Орошаемые почвы юга средней Сибири: свойства, режимы и продуктивность (стр. 6 )

Изменения температурного режима почв под влиянием затопления. Температуры корнеобитаемого слоя почв в начале вегетации культур были низкими для роста и развития растений. Как показали исследования, перед началом затопления температуры почв на глубине 0,2 м были невысокими (рис. 7).

Полузасушливый год

Влажный год

Очень засушливый год

Рис. 7 - Термоизоплеты почв

В условиях 1987 г. температура почвы составила 5,8-6,4ºС; 1988 г. – 4,0-5,4ºС; 1989 г. – 5,6-6,1ºС. Сильно влияла температура воздуха на изменение температур поверхностных слоев почвы, с глубиной эта зависимость несколько затухала. На неорошаемых вариантах температуры почвы были неблагоприятными. Так, активная температура проникала на глубину 0,2 м лишь к началу второй декады июля, и в то же время к концу июля и к началу августа в верхнем 0,05 м слое почвы наблюдался чрезмерный перегрев. Отмечено, что температуры выше 25ºС приводят к прекращению роста и выгоранию трав из-за чрезмерного перегрева поверхности почвы и суховее культурных растений. Полив затоплением оказал регулирующее воздействие на температурный режим активного слоя почвы, и на вариантах с орошением активная температура почвы устанавливалась на одну-полторы декады раньше. В тоже время, во время вегетации трав до второго укоса поливы сглаживали чрезмерный перегрев поверхностных слоев почвы, и температура выше 25ºС на этих вариантах не наблюдалась.

Установлена тесная зависимость температуры почвы от режимов затопления. Регрессионное уравнение для одноразового затопления имеет вид:

Т = 4,22 – 0,015*Н + 0,753*Тконтр. R2 = 0.912 F = 101.6

Регрессионное уравнение для двухразового затопления имеет вид:

Т = 3,98 – 0,0088*Н + 0,662*Тконтр. R2 = 0.891 F = 79,04

Глава 7. Продуктивность сеяных многолетних бобово-злаковых травосмесей на орошаемых аллювиальных торфянисто-глеевых почвах

Биологическое и экологическое обоснование подбора травосмесей. За последние 10 лет около 30 млн. пахотных земель России выведено из сельскохозяйственного оборота. Ранее принятая концепция интенсивного земледелия в настоящее время сменяется тенденцией перевода части пахотных угодий в залежь (Балатбекова, 2004).

Наиболее эффективной формой повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий в условиях юга Средней Сибири является ускоренное залужение их сеяными многолетними травами.

К настоящему времени экологические функции культурных бобово-злаковых растительных сообществ в агро- или фитоценозе достаточно широко изучены. Это связано со способно­стью бобовых культур улучшать азотное и фосфорное питание, что обуслов­лено азотфиксацией и возможностью бобовых растений усваивать трудно­растворимые фосфаты, часть которых с корневыми выделениями поступает в почву в формах, доступных для других видов растений (Тютюнников, Трофимова, 1985). Также злаковые культуры могут влиять на бобовые через изменение их условий питания (Гребенников, Ельников, 2001).

Влияние различных режимов орошения и доз минеральных удобрений на продуктивность многолетних травосмесей. Основными управляемыми факторами воздействия на продуктивность культур является водный режим и минеральное питание – действие этих факторов тесно взаимосвязано. Условия выращивания оказали существенное влияние на продуктивность трав. В богарных условиях плодородие данного типа почв обеспечивало, в среднем за три года, получение сена трав – от 1,4 до 1,7 т/га. Без применения удобрений и орошения продуктивность трав снижалась. Наибольшая продуктивность отмечена для люцерно-злаковой травосмеси при умеренных дозах минеральных удобрений, 3,3 т/га.

Поливы затоплением, без внесения минеральных удобрений увеличивали продуктивность сена многолетних трав в среднем от 0,7 до 1,0 т/га.

Наибольшая продуктивность сена многолетних травосмесей получена при совместном действии поливов и доз минеральных удобрений на травосмеси люцерна+овсяница+кострец при двухразовом затоплении с дозой минеральных удобрений N30 Р55 К5 – 4,5 т/га (табл. 12).

Таблица 12 – Продуктивность травосмесей в зависимости от режимов затопления и доз минеральных удобрений на аллювиальных торфянисто-глеевых почвах, по годам жизни

Вариант	Виды травосмесей	Удобрения	Продуктивность сена, т/га
2	3	4	среднее
Контроль	Донник+тимо-феевка+кострец	Контроль N30P20 N30P35 N30P50К5	1,9 2,2 2,5 3,1	1,2 1,7 2,2 2,6	1,1 1,4 1,8 2,5	1,4 1,8 2,2 2,7
Клевер+тимо-феевка+кострец	Контроль N30P20 N30P35 N30P50К5	1,9 2,4 2,9 3,1	1,5 1,9 2,3 2,9	1,1 1,6 2,1 2,4	1,5 2,0 2,4 2,8
Люцерна+овся-ница+кострец	Контроль N30P20 N30P35 N30P50К5	1,8 2,4 2,7 3,1	1,8 2,4 3,0 3,5	1,5 2,4 2,8 3,2	1,7 2,4 2,8 3,3
Одноразовое затопление	Донник+тимо-феевка+кострец	Контроль N30P30 N30P45K20 N30P60К45	1,8 2,6 3,0 3,5	1,6 2,2 2,6 3,1	1,4 1,9 2,9 3,5	1,6 2,2 2,8 3,4
Клевер+тимо-феевка+кострец	Контроль N30P30 N30P45K20 N30P60К45	2,1 2,7 3,0 3,7	1,7 2,6 3,0 3,8	1,6 2,4 3,2 4,0	1,8 2,6 3,1 3,8
Люцерна+овся-ница+кострец	Контроль N30P30 N30P45K20 N30P60К45	2,5 2,8 3,3 3,9	2,4 2,9 3,4 4,6	2,4 2,6 3,4 4,3	2,4 2,8 3,4 4,3
Двухразовое затопление	Донник+тимо-феевка+кострец	Контроль N30P20K10 N30P35K30 N30P50К55	2,6 3,0 3,4 4,1	1,7 2,2 2,8 3,2	1,7 2,4 3,1 4,1	2,0 2,5 3,1 3,8
Клевер+тимо-феевка+кострец	Контроль N30P20K10 N30P35K30 N30P50К55	2,4 3,2 3,7 4,5	1,8 2,6 3,2 3,7	2,0 2,9 3,7 4,7	2,1 2,9 3,5 4,3
Люцерна+овся-ница+кострец	Контроль N30P20K10 N30P35K30 N30P50К55	2,7 3,2 3,9 4,5	2,6 2,9 3,4 4,6	2,6 3,2 3,8 5,0	2,7 3,1 3,7 4,7
	НСР05		0,4

Изменения питательности и химического состава сена под влиянием затоплений и доз минеральных удобрений. Условия выращивания определенным образом сказались на качестве корма. В зависимости от режима затопления, доз минерального питания, укосов изменялось содержание переваримого и сырого протеина, каротина, клетчатки и химического состава сена многолетних трав.

Оценка эффективности на биоэнергетической основе позволила определить уровень использования природных и антропогенных ресурсов, их взаимосвязь и влияние на почву (табл. 13). По градации (1983) оценки качества кормов по содержанию сырого белка (сырого протеина) по двадцатибальной шкале качество кормов с неорошаемого варианта, в среднем за три года, можно отнести к девяти баллам, с одноразовым затоплением – двенадцать баллов, с двухразовым затоплением – двадцать. Поливы с затоплением увеличивали выход переваримого протеина соответственно на 22,2 и 46,3 % по сравнению с богарными условиями. Минеральные удобрения способствовали накоплению переваримого протеина в травах независимо от режимов затопления. Содержание каротина при внесении минеральных удобрений повысилось и составило 139,6-160,6 мг/кг сухого вещества, а на контроле – 111,5-146,0 мг/кг. Оценка эффективности на биоэнергетической основе позволила выявить, что выход 1 кг сухого вещества сена на «контроле» составил в среднем 8,20 МДж, при «одноразовом затоплении» - 8,69; при «двух­разовом затоплении» - 9,44.

Плотность травостоя и изменение группового состава. Поливы затоплением не влияли на прохождение фенофаз растений, но сказывались на биометрии растений. К первому укосу растения были выше в 1,5 раза, чем без орошения, а ко второму укосу – более чем в два раза.

В опытах по подбору культур выявлено, что устойчивой к поливу затоплением и максимальный выход продукции, обеспечила травосмесь, состоящая из люцерны+овсяницы+костреца. По ботаническому составу бобовые травы составляли 31-35% по отношению к злаковым, и самый густой травостой отмечался при двухразовом затоплении.

ВЫВОДЫ

1.  Оросительные воды юга Средней Сибири по ирригационным коэффициентам определяются как хорошие. По почвенно-мелиоративной классификации, по степени развития процессов засоления и осолонцевания воды относятся к первому классу. По лимитирующим показателям качества ( фенолам, нефтепродуктам, тяжелым металлам) все водные источники относятся к грязным или очень грязным. Орошение почв приводит к выносу растворимых форм загрязнителей за пределы активного слоя почв.

2.  Длительное орошение чернозема обыкновенного экологически безопасными поливными нормами не вносит изменения в содержание гумуса, фосфора и калия. При орошении наблюдается уменьшение содержания нитратного азота по сравнению с богарой в 2,5-2,9 раза. Поливы ограниченными нормами 30 мм не влияют на уменьшение Са2+, не уплотняют почву, не приводят к уменьшению агрономически ценных агрегатов, при мокром просеивании количество агрегатов размером более 0,25 мм возрастает. Орошение нормой 50 мм вызывает деградационные процессы в черноземе обыкновенном: снижает содержание Са2+ в пахотном горизонте и сужается

Таблица 13 - Влияние орошения на питательность и химический состав трав (на примере люцерново+овсяницево+кострецового травостоя)

Показатель	Богара	Одноразовое затопление	Двухразовое затопление
год жизни трав	год жизни трав	год жизни трав
2	3	4	за три года	2	3	4	за три года	2	3	4	за три года
Переваримый протеин, г в кг	47,0	65,3	74,1	62,1	95,0	67,9	89,8	84,2	187,5	116,8	57,5	120,1
Кормовые единицы, в 1 кг сух. в-ва	0,57	0,62	0,48	0,56	0,53	0,58	0,66	0,59	0,55	0,63	0,64	0,61
Клетчатка, %	33,5	30,9	38,2	34,2	35,8	33,2	28,7	32,6	34,5	30,3	29,9	31,6
Сырой протеин, % (N x 6.2s)	8,1	10,2	11,2	9,8	13,6	10,5	13,0	12,4	24,2	16,1	9,3	16,5
Каротин, мг/кг	101,5	113,7	119,2	111,5	146,5	129,7	138,4	138,2	147,1	142,8	149,3	146,7
Фосфор, %	0,2	0,3	0,9	0,5	0,3	0,3	0,7	0,4	0,4	0,5	0,5	0,5
Калий, %	1,6	2,6	2,5	2,2	2,6	2,2	2,6	2,5	2,7	3,2	2,1	2,7
Азот, %	1,3	1,6	1,8	1,6	2,2	1,7	2,1	2,0	3,9	2,6	1,5	2,7
ОЭ, МДж, в 1 кг сух. в-ва сена	7,91	8,33	8,31	8,20	8,92	8,34	8,95	8,69	10,64	9,42	8,27	9,44

соотношение Са2+/ Mg2+, уплотняет корнеобитаемый слой почвы, приводит к уменьшению агрономически ценных агрегатов, коэффициент структурности снижается в два раза. Агромелиоративные способы обработки почвы способствуют улучшению водно-физических свойств почвы- увеличивают водопроницаемость, создают дополнительный запас влаги, снижают поверхностный сток. Комплексные органо-минеральные удобрения повышают запасы гумуса и элементов минерального питания и обладают эффектом последействия.

3. На черноземах лесостепной зоны при поливе дождеванием в остроухие годы, для поддержания оптимального увлажнения почвы на фоне осеннего влагозарядкового полива требуются четы­ре вегетационных полива нормами 30 мм. Такое же количество поливов было дано на варианте с предполивным порогом увлажнения 70% НВ. Во влажные годы, в зависимости от распределения осадков, выпадающих в вегетационный период, количество поливов варьирует. Осенний влагозарядковый полив нор­мой 80 мм позволяет поддерживать оптимальную влажность почвы в течение всей вегетации многолетних трав, а на варианте с порогом увлажнения 70% НВ требуется один полив нормой 30 мм.

Коэффициенты водопотреблений во все годы исследований были самыми низкими на вариантах с вегетационными поливами 26-36 мм/т. Суммарное водопотребление, вычисленное биоклиматическим методом, имеет устойчивую связь с фактическим суммарным водопотреблением, как по декадам, так и за весь вегетационный период. Сравнение фактических расходов влаги с расчетными по дефициту влажности воздуха и биологическим коэффициентам суммарного испарения показало устойчивую корреляцию между ними.

Вторичное засоление орошаемых почв обусловлено геоморфологическими особенностями территории, носит спорадический характер и чаще всего приурочено к понижениям рельефа, когда капиллярная кайма грунтовых вод близко расположена к поверхности почвы.

4. На аллювиальных торфянисто-глеевых почвах лимитирующим фактором повышения продукционных процессов является температурный режим и доступность элементов питания ( минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия) в начале вегетации культур низка. Под влиянием полива затоплением, в результате повышения влажности и температуры почвы, интенсивнее протекают процессы нитрификации, проис­ходит переход аммиачных форм азота в нитратные; оптимизируются условия для превращения недоступных форм фосфатов в подвижные и наблюдается вымывание обменного калия из верхних слоев почвы в нижележащие. Внесение минеральных удобрений позволяет поддерживать поло­жительный баланс элементов питания.

5. В условиях степной зоны, на аллювиальных торфянисто-глеевых почвах, одноразовый весенний полив затоплением нормой 250 мм, обеспечивает оптимальную влажность поч­вы в течение вегетации многолетних травосмесей до первого укоса. Для вегета­ции трав до второго укоса необходимо подпитывание нормой 150 мм.

6. Наиболее эффектив­ной формой повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий в усло­виях юга Средней Сибири является ускоренное залужение их сеяными много­летними бобово-злаковыми травами. Наибольшую продуктивность обеспечива­ет смесь, состоящая из люцерны+овсяницы+костреца. В зависимости от режима затопления, доз мине­ральных удобрений, укосов меняется содержание переваримого и сырого про­теина, каротина, клетчатки, химического состава сена многолетних трав. Наи­большее содержание переваримого (125,2 г/кг), сырого (20,7 %) протеина, каро­тина (160,6 мг/кг) получено на травосмеси люцерна+овсяница+кострец при двухразовом затоплении. Оценка эффективности на биоэнергетической основе позволяет выявить, что выход 1 кг сухого вещества сена на «контроле» составил в среднем 8,20 МДж, при «одноразовом затоплении» - 8,69; при «двух­разовом затоплении» - 9,44.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

На основании проведенных исследований в условиях юга Средней Сибири предлагаем:

1.  Проводить экологически безопасные режимы орошения нормами 20-30 мм в зависимости от влагообеспеченности года. В лесостепной зоне в засушливые годы при поливе дождеванием на фоне осенней влагозарядки необходимо проводить от двух до четырех поливов нормами по 30 мм. В степной зоне в засушливые годы при поливе затоплением проводить два полива. Первый полив нормой 250 мм следует осуществить в начале вегетации многолетних трав, второй полив – нормой 150 мм – в начале фазы отрастания трав второго укоса.

2.  Для предотвращения уплотнения почвы и увеличения аэрации проводить агромелиоративные способы обработки (глубокое рыхление, щелевание) на глубину 45-50 см. На орошаемых черноземных почвах следует вносить комплексные органо-минеральные удобрения из расчета 5,5-8,3 т/га сухой массы.

3.  На засоленных почвах в зависимости от степени и химизма засоления, орошение проводить в комплексе с глубоким мелиоративным рыхлением и внесением химических мелиорантов. Использовать для посева солевыносливые культуры (донник белый и желтый, пырей бескорневищный, люцерна желтая), которые обеспечивают коренное улучшение и окультуривание.

4.  На пойменных орошаемых почвах проводить ускоренное залужение посевами многолетних трава, состоящую из люцерны+овсяницы+костреца, вносить минеральные удобрения с учетом агрохимических свойств почвы, а также ее эффективного и потенциального плодородия.

СПИСОК

Основных работ, опубликованных по теме диссертации

Монографии

1. Бадмаева, С. Э. Агроландшафты на орошаемых землях Средней Сибири / , , ; Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красно­ярск, 20с.

2. Бадмаева, С. Э. Эколого-мелиоративные исследования в Средней Сибири / ; Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 20с.

Научные статьи

3. Определение ЭДПН для орошаемых земель Средней Сибири на основе оценки их впитывающей способности / , ­пенко, , С. Э. Бадмаева // Предотвращение ирригационной эро­зии почв Средней Сибири: Сб. - Красноярск, 1982. - С. 11-29.

4. Соловьева, конструкции инженерных систем лиманного орошения и способы их эксплуатации: Закл. отчет за 1985 г., Т. 2 / , С. Э. Бадмаева. - Красноярск, 1985. – 42 с. - № гос. регистрации

5. Бадмаева, С. Э. Влияние полива затоплением на урожайность многолет­них травосмесей: Инф. лист. № 000-88 / . - Красноярск, 19с.

6. Бадмаева, С. Э. Влияние минеральных удобрений на питательность мно­голетних травосмесей с режимами затопления: Инф лист. № 000-88 / . - Красноярск, 1с.

7. Соловьева, сроков затопления на урожайность многолет­них трав и качество корма при лиманном орошении / , , С. Э. Бадмаева // Орошение и осушение земель Сибири. - Красноярск, 1988. - С. 39-44.

8. Бадмаева, С. Э. Продуктивность многолетних травосмесей на пойменных почвах при лиманном орошении / , // Интенсифика­ция кормопроизводства на мелиорируемых землях Сибири. - Красноярск, 1988. - С. 56-64.

9. Бадмаева, С. Э. Использование подпитывающих систем лиманного оро­шения в условиях юга Красноярского края: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук / . - Новочеркасск, 19с.

10. Бадмаева, С. Э. Схема водоподачи при лиманном орошении / , // Экологические аспекты мелиорации Северного Кавказа. - Новочеркасск. – 1990. - С. 36-37.

11. Бадмаева, С. Э. Влияние лиманного орошения на температурный режим длительносезоннопромерзающих почв юга Красноярского края / , // Рациональное природопользование в криоли-тозоне: Всесоюз. семинар. - Якутск, 1990. - С. 24-26.

12. Бадмаева, С. Э. Технология возделывания многолетних травосмесей на сено в при лиманном орошении: Временные рекомендации / , , . - Абакан, 1991.- 7 с.

13. Бадмаева, С. Э. Эффективность лиманного орошения при ускоренном залужении пойменных почв юга Красноярского края / С. Э Бадмаева // Проблемы водохозяйственного строительства и экологических проблем. - Тбилиси., 1991. - С. 18-19.

14. Бадмаева, С. Э. Режимы увлажнения многолетних травосмесей при ли­манном орошении пойменных почв на примере Озерковской системы. / , // Гидромелиорация и освоение пойменных земель Сибири. - Красноярск, 1991. - С. 122-125.

15. Бадмаева, С. Э. Эксплуатация систем лиманного орошения на юге Крас­ноярского края / // Вопросы водохозяйственного строительства, мелиорации, исполь­зования и охраны водных ресурсов: Всесоюз. науч.-техн. конф. молодых ученых и специалистов. - Ереван, 1991. - С. 41-42.

16. Струков, плодородия чернозема обыкновенного под влиянием хозяйственной деятельности человека / , , // Мелиорация и водное хозяйство№ 3. - С. 34-35.

17. Предупреждение ирригационной эрозии чернозема обык­новенного / , С. Э. Бадмаева, , // Вестн. КрасГАУ. – 1999. - № 5. - С. 103-109.

18. Организация поверхностного орошения на оросительных системах с закрытой оросительной системой / , , , // Вестн. КрасГАУ№ 6. - С. 132-133.

19. Бадмаева, С. Э. Земельные ресурсы Красноярского края и основные на­правления мелиорации по повышению эффективности их использования / , // Научное и кадровое обеспе­чение земельных преобразований в России: Сб. науч. тр. – М., 2С. 125-128.

20. Бадмаева, С. Э. Почвенно-мелиоративная характеристика Новоселовской оросительной системы / , // Почвы Сибири: особенно­сти функционирования и использования. – Красноярск, 2002. - С. 178-180.

21. Бадмаева, С. Э. Структура агроландшафта с мелиоративной (оросительной системой) / // Вестн. КрасГАУ.- 2003. - № 1. - С. 12-14.

22. Бадмаева, С. Э. Основные особенности и закономерности прогрессивно­го развития конструкций оросительных систем юга Сибири / // Природообустройство и рациональное природопользование - необходимые усло­вия социально-экономического развития России: Сб. – М., 2005. - С. 64-69.

23. Бадмаева, С. Э. Регулирование водно-солевого режима почв. / // Аграрная наука на рубеже веков: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Красноярск, 2005. - С. 103-104.

24. Бадмаева, С. Э. Особенности солевого режима почв Новоселовской оро­сительной системы / , // Вестн. КрасГАУС. 131-136.

25. Бадмаева, С. Э. Экологические аспекты орошения / // Вест­н. КрасГАУС. 130-131.

26. Бадмаева, С. Э Оценка водоисточников для ирригации по экологическим показателям / // Вестн. КрасГАУС. 129-130.

27. Бадмаева, С. Э. Характеристика водозаборных сооружений оросительных систем юга Средней Сибири / // Вестн. КрасГАУ. – 2006. - С. 127-129.

28. Бадмаева, С. Э. Методика расчета индивидуальных биологически-оптимальных и текущих норм водопотребления / // Международная заочная конференция по проблемам агрокомплекса. - Красноярск, 2006. - С. 76-78.

29. Бадмаева, С. Э. Анализ режимов водопользования / // Ме­ждународная заочная конференция по проблемам агрокомплекса. – Красноярск, 2006. - С. 74-76.

30.  Бадмаева, С. Э. Экологические аспекты влияния орошения на мелиоративное состояние земель / // Аграрная наука на рубеже веков: Сб. – Красноярск, 2007. – С. 105-110.

31.  Бадмаева, С. Э. Экологические требования к водному режиму почв по сохранению плодородия орошаемых земель / , / Аграрная наука на рубеже веков: Сб. – Красноярск, 2007. – С. 110-113.

32.  Бадмаева, С. Э. Влияние орошения на водно-физические свойства чернозема обыкновенного / // Вклад академика в изучение и с/х освоение земель Сибири: Сб. – Абакан, 2007. – С. 28-33.