Введение к работе
Актуальность исследований. Ростовская область по площади сельскохозяйственных угодий - один из крупнейших регионов юга европейской части Российской Федерации с благоприятными для выращивания сельскохозяйственных культур условиями. Однако существенным препятствием в получении высоких и устойчивых урожаев в восточных районах области являются три одновременно действующих отрицательных природных факторов, совокупное действие которых приводит в отдельные годы к значительному снижению урожайности основных зерновых культур (до 30-40%), в засушливые - к полной их гибели на больших площадях. Это наличие большой площади (около 2 млн. га) малопригодных каштаново-солонцовых комплексов для возделывания сельскохозяйственных культур; равнинная, малооблесенная территория подвергается дефляции; дефицит влаги (250-280 мм).
Проведенные ранее в данном регионе исследования были направлены главным образом на решение задач: мелиорация солонцов, борьба с дефляцией и засухой. Актуальность исследований заключается в исследовании аспекта последействия мелиоративных приемов, обеспечивающих поддержание почвенного плодородия и получения урожайности возделываемых культур на уровне, или близкого к нему, зональной почвы.
Цели задачи исследований. Дать оценку длительности действия агромелиоративных приемов сохранения и повышения плодородия почв каштаново-солонцового комплекса.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
изучить последействие влияния химической и агротехнической мелиорации солонцового комплекса на агробиологические и физико-химические свойства почвы;
определить продолжительность положительного влияния оцениваемых мелиоративных приемов;
определить запас доступной влаги в почве в последействии различных видов мелиорации;
рассмотреть влияние последействия мелиорации на содержание тяжелых металлов в почве и сельскохозяйственных культурах;
дать оценку последействия мелиорации при возделывании сельскохозяйственных культур;
провести экономическую оценку последействия различных видов мелиорации каштаново-солонцового комплекса.
Научная новизна. Впервые рассмотрено влияние длительного последействия различных способов мелиорации на агрофизические, физико-химические и агрохимические свойства каштаново-солонцового комплекса почв. Определено влияние различных способов мелиорации на урожайность и качество продукции озимой пшеницы, кукурузы на зерно и ярового ячменя.
Практическая значимость заключается в освоении и сельскохозяйственном использовании почв каштаново-солонцового комплекса в рамках длительности действия агробиологического и химического методов мелиорации, обеспечивающих сохранение основных свойств и воспроизводства их подородия.
Улучшение водно-физических и физико-химических свойств мелиорируемых каштаново-солонцовых комплексов сухостепнои зоны путем проведения химической мелиорации, обеспечивает повышение плодородия почв и урожайность озимой пшеницы, кукурузы на зерно и ярового ячменя в зависимости от погодных условий на 15-45 %.
Результаты исследования последействия прошли производственную проверку в Орловском районе Ростовской области в СПК «Родина» на площади 300 га и СПК «Партнер-Агро» на площади 70 га.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях кафедры земледелия и мелиорации ДонГАУ; V съезде Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008); Международных научно-практических конференциях (Персианов-ка, 2005, 2006, 2007); Всероссийских научно-практических конференциях (Мо-
сква, 2005; Персиановка, 2006); региональных научно-практических конференциях (Ставрополь, 2007, Новочеркасск, 2008).
Публикация. По теме диссертации опубликовано десять работ, в том числе две в журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков, 30 таблиц, 3 приложения. Работа состоит из введения, семи глав, основных выводов, практических предложений, списка использованных источников, включающего 252 наименований, в том числе 18 зарубежных авторов.
Исследования по эффективности длительности мелиоративных приемов проводились в 2005 - 2007 гг. в полевых условиях иа ключевых участках расположенных на агротехническом почвенно-мелиоративном стационаре Донского государственного аграрного университета, расположенном в СПК «Родина» Орловского района Ростовской области.
Орловский район находится на юго-востоке Ростовской области и представляет собой главным образом равнину с мелковолнистым рельефом. Климат умеренно-континентальный. Годовое количество осадков составляет 350 мм. Среднегодовая температура составляет +10,6С, самый холодный месяц - февраль, со среднесуточной температурой воздуха -5,2С; самый теплый - июль, среднесуточная температура составляет +23,5С. В первой декаде марта обычно устанавливается среднесуточная температура воздуха выше 0С. В дальнейшем температура быстро нарастает, что приводит к энергичному таянию снега.
СПК «Родина» Орловского района Ростовской области в котором расположен почвенно-мелиоративный стационар, согласно агроклиматическохму районированию территории Ростовской области, находится на юго-востоке области в подрайоне 16Б.
Годы исследований различались по сумме выпавших осадков и температурному режиму, что позволило оценить поведение агрофитоценозов ячменя
6 и озимой пшеницы в различных погодных условиях последействия мелиорации.
Характеризуя погодные условия за годы исследований, следует отметить, что 2006 - 2007 сельскохозяйственный год был засушливым, 2005 - 2006 сельскохозяйственный год - выше среднего по увлажнению и 2004 - 2005 сельскохозяйственный год - увлажненным.
2004 - 2005 сельскохозяйственный год был умеренно благоприятный для возделывания сельскохозяйственный культур. Осень 2004 - 2005 сельскохозяйственного года по температурному режиму была в пределах нормы, а осадков за осенний период выпало 102 мм, что больше нормы. Зима 2004-2005 сельскохозяйственного года была в пределах среднемноголетней нормы. Весна была теплая, осадков выпало 127 мм, что значительно выше нормы. Год был благоприятным для роста и развития растений полевых культур.
2005 - 2006 сельскохозяйственный год по метеорологическим показателям увлажнения был выше среднемноголетних данных, но по сезонам года распределение осадков было крайне неравномерным. Так, за зимний период выпало 145 мм, больше среднемноголетней нормы. Весна была в целом благоприятна для роста и развития растений полевых культур. Лето было влажное и теплое, осадки выпадали неравномерно, особенно много их выпало в июне. Год был благоприятным для роста и развития растений полевых культур.
2006-2007 сельскохозяйственный год был засушливым, особенно весенний период. С февраля по май выпало всего 46 мм осадков, что меньше нормы. Зима была теплее обычного, температура в феврале только -1,8С. Устойчивая теплая погода установилась в конце марта. Условия вегетации для яровых зерновых колосовых были неблагоприятными. Температура воздуха в летний период была в пределах нормы. В целом 2006-2007 сельскохозяйственный год оказался неблагоприятным для растений яровых культур.
Почвенно-мелиоративный стационар был заложен в 1985 г. на почвах каштаново-солонцовых комплексов в юго-восточной части Ростовской области.
Почвообразующие породы карбонатно-сульфатные полиминеральные буровато-палевые и желтоватые лессовидные суглинки и глины. Лессовидная фракция составляет 35%, засолены с глубины 0,5 - 2 м хлоридами и сульфатами кальция, магния, натрия.
Каштаново-солонцовые комплексы сухой степени: солонцы 30 - 45% площади, ареалы имеют отчетливые границы и сложную конфигурацию. Площадь солонцовых пятен 114±7 м2. Поглощающий комплекс солонцов обменного натрия от суммы поглощенных катионов. По составу поглощенных катионов степные солонцы малонатриевые. Гранулометрический состав тяжелосуглинистый или легкосуглинистый. Плотность солонцов изменяется по профилю в пределах от 1,29 - 1,30 г/см3 в гор. А до 1,64 - 1,69 г/см3 в гор.С.
Вследствие незначительной пористости солонцы имеют относительно низкую влагоемкость, особенно в карбонатном горизонте. Иллювиальный горизонт отличается высокими значениями влажности завядания растений. В солонцах содержится гумуса: в гор. А - 2,16 - 2,88%, в гор. В і - 1,70 - 2,14%, в гор. В2- 0,52 -1,35%.
Наличие в подсолонцовом горизонте водно-растворимых солей, служит постоянным резервом натрия, обеспечивая относительную устойчивость солонцов в природе и возможность реставрации солонцовых свойств.
Солонцы занимают в комплексе с зональными каштановыми почвами около 45% площади пашни, границы каштановых почв обычно распознаются вполне отчетливо, каштановые почвы солонцеваты.
Таблица 1 - Схема опыта
Озимая пшеница
Кукуруза на зерно Яровой ячмень
Отвальная обработка почвы ПЛН-5-35, на глубину 20-22 см (St)
Трехъярусная обработка почвы орудием ГТГН-40, на глубину 45 см
Отвальная обработка почвы + 11т фосфогипса
После мелиорации опытный участок по всем вариантам опыта обрабатывался по зональной агротехнике с отвальной обработкой почвы. Повторность опыта четырехкратная.
Методика проведения опытов Закладка опытов, проведение наблюдений и учетов, отбор почвенных и растительных проб проводились в соответствии с методиками полевого опыта (Доспехов, 1968).
Определение содержания карбонатов в почве - по методу Шейблера; содержание активных карбонатов - щавелевокислым аммонием по методу Друи-но-Гале; солевой состав и рН водной вытяжки - определяли согласно рекомендации Аринушкиной Е.В.; подвижные формы фосфора и калия - по методу Ма-чигина в модификации ЦИНАО; общий азот - фотоколориметрическим методом с использование реакции «индофеноловой зелени» в модификация ЦИНАО, нитратный азот - десульфофеноловым методом; аммиачный азот - колориметрический метод с реактивом Несслера в модификации ЦИНАО.
Был определен ряд показателей гумусного состояния исследуемых почв. Общее содержание органического вещества изучено по методу Тюрина в модификации ЦИНАО; водород и углерод определены в быстром токе кислорода на С'.Н:К-анализаторе с последующим расчетом их атомных отношений (Климова, 1975), содержание свободных и связанных с подвижными полуторными оксидами гумусовых кислот, Сге и СФК - методом Тюрина в модификации Пономаревой-Плотниковой (Агрохимические методы исследования почв, 1975). Анализ почв и растений были выполнены на базе учебной лаборатории повышения плодородия почв Донского государственного аграрного университета, аналитической лаборатории и лаборатории специальных анализов ФГУ ГЦАС «Цимлянский», Эколого-аналитической лаборатории ФГНУ «РосНИИПМ» с применением нижеследующих методик.
Общее содержание ТМ (Си, Ni, Pb, Cd, Zn) в почве полевых опытов определяли методом кислотного разложения: прокаливанием в течение 1ч при 650, охлаждением и дальнейшей обработкой 10 мл концентрированной HF и 1мл
концентрированной НСЮ4 с конечным определением на атомно-адсорбционном спектрофотометре (ААС), при мониторинговых исследованиях - ренген-флюоресцентным методом. Концентрацию металлов в вытяжках определяли методом ААС.
Тяжелые металлы в растениях определены методом сухого озоления при 450С и растворением смеси кислот HN03+HC1 с последующим определением на ААС (атомно-абсорбционный спектрофотометр) (Методические указания ..., 1992).
В фазу полной спелости проводили структурный анализ урожая (определяли ддииу початка, массу початка, озерненность, массу зерна с початка, массу 1000 зерен, урожайность кукурузы в початках и в зерне), а также содержание в зерне белка (Ермаков А.Й., 1972), азота (по Кьельдалю), фосфора (по Лоури), калия (на пламенном фотометре) и жира в зерне и в зародыше (по Сакслету).
Экспериментальный материал обработан методом дисперсионного, корреляционного и множественного регрессионного анализа с исключением незначимых членов уравнений регрессии (Доспехов, 1968). Достоверность параметров уравнений множественной регрессии проверяли дисперсионным анализом и критерием Стыодента.
