса содержится 3,2 %. Почвы характеризуются низким содержанием азота, средним -фосфора и высоким содержанием кальция.

Схема опыта:

1. Вико-овсяная смесь (старопахотная почва);

2. Люцерна;

3. Люцерна в смеси с кострецом;

4. Козлятник восточный;

5. Козлятник в смеси с кострецом;

6. Кострец безостый.

В качестве фитомелиорантов высевали люцерну синегибридную, козлятник восточный, кострец безостый, а также смеси люцерны синегибридной и костреца безостого, козлятника восточного и костреца безостого. Поливы проводили при поддержании влажности почвы не ниже 75.80 % НВ. При поливе использовали дождевальную машину «Фрегат».

Посев вико-овсяной смеси на старопахотной почве был принят за контроль. Повторность опыта трехкратная, размещение делянок рендомизированное.

Исследования проводились согласно общепринятым методикам.

Одним из образующих факторов растительного сообщества и отдельных растений является количество органического вещества, оставляемого в почве произрастающими на данном поле культурами.

В пахотном горизонте наименьшая масса пожнивно-корневых остатков была на контроле - 5,5 т/га. Наибольшая масса корневых остатков была на козлятнике, как в одновидовом посеве, так и в смеси с кострецом безостым - 10,26 и 12,29 т/га. В подпахотном слое наибольшая масса корневых остатков была под люцерной, как в чистом виде, так и в смешанном посеве с кострецом безостым - 1,35 и 1,38 т/га.

Количество органического вещества, оставляемого в почве изучаемыми культурами, заметно влияло на плотность почвы; отсюда - снижение плотности почвы в пахотном слое.

Наименьшая плотность, вследствие ежегодной вспашки, была на контроле под вико-овсяной смесью, а также под многолетними травами в смешанных посевах козлятника и костреца безостого. Наибольшая плотность отмечена под одновидовыми посевами люцерны - 1,4 г/см3. В подпахотном горизонте наименьшая плотность почвы отмечена на люцерне, как в чистом виде, так и в смешанных посевах с кострецом безостым. Под остальными культурами она была одинаковой и составила 1,44.1,43 г/см3.

Аналогично плотности почвы изменялась общая пористость. Наименьшая общая пористость в пахотном слое была на люцерне - 48,2 %, наибольшая - на смеси козлятника с кострецом безостым - 51 %. В подпахотном слое наибольшая общая пористость наблюдалась в одновидовом посеве люцерны и ее смеси с кострецом - 52 и 52,3 %.

Важное значение в жизни растений имеет та часть общей пористости, которая заполнена воздухом, - аэрируемая часть.

Пористость аэрации в пахотном слое была наибольшая под козлятником в одновидовом посеве и в смешанных посевах козлятника с кострецом - 22,9, 22,6 %. В подпахотном горизонте наибольшая пористость аэрации была под смешанными посевами люцерны с кострецом и козлятника с кострецом - 13,0 и 12,9 %.

Структура определяет строение пахотного слоя. При хорошей структуре наблюдается высокая некапиллярная межагре-гатная пористость почвы.

Многолетние травы оказывают большое влияние на структуру почвы. Если наибольшее количество ценных агрегатов было под смешанными посевами люцерны с кострецом (75 %); и козлятника с кострецом (74,3 %), то одновидовые посевы всех многолетних трав имели меньшее количество структурных агрегатов. На люцерне в одновидовом посеве был несколько меньший процент структурных агрегатов, чем на козлятнике.

Самая высокая степень водопрочности структурных агрегатов в пахотном слое отмечена под смешанными посевами люцерны с кострецом и под козлятником с кострецом - 82,8 и 82,5. Самая низкая водо-прочность была на контроле. Чистые посевы люцерны уступали по степени водо-прочности чистым посевам козлятника.

Бобовые культуры способствовали обогащению почвы и питательными веществами, особенно азотом.

Многолетние травы заметно влияли на содержание питательных веществ в почве.

10

Агрономия

Наибольшее количество нитратного азота содержалось в одновидовых посевах бобовых культур, люцерны и козлятника - 3,9, меньше всего нитратного азота было под вико-овсом и кострецом безостым.

Содержание фосфора было практически одинаково по всем вариантам опыта.

Обменного калия под многолетними травами было больше, чем на контроле, на 3.6 мг/100 г почвы в одновидовом посеве.

Многолетние травы в условиях орошения влияли на сумму обменных оснований. Наибольшее количество обменных оснований было под одновидовыми посевами бобовых культур, люцерны и козлятника. Наименьшая сумма обменных оснований была на посевах вико-овсяной смеси и костреца безостого.

Увеличение суммы обменных оснований было за счет кальция.

Отмечено некоторое снижение обменного магния по сравнению с контролем. Содержание натрия практически не изменилось.

Водопотребление традиционных многолетних трав люцерны и костреца хорошо изучено. Поэтому мы остановились на примере козлятника восточного как сравнительно новой культуры.

В средневлажный 2004 год водопо-требление составляло 464,2 мм. На долю осадков выпало 26 %, на долю поливов -51,7 %. В засушливый 2005 год суммарное водопотребление возросло на 61 мм. На долю поливов пришлось 65,7 %, на долю осадков - 18,6 %. Во влажный 2006 год суммарное водопотребление снизилось до 430 мм, на поливы в этом году приходилось 46 %, на осадки - 34 %.

Наибольший коэффициент водопотреб-ления за вегетационный период отмечен в засушливый год, он составил 97,8 м3/т. В средневлажный год коэффициент водопо-требления снизился до 80,5 м3/т, а во влажный год опустился до 69,9 за вегетацию. Наибольший коэффициент водопотребле-ния во все годы исследования был при формировании третьего укоса, наименьший - при формировании первого укоса.

Таким образом, наилучший эффект использования влаги был в первом и втором укосах.

Урожайность зеленой массы многолетних трав колебалась по годам. Особенно это заметно на смешанных посевах козлятника в смеси с кострецом.

В среднем за 3 года исследований наибольшую урожайность зеленой массы дали смешанные посевы люцерны и костреца безостого - 63,1 т/га. Несколько меньшая урожайность зеленой массы была на одно-

видовых посевах козлятника - 59,3 т/га.

Если люцерна в одновидовых посевах повысила урожайность по сравнению со смешанными посевами на 4,7 т/га, то урожайность зеленой массы в смешанном посеве козлятника и костреца снизилась на 8,5 т/га по сравнению с одновидовыми посевами козлятника.

Это можно объяснить расположением корневой системы козлятника и костреца в верхнем пахотном слое.

Урожайность сухого вещества за годы исследований изменялась аналогичным образом.

Как показывает расчет энергетической эффективности, выращивание многолетних трав в условиях орошения выгодно.

Наибольшую эффективность показали люцерна, козлятник и смешанные посевы этих культур с кострецом безостым. В этом случае коэффициент энергетической эффективности составляет семь единиц против 3,4 на контроле.

Экономическая эффективность подтвердила расчет энергетической эффективности. Наивысшая урожайность и рентабельность составили 211.220 %, при выращивании люцерны, козлятника и их травосмесей. Наименьшая урожайность и рентабельность были при выращивании вико-овсяной смеси - 62 %.

Для предотвращения процессов деградации почвенного покрова, пополнения пахотного и подпахотного горизонтов органическим веществам, увеличения гумуса на 0,10.0,12 %, эффективного восстановления водопрочной структуры почвы и получения стабильных урожаев высокостебельных кормов в сухостепных условиях Заволжья целесообразно увеличение в структуре посевных площадей доли злаковобобовых трав в частности, смеси люцерны и козлятника с кострецом безостым.

Для повышения эффективности использования поливной воды необходимо проводить поливы при нижней предполив-ной влажности почвы не менее 75.80 % НВ поливами нормами 50,0.60,0 мм.

Литература

1. Варламов, В.А. Агроэкологические основы создания многолетних бобовозлаковых ценозов с использованием козлятника восточного в лесостепи Среднего Поволжья / В.А. Варламов // Нива Поволжья - 2007. - № 4. - С. 6-12.

2. Зеленёв, А.В. Биологизированные севообороты Нижнего Поволжья / А.В. Зе-ленёв // Аграрный вестник Урала.- 2007 -№ 3.- С. 35-38.