Повышение природно-ресурсного потенциала деградированных сельскохозяйственных угодий Калмыкии средствами комплексной мелиорации (стр. 5 )

В критический, в отношении водного режима для крестоцветных культур период (от бутонизации до цветения) растения потребляли 1029…1282 м3/га. На долю атмосферных осадков приходилось от 28 до 42% от суммарного водопотребления, остальная влага поглощалась из слоя почвы 0,6…0,9 м (33…46 %). Корневая система растений-мелиорантов в этот период углубляется и корни подпитываются влагой из нижлежащих почвенных горизонтов, запас которой пополняется за счет грунтовых вод (до 25 % от суммарного объема водопотребления). Величина транспирации растений зависела от погодных условий года исследований и фазы развития. Так в период “цветения” ярового рапса транспирация имеет тенденцию к увеличению от 187…201 м3/га до 396…427 м3/га, что связано с нарастанием площади листовой поверхности. В период от цветения до созревания транспирация уменьшается до 124…175 м3/га. В расходной части водного баланса в период максимального роста растений “бутонизация – зеленый стручок” на долю транспирации приходится 60…71 % от общей статьи расхода. Следует отметить, что интенсивность испарения с поверхности почвы в период отсутствия растительного покрова (посев – всходы) очень велика и варьирует по годам исследований от 180 до 320 м3/га. По мере роста листовой поверхности уже в период фазы растягивания поверхность почвы частично затеняется и интенсивность испарения с поверхности почвы уменьшается на 27…32%. В период развития максимальной листовой поверхности (бутонизация – цветение) происходит смыкание растений в посевах рапса и испарение с поверхности почвы уменьшается на 62…75% по сравнению с начальным периодом развития.

В четвертой главе “Влияние фитомелиорантов на показатели плодородия деградированных орошаемых земель” представлены результаты полевых исследований по подбору культур-фитомелиорантов и степени их влияния на агрофизические, агрохимические и агрогидрологические свойства вторично засоленных орошаемых земель. В условиях коллекционного питомника на зональных светло-каштановых среднесуглинистых солонцеватых почвах с хлоридно-сульфатным типом засоления и содержанием легкорастворимых солей в слое 0…1,0 м 0,20…0,80% проводилось агроэкологическое испытание по подбору нетрадиционных культур-мелиорантов с целью освоения вторично засоленных почв. Режим орошения для всех культур основывался на поддержании влажности почвы в слое 0…0,7м 70…75% НВ. Полив проводился напуском. В результате исследований выделены высокопродуктивные, устойчивые к экстремальным условиям растения многоцелевого назначения (табл. 9). Вынос солей из почвы связан с уровнем содержания их в укосной массе, наличием сухого вещества и величиной урожая. Общий вынос солей по культурам варьирует в пределах 60,6…308,8 кг/га. Нетрадиционные культуры оказывают определенное влияние на химизм засоления почвогрунта. В метровом слое почвы после возделывания культур преобладает хлоридно-сульфатный тип засоления. Из почвенно-поглощающего комплекса вытесняются токсичные ионы магния, хлора, гидрокарбонаты. Так, снижение ионов хлора происходило по всему почвенному профилю на 16,7…66,7%: после козлятника восточного в пахотном слое хлор снизился с 0,4 до 0,2 мг-экв., в корнеобитаемом (0…0,6 м) – с 1 до 0,6, в метровом – с 1,27 до 0,8 мг-экв на 100 г почвы, после мальвы Мелюка - соответственно 0,4…0,2, 1…0,45 и 1,27…0,43 мг-экв.

Таблица 9. Продуктивность и вынос токсичных солей надземной массой нетрадиционных культур при орошении

Культура	Порог солетолерантности культур*, %	Урожайность зеленой массы, т/га	Урожайность абсолютно сухого вещества, т/га	Общий вынос токсичных солей, кг/га
Амарант метельчатый	0,41…0,88	9,1…17,6	5,04	182,5
Котовник кошачий	0,37…0,54	6,3…7,5	2,51	75,1
Сида многолетняя	0,40…0,51	44,1…56,7	9,50	158,7
Сильфия пронзеннолистная	0,40…0,70	67,2…92,1	12,61	229,7
Мальва Мелюка	0,47…0,52	48,7…54,2	9,08	308,8
Козлятник восточный	0,35…0,68	24,5…32,6	4,89	121,8
Никандра физалисовидная	0,38…0,47	18,5…20,1	4,28	92,4
Пайза	0,64…0,80	29,7…37,8	8,21	224,1
Топинамбур	0,61…0,88	31,4…58,6	7,70	90,1
Пажитник сенной	0,45…0,61	9,5…12,5	2,71	37,5
Колумбова трава	0,35…0,42	31,9…48,3	7,96	60,6

Примечание - * сумма солей в водной вытяжке (слой почвы 0…0,7 м), %

Практически у всех культур в слое почвы 0…1,0 м снизилось содержание обменного натрия с 5,9 (весна) до 5,56…1,44 мг-экв. на 100 г почвы. Мелиорирующий эффект при возделывании топинамбура показан на примере сезонной динамики содержания наиболее токсичного элемента в почве - натрия (рис. 10). За два года при орошении топинамбура происходит рассоление почвы в слое 0…1,0 м: запасы водорастворимого натрия уменьшаются на 246 г/м2; хлора на 398 г/м2; сульфатов на 383 г/м2. При этом по содержанию кальция отмечается тенденция к увеличению.

Запасы натрия в почве:

в естественных условиях при орошении топинамбура

Рис.10. Сезонная динамика запасов водорастворимого Na при орошении топинамбура

В результате применения культур-мелиорантов на вторично засоленных землях было установлено, что почва приобретает способность восстанавливать структуру почвенного слоя. Так, за годы исследований на опытном участке под агрофитоценозом топинамбура плотность сложения почвы уменьшилась в слое 0…0,4 м на 11,7 %, а в слое 0…0,7 м – на 10 %. Возделывание топинамбура при орошении оказывает положительное влияние и на общую пористость вторично засоленной почвы, приближая ее значения к оптимальным.

В процессе комплексной мелиорации общая пористость увеличивалась по сравнению с исходным состоянием на 5 % в слое 0…0,4 м и на 5,6 % в слое 0…0,7 м. Улучшились агрохимические показатели: после уборки урожая в почве остается в зависимости от засоления от 2,7 до 9,0 т/га корневых остатков, в которых содержится 0,80…1,93% N, 0,11…0,18% Р2О5, 0,80…2,48 % К2О.

Установлено, что возделывание культур-мелиорантов на мелиоративном поле также оказывает положительное влияние на общую пористость и пористость зоны аэрации, приближая их значения к оптимальным. Так, в звене рисового севооборота уменьшается плотность сложения на 7,52…10,3%, плотность твердой фазы на 1,3…3,6%, увеличивается общая пористость по сравнению с исходным состоянием на 5…7% (табл. 10, рис. 11-12).

Таблица 10. Изменение агрофизических свойств почвы в звене рисового севооборота с культурами-мелиорантами

Звено севооборота	Показатели в слое почвы 0…40 см
Плотность сложения почвы, т/м3	Плотность твердой фазы, т/м3	Общая пористость, %
Звено севооборота с горчицей сарептской
Рис (2002)	1,31	2,45	46,60
Рис (2003)	1,33	2,50	46,80
Горчица (2004)	1,23	2,43	49,38
Рис (2005)	1,29	2,48	48,00
Звено севооборота с яровым рапсом
Рис (2006)	1,32	2,48	46,77
Рис (2007)	1,36	2,51	46,00
Яровой рапс (2008)	1,22	2,42	50,01
Рис (2009)	1,28	2,40	47,00
Звено севооборота с подсолнечником
Рис (2005)	1,33	2,50	46,81
Рис (2006)	1,35	2,51	46,30
Подсолнечник (2007)	1,21	2,40	49,58
Рис (2008)	1,26	2,43	46,88

Рис. 11. Изменение содержания агрономически ценных, глыбистых и пылеватых частиц под посевами трехлетней люцерны рисового севооборота.	Рис. 12. Изменение содержания агрономически ценных, глыбистых и пылеватых частиц в результате возделывания ярового рапса в звене рисового севооборота

Экспериментальные данные показали, что в первый год жизни люцерны в рисовом севообороте, когда корневая система еще недостаточно развита, под изучаемыми вариантами плотность сложения почвы мало отличалась от исходной. В период второго и третьего года жизни происходит значительный рост корневой системы, формируется при этом достаточно плотный травостой. В этих условиях плотность сложения почвы уменьшается, а количество наиболее агрономически ценных агрегатов почвы (0,25…10 мм) напротив существенно возрастает - на 35,3…41,1%, а коэффициент структурности почвы увеличивается с 0,9 до 1,7…1,9. Трехлетнее использование люцерны обеспечило уменьшение плотности от исходной 1,35 до 1,28…1,30 т/м3 в зависимости от режимов увлажнения почвы.

Данные баланса азота в посевах люцерны показывают, что в варианте с поливом приходная часть составляла 551,8 кг/га, а на остаточной влаге - на 71,9 кг/га меньше. В расходной части баланса азота, максимальное его значение выносится с урожаем - 478 кг/га в варианте с поливом и 402 кг/га - на остаточной влаге. Результаты учета фактически сложившихся приходных и расходных статей по изучаемым вариантам показывают, что баланс азота при возделывании люцерны в рисовом севообороте положительный: в варианте с поливом за годы исследований он достигал 11,9 кг/га, на остаточной влаге - 43,0 кг/га.

Влияние агроценозов масличных культур (горчица сарептская, яровой рапс и подсолнечник) на показатели плодородия бурой полупустынной почвы показали, что наибольшее количество корневых и пожнивных остатков в агроценозах ярового рапса наблюдается в варианте внесения азотного удобрения в дозе N120 кг/га д. в. Установлена линейная регрессионная зависимость снижения плотности пахотного слоя почвы в результате запахивания корневых и пожнивных остатков ярового рапса (рис. 13). Математический анализ зависимости показывает, что дополнительное поступление пожнивных и корневых остатков в количестве 1,96…4,14 т/га снижает плотность почвы на 1,5…7,5%.

 

Рис. 13. Зависимость снижения плотности почвы от массы запахиваемых растительных остатков ярового рапса

Полевые исследования, проведенные в агроценозах горчицы, показали, что интенсивный рост и накопление корней наблюдалось при загущенном посеве горчицы 2,5 и 3,0 млн. шт/га на фоне минеральных удобрений (N70P40 и N100P60) – 2,74…3,21 т/га; на варианте без удобрений масса корней была меньше на 21,1…36,4%; на варианте с нормой высева 1,5 млн. шт/га масса корневых остатков составляла 1,62…2,53 т/га; на варианте с нормой высева 2,0 млн. шт/га – 1,74…2,70 т/га. Общее количество растительных остатков горчицы варьировало по вариантам опыта от 1,89 до 3,96 т/га. Заделка в почву органической биомассы горчицы оказывает положительное влияние на потенциальное плодородие почвы, о чем свидетельствует баланс питательных веществ (табл. 11).

Таблица 11. Баланс элементов питания в звене рисового севооборота (рис – горчица), кг/га

Питательные элементы	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	исходное	после уборки урожая
N	100	5	87	140	10	1,5	+40,5	190	219	+29
Р2О5	60	-	52	72	-	1,5	+38,5	151	189	+38
К2О	-	5	64	94	-	3	-28,0	2238	2214	-24

Мелиорирующая роль сопутствующих культур рисового севооборота заключается также в понижении уровня грунтовых вод с 1,4…1,78 м до 1,9…2,75 м, потреблении воды из глубоких горизонтов корневой системой и испарения листовой поверхностью этой влаги. Необходимо отметить, что в последнее пятилетие оросительные нормы риса уменьшились с 22…25 тыс. м3/га до 18…20 тыс. м3/га, за счет этого происходит изменение гидрогеологических условий на рисовых массивах, которое заключается в снижении уровня грунтовых вод с увеличением степени их минерализации с 3…4 г/л до 6,4…7,8 г/л. При более высоких оросительных нормах для риса происходило промывание верхнего слоя почвы (1,0…1,5 м) с выносом воднорастворимых солей в нижележащие горизонты и при этом наблюдалось смыкание грунтовых вод с поливной водой и образование опресненной верховодки. Но с уменьшением притока поливной воды уровень грунтовых вод находится на глубине расположения соленосного горизонта, что в свою очередь вызывает повышение их минерализации. Содержание легкорастворимых солей после возделывания риса, как правило, составляет 0,071…0,135%, что характеризует почву как незасоленную. Результаты полевых наблюдений показали, что за вегетационный период культур-мелиорантов не происходит реставрации засоления.