Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние теории и практики мелиорации солонцов 14
1.1 Генезис и свойства солонцов 14
1.2 Мелиорация солонцов 24
1.3 Фитомелиоративная роль кормовых культур и севооборотов на солонцах 39
1.4 Приемы повышения плодородия и продуктивности солонцов 53
1.5 Экологические последствия мелиорации солонцов 55
2. Условия, методика, объекты и предметы исследований 62
2.1 Природно-климатические условия лесостепной зоны 62
2.2 Техника и методика проведения исследований 68
2.3 Агрометеорологические условия 1972 - 1994 гг. 90
2.4 Характеристика Нерпинского солонцового стационара, как объекта исследования 92
3. Агромелиоративная характеристика солонцов лесостепной зоны 98
3.1 Геоморфология солонцов, структура их комплексов 98
3.2 Водно-физические свойства солонцов 103
3.3 Физико-химические свойства солонцов 106
3.4 Содержание гумуса и питательных элементов на солонцах 116
3.5 Агромелиоративная группировка и диагностика солонцов 118
4. Фитомелиоративная роль кормовых севооборотов на мелких гидроморфных солонцах 122
4.1 Водно-физические и физико-химические свойства почвы 122
4.2 Питательный режим и микробиологическая активность почвы 133
4.3 Урожайность и продуктивность однолетних и многолетних трав 139
4.4 Ботанический и химический состав урожая, питательность сена 147
4.5 Моделирование мелиоративных процессов и прогнозирование продуктивности кормовых севооборотов 156
5. Влияние химической мелиорации на плодородие и продуктивность гидроморфных мелких солонцов 167
5.1 Водно-физические и физико-химические свойства почвы 167
5.2 Питательный режим и микробиологическая активность почвы 187
5.3 Урожайность и продуктивность кормовых культур 193
5.4 Ботанический и химический состав урожая, питательность сена 199
5.5 Эко - токсикологическая оценка химической мелиорации солонцов по содержанию тяжёлых металлов и радионуклидов в почве и растениях 203
6. Влияния систем основной обработки и гипсования на плодородие и продуктивность гидроморфных солонцов при их длительном сельскохозяйственном использовании 214
6.1 Водно-физические и физико-химические свойства почвы 214
6.2 Питательный режим и микробиологическая активность почвы 229
6.3 Урожайность, продуктивность однолетних и многолетних трав 248
6.4 Ботанический и химический состав травостоя, питательность сена 258
6.5 Обоснование глубины основной обработки солонцов по их морфологическому строению 266
7. Приемы повышения плодородия солонцов, продуктивности агрофитоценозов и природных кормовых угодий на них 271
7.1 Экологическая оценка галофитности и солонцеустойчивости сортов донника 271
7.2 Подбор видового состава агрофитоценозов на солонцах 276
7.3 Оптимизация норм посева донника и сроков посева многолетних трав на солонцах 286
7.4 Оптимизация применения удобрений под многолетние травы на солонцах 291
7.5 Влияние приемов поверхностного улучшения на плодородие солонцов и продуктивность природных кормовых угодий 301
8. Биоэнергетическая и экономическая эффективность приемов мелиорации солонцов 319
8.1 Биоэнергетическая и экономическая эффективность кормовых севооборотов на солонцах 319
8.2 Биоэнергетическая и экономическая эффективность химической мелиорации солонцов 327
8.3 Биоэнергетическая и экономическая эффективность систем основной обработки солонцов 331
8.4 Биоэнергетическая и экономическая эффективность возделывания однолетних трав и многолетних травосмесей на солонцах 339
8.5 Биоэнергетическая и экономическая эффективность применения удобрений на солонцах 344
8.6 Биоэнергетическая и экономическая эффективность приемов поверхностного улучшения кормовых угодий на солонцах 348
Выводы 353
Предложения производству 356
Список литературы 358
Приложения 391
- Фитомелиоративная роль кормовых культур и севооборотов на солонцах
- Характеристика Нерпинского солонцового стационара, как объекта исследования
- Содержание гумуса и питательных элементов на солонцах
- Моделирование мелиоративных процессов и прогнозирование продуктивности кормовых севооборотов
Введение к работе
Актуальность проблемы. В Западной Сибири и Южном Урале площадь солонцов и солонцеватых почв составляет 9 млн. га. Из них 5 млн. га занимают естественные кормовые угодья. Продуктивность их не превышает 0,3-0,5 т/га сена низкого качества. Вместе с тем, многими научными учреждениями РФ, СНГ и зарубежья разработаны приемы, позволяющие повысить продуктивность солонцов в 3-5 раз и более. Солонцы отличаются большим многообразием свойств. Это требует дифференцированного подхода к их освоению. Разработка научно обоснованных технологий должна соответствовать агромелиоративным свойствам солонцов и биоклиматическим условиям конкретной зоны.
В Тюменской области солонцы, солонцеватые и солончаковатые почвы занимают 772 тыс. га. В составе сенокосов и пастбищ находятся 526 тыс. га. .Вопросы мелиорации и использования солонцов здесь не достаточно изучены. 'Исследования, проведенные в Тюменской сельскохозяйственной академии (В.А. Федоткин, 1976, 1977, 1978, 1980; А.И. Бородин, 1976, 1980; Л.Н. Скипин, 2000 и др.), направлены, в основном, на разработку приемов мелиорации распаханных солонцов.
В лесостепной зоне Западной Сибири преобладают солонцы лугового режима увлажнения. Березин Л.В. (1993), Семендяева Н.В. (2002) разработали теоретические основы, и обобщили опыт химической мелиорации почв гидроморфных солонцовых комплексов данной зоны. При этом предпочтительно изучалось влияние комплексной мелиорации солонцов на урожайность зерновых культур. На природных кормовых угодьях подобных исследований мало. В этой связи, разработка научно обоснованной системы мелиорации и использования гидроморфных солонцов, обеспечивающей повышение плодородия почвы и продуктивности угодий является актуальной.
Цель работы — выявить наиболее эффективные приемы мелиоративного
освоения гидроморфных солонцов, изучить действие и последействие
средообразующей роли кормовых севооборотов, химической и биологической
мелиорации, агротехнических цриемов, а также поверхностного улучшения на
плодородие и продуктивность гидроморфных солонцов лесостепной зоны
Западной Сибири.
. Задачи исследований:
I 1. Дать агромелиоративную характеристику и диагностику солонцов
лесостепной зоны; изучить закономерности распределения макро- и микроэлементов в них.
-
Изучить влияние кормовых севооборотов на плодородие гипсованных и не гипсованных мелких гидроморфных солонцов, урожайность, продуктивность, качество сена однолетних и многолетних трав.
-
Изучить влияние химической мелиорации на плодородие и продуктивность гидроморфных мелких солонцов, кормовые достоинства многолетних трав; установить эко-токсикологическую регламентацию их применения по содержанию тяжёлых металлов и радионуклидов в почве и растениях.
-
Выявить влияние систем основной обработки и гипсования гидроморфных мелких и средних солонцов на их плодородие, урожайность однолетних, многолетних трав и качество сена при длительном сельскохозяйственном использовании.
-
Определить галофитность и солонцеустойчивость сортов донника; подобрать наиболее соле- и солонцеустойчивые, продуктивные однолетние, многолетние травы и травосмеси для возделывания на солонцах.
-
В зависимости от типа и степени засоления почвенной среды разработать шкалу корректировки на нормы посева сортов донника.
-
Установит]> оптимальные сроки посева многолетних трав на солонцах.
-
Изучить влияние органоминеральных удобрений на плодородие почвы, урожайность, продуктивность и устойчивость многолетних трав, и качество сена.
-
Изучить влияние приёмов поверхностной) улучшения на плодородие мелких солонцов и продуктивность природных кормовых угодий. I
-
Дать биоэнергетическую и экономическую оценку эффективности мелиорации и рационального использования природных кормовых угодий на солонцах.
Научная попита. Впервые в условиях лесостепной зоны Западной Сибири изучены агромелиоративные свойства и особенности солонцов зоны, закономерности распределения макро- и микроэлементов в них; средообразующая роль кормовых севооборотов, химических мелиорантов, доз фосфогипса, сочетания систем основной обработки и гипсования, органоминеральных удобрений на плодородие и продуктивность солонцов. В зависимости от типа и степени засоления почвенной среды разработана шкала для корректировки нормы посева сортов донника. Произведено моделирование мелиоративных процессов и прогнозирование продуктивности кормовых севооборотов на солонцах. Дана эко-токсикологическая оценка применения химических мелиорантов и доз фосфогипса по содержанию тяжелых металлов и радионуклидов в почве и растениях.
Теоретическая значимость работы. Основные положеній диссертации позволяют представить особенности гидроморфных солонцов лесостепной зоны Западной Сибири, общие закономерности пространственного и профильного распределения макро- и микроэлементов в них. Диагностика и агромелиоративная характеристика является теоретической основой для| разработки научно обоснованной технологической системы мелиорации и использования исследуемых солонцов. Установлено значительное накопление в почве кремнезема и бора. Определена корреляция содержания макро- и микроэлементов в почве от мощности надсолонцового горизонта. Изучена степень воздействия различных химических мелиорантов на физико-химические свойства гидроморфных мелких солонцов. Рассчитана множественная корреляция между почвенными параметрами и урожайностью сельскохозяйственных культур в кормовых севооборотах. Отобраны основные почвенные факторы, формирующие урожай. Построено уравнение множественной линейной регрессии, которое позволяет моделировать
мелиоративные процессы, протекающие в исследуемых солонцах и прогнозировать продуктивность кормовых севооборотов на них. Определена галофитность сортов донника по проросткам, на основе которых составлены графики поправок на нормы их высева в зависимости от степени и химизма засоления почвенной среды. Установлена солонцеустойчивость сортов донника. Определены влияние приемов поверхностного и коренного улучшения, а также химической мелиорации на водно-физические, физико-химические, биологические свойства, баланс гумуса, питательный режим и продуктивность гидроморфных мелких солонцов. Проведено экологическое нормирование и регламентация доз внесения фосфогипса на солонцах по содержанию тяжелых металлов и радионуклидов в почве и растениях.
Практическая значимость работы. Разработаны комплекс агрохимических, биологических и агротехнических приемов повышения
плодородия гидроморфных солонцов. Рекомендована энерго- и
ресурсосберегающая, экологически безопасная технологическая система химической мелиорации, коренного, поверхностного улучшения, перезалужения и рационального использования природных кормовых угодий на гидроморфных солонцах лесостепной зоны Западной Сибири.
В качестве покровной культуры рекомендовано просо Кормовое 45. Максимальный эффект обеспечил семипольный кормовой севооборот: 1) пар чистый; 2) просо; 3) просо; 4) просо + многолетние травы; 5-7) многолетние травы 2-4 гг. жизни.
Внесение гипса 3.0 т/га и сочетание гипса 15 и навоза 40 т/га может повысить урожайность донника, соответственно на 74,2 и 79,7%. Использоваїгае фосфогипса в дозе 10 т/га на фоне NgoPeo может существенно (на 20,8%) увеличить продуктивность многолетних" трав и улучшить качество сена. Кроме того, применение фосфогипса в сельском хозяйстве позволяет решить экологические проблемы, связанные с утилизацией отходов промышленности.
При коренном улучшении эффективна поверхностная обработка; в полевом периоде, под однолетние культуры, при перезалужении и повторном перезалужении в сочетании с гипсованием - послойная обработка почвы (дискование + безотвальное рыхление на глубину 28-30 см), которая позволяет і^^сохранить плодородный надсолонцовый горизонт, что имеет также большое ^^Рлочвоохранное значение. Наибольший эффект достигался при сочетании послойной обработки с химической мелиорацией.
Лучшими фитомелиорантами были просо и могар; из многолетних трав — кострец безостый, житняк шнрококолосый, пырей бескорневищевый, донник белый и желтый, люцерна желто- и синегибридная. Наиболее высокая продуктивность и средообразующая роль отмечались в травосмеси, составленной из костреца безостого СибНИИСХоз 189 + житняка ширококолосого Гребенчатый 14 + люцерны желтогибридной Марусинская 425. Прибавка к контролю составила в среднем 0,23 т/га сена.
Данная научно-техническая разработка выполнена с учетом мер по охране окружающей среды. В частности, применение послойной обработки солонцов обеспечивает сохранность эллювиалыю-аккумулятивного горизонта и разрыхление солонцового горизонта В, без выноса его на поверхность. Применение малых доз фосфогипса ограничивает привнесение в почву тяжелых металлов и радионуклидов. Достигается улучшение водно-физических, физико-химических, биологических свойств и питательного режима солонцов; активизируются дерновый процесс и биологтгческий круговорот веществ, замедляется процесс осолонцевания, повышается эффективное плодородие почвы и продуктивность угодья в 5-6 раз.
Защищаемые положения:
особенности агромелиоративных свойств гидроморфных солонцов лесостепной зоны Западной Сибири, закономерности распределения макро- и микроэлементов в них;
сравнительная средообразующая роль кормовых культур; почвенные факторы, определяющие продуктивность кормовых севооборотов на гипсованных и не гипсованных мелких солонцах; модель основных параметров плодородия мелиорированного солонца; эффективность химігческой мелиорации, малых доз внесения фосфогипса и систем основной обработки гидроморфных мелких солонцах; соле- и солонцеустойчивые, высокопродуктивные виды и сорта кормовых культур для возделывания на солонцах; оптимальные сроки высева многолетних трав на солонцах; корректировка норм высева сортов донника по химизму и степени засоления почвенной среды; оптимизация применения органоминеральных удобрений на солонцах; эффективность приёмов комплексного поверхностного улучшения природных кормовых угодий на солонцах;
эко-токсикологическая оценка применения химических мелиорантов, доз внесения фосфогипса по содержаЕшю тяжелых металлов и радионуклидов в почве и растениях; биоэнергетическая и экономическая эффективность мелиорации и использования солонцов.
Реализация результатов исследований проводилась на основе почвенно-мелиоративного обследования солонцов в хозяйствах зоны, разработки и внедрения техно-рабочих проектов на их мелиорацию и составления зональных рекомендаций, внедренных в сельскохозяйственное производство. Изданы: Рекомендации по улучшению сенокосов и пастбищ на солонцах Тюменской области. - Тюмень, 1977. Зональная система земледелия Тюменской области. - Новосибирск, СО ВАСХНИЛ, 1982. Кормопроизводство на солонцовых землях Западной Сибири и Южного Урала. - М., Росагропром, 1986. Мелиорация и использование солонцов в Тюменской области. -Новосибирск, СО ВАСХНИЛ, 1988. Коренное улучшение природных кормовых угодий на солонцовых землях Северного Зауралья. - Новосибирск, СО ВАСХНИЛ, 1988.
Научно-технические разработки применяются при проведении комплекса агротехнических и мелиоративных изысканий и мероприятий на солонцовых комплексах, при их использований в хозяйствах юго-восточных районов
Тюменской области, а также в других регионах России и Северного Казахстана. В опытно-производственном хозяйстве «Ишимское» полученные результаты внедрены на площади 1140 га. На основе техно-рабочих проектов, составленных автором, освоено 9,7 тыс. га солонцов, в том числе мелиоративная обработка - 7160 га и гипсование - 2585 га. Фактический экономический эффект составил от мелиоративной обработки 80,0 у.е./га и от гипсования 198,8 у.е./га.
Апробация. Материалы диссертации доложены и обсуждены: на ученых советах Ишимскои опытной станции по земледелию, а также НИИСХ Северного Зауралья (1972-1994 гг.); на заседаниях Координационных советов по проблеме мелиорации солонцов Западной Сибири и по проблеме «Корма» СО ВАСХНИЛ (1976-1990 гг.); на конференциях молодых ученых и специалистов сельского хозяйства (Тюмень, 1978, 1980, 1983, 1985, 1989); на
совещаниях руководителей и специалистов сельского хозяйства юго-восточных районов Тюменской области (1974-1991 гг.); на Всесоюзной научной конференции молодых ученых и аспирантов (Москва, 1982); на Всесоюзном научно-техническом совещании (Новосибирск, 1986); на Региональных научно-практических конференциях (РФ, Новосибирск, 1985; РК, Кокшетау, 2001); на Межрегиональной конференции молодых ученых «Молодые ученые Сибирского региона — аграрной науке» (Омск, 2004); на Республиканских научно-практических конференциях (РК, Кокшетау, 1996, 1998, 2000); на Общероссийской научной конференции: с международным участием «Успехи современного естествознания» (Сочи, 2005); на Международных научно-практических конференциях: «История, природа, экономика» (Омск, 2002), «Валихановские чтения» (РК, Кокшетау, 1999, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005); «Состояние и перспективы аграрной науки Казахстана и Западной Сибири» (Петропавловск, 2003), «Развитие идей почвозащитного земледелия в новых социо-экономических условиях» (РК, Шортанды, 2004), «Сохраним планету Земля» (РФ, СПБ, 2004).
ІЩКУР
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 67 работ в форме рекомендаций (шесть), статей в сборниках научных трудов, материалах научно-практических конференций, научно-производственных журналах, научно-технических „ бюллетенях, в т. ч. 4 статьи опубликованы в научных налах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 310 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству. Содержит 160 таблиц, 40 рисунков и 110 приложения. Список использованной литературы включает 345 источников, из них 11 на иностранных языках.
Оказали помощь в выполнении отдельных исследований кандидат с.-х. наук Хусаинова Р.К. и старший научный сотрудник Жарков А.Н.; в разработке методики исследований | Пуртов Г.М.| и подготовке рукописи к защите Скишга Л.Н. - доктора, с.-х. наук. Ценные советы даны докторами с.-х. наук Федоткином В.А., Березином Л.В., Константиновой М.Д. Автор выражает всем им глубокую признательность.
Фитомелиоративная роль кормовых культур и севооборотов на солонцах
Профессор К.П. Пак, 1975 [217] отмечает, что в комплексе мероприятий по окультуриванию солонцовых почв участие растительных организмов имеет большое значение.
Сельскохозяйственные растения, возделываемые на солонцах в первые годы освоения в качестве фитомелиоранта или культуры - освоителя, должны обладать, по крайней мере, следующими биологическими свойствами: засухоустойчивостью, солевыносливостью и солонцевыносливостыо.
Культура - освоитель солонцов, прежде всего, должна обладать, способностью противостоять неблагоприятному водному режиму почвы. В данном случае понятие «солон цеустоичивость» больше относится к способности растений приспосабливаться к неблагоприятным водно-физическим свойствам почвы, вызванным скорее диспергирующим действием обменного натрия, чем отрицательным физиологическим действием самого натрия.
Механизм биологического воздействия на процесс рассолонцевания в почве очень сложный. Углекислая известь, подвергаясь воздействию растворенной в почвенном растворе углекислоты, превращается в растворимую в воде форму - бикарбонат, катион кальция которого может легко обмениваться на поглощенный натрий.
На солонцах вследствие высоких значений рН сильно понижаются растворимость карбонатов кальция и подвижность обменного кальция. Повышение концентрации углекислого газа в почвенном воздухе явится важным фактором усиления растворимости карбонатов кальция в этих почвах.
Концентрация углекислоты в почвенном воздухе зависит от выделения ее корнями растений при их дыхании, а также от интенсивности микробиологических процессов в почве. Активность участия органического вещества в процессе рассолонцевания зависит от количества органических веществ, интенсивности их разложения, и хорошего контактирования их с карбонатным и солонцовым горизонтами почвы. При этом ведущее место занимают корневые и пожнивные остатки, количество которых меняется в зависимости от биологических особенностей возделываемых культур.
По данным К.П. Пак, 1975 наибольшее количество органической массы оставляет в почве люцерна. Исследования М. Сахариной, 1940 [247] показали, что максимальный прирост корней люцерны происходит в слое почвы 0 - 25 см на третий год пользования (4-ый год жизни люцерны). Очевидно, что величина накапливаемой в почве органической массы находится в прямой зависимости от величины урожая. Так, К.П. Пак указывает: «Высокий урожай надземной массы и мощная корневая система - явления взаимообусловленные».
То есть, повышение продуктивности природных кормовых угодий, и обогащение почвы органическим веществом для продуцирования углекислоты является неотъемлемой составной частью общей системы мероприятий по коренному улучшению солонцовых почв.
Подбор культур - освоителей солонцов. Коренное улучшение солонцовых лугов B.C. Егоров, 1970 [98] считает важным резервом производства дешёвых кормов. Соблюдение технологии обработки солонцовых почв и правильный подбор культур позволит значительно поднять производство кормов для животноводства. Для коренного улучшения естественных кормовых угодий на солонцах в качестве культур - освоителей должны быть использованы наиболее засухоустойчивые, соле - и соленцевыносливые растения: житняк пустынный, донник (белый, желтый), волоснец ситниковый. Пырей бескорневищевый, люцерна желтая, кохия распростертая (К.П. Пак, 1975 [217]). При подборе культур - освоителей солонцов нужно учитывать не только физиологическую устойчивость, но и хозяйственную ценность данной культуры, то есть ее урожайность.
B.C. Егоров, [100] отмечает, что длительность залуження и устойчивость урожаев улучшенных лугов на солонцовых почвах Барабинской низменности зависят от подбора видов трав и травосмесей. Из злаковых трав наибольшей урожайностью выделяется житняк пастбищный, из травосмесей люцерна с костром и люцерна с житняком. Урожайность трав 3-го года жизни составила -костра безостого СибНИИСХОЗ 189 - 14,8 ц/га; житняка пастбищного - 15,5; травосмесей люцерна + костёр - 16,9 ц/га и люцерна + житняк - 23,8 ц/га сена. Затраты на коренное улучшение окупились за 2 года.
И.Т. Трофимов, Ю.А. Гладков, B.C. Курсакова, [270] рекомендуют для освоения засоленных почв Алтайского края многолетние травы, а именно: на мелких кормовых и солончаковых почвах возделывать бескильницу, ячмень короткоостистый, ломкоколосник (волоснец) ситниковый, пырей ползучий и бескорневищевый. На почвах более плодородных средних, глубоких солонцах лугово-чернозёмных солончаковатых: костёр безостый СибНИИСХоз 189, регнерия Омская, люцерна сине-гибридная Омская 8893, донник белый Медет, донник жёлтый Сибирский, лядвинец рогатый, житняк гребенчатый Карабалыкский 202, пырей сизый Оренбургский.
На луговых солонцах лесостепной зоны Омской области В.И. Копырин, Рочаловский [158] рекомендует в системе пара возделывать травосмесь, состоящую из люцерны синегибридной Омская 8893, костреца безостого СибНИИСХоз 189 и пырея бескорневищевого.
Характеристика Нерпинского солонцового стационара, как объекта исследования
Рельеф. По макрорельефу опытный участок представляет собой плоскую нерасчлененную слабопониженную равнину с очень пологим склоном к юго-востоку, где пастбище опускается к болоту. По мезорельефу относится к притеррасной долине реки Ишим. Микрорельеф фитогенного происхождения. Местность имеет отрицательную форму рельефа - лощина. Она слабо дренирована. И Д. Градобоев (1973) считает, что на пониженной равнине в условиях Западной Сибири почвообразование идет по гидроморфному типу.
На участке отмечен близкий уровень минерализованных грунтовых вод. По мнению Н.Д. Градобоева [203] это вызывает наложение солонцового процесса на луговой. В таких условиях формируется почвенный покров контрастных сочетаний и сложных комплексов.
Почвообразующие породы - четвертичные отложения, которые представлены покровными глинами. Они подстилаются засоленными третичными отложениями. Характерным признаком является их карбонатность, более плотное сложение, оглеенность и засоленность водорастворимыми солями, что способствует формированию луговых почв, солонцов и их комплексов. По механическому составу почвообразующие породы относятся к крупнопылеватой средней глине. В их составе преобладают фракции ила - 42,1 %, а песка содержится всего 19,2 %. Геоморфология солонцов и структура их комплексов. В зависимости от рельефа местности на стационаре прослеживалась следующая закономерность в распределении почвенного покрова: на повышенных участках располагались луговые засоленные почвы; вниз по склону они постепенно переходили к луговым солонцеватым почвам; затем начинались солонцы глубокие, средние, мелкие и корковые. Опыты размещены в средней части склона, где преобладали мелкие и средние солонцы. Но здесь отмечалась комплексность почвенного покрова, которую обуславливал микрорельеф. На общем фоне средних солонцов в микро понижениях встречались мелкие и корковые солонцы, а в микро повышениях - глубокие солонцы и луговые солонцеватые почвы. Мелкие солонцы, в той же закономерности, залегали в комплексе со средними и корковыми солонцами.
Угодье - равнинное лугово-степное пастбище на солонцах лесостепной зоны. Увлажнение луга происходило атмосферными осадками, а во влажные годы и грунтовыми водами. Культуртехническое состояние участка в год закладки стационара (1972г) было неудовлетворительное. Выгон слабо закочкарен, слабо засорен мало поедаемыми и вредными травами, сильно выбит.
Закочкаренность в основном, обусловлена, образованием плотных разобщенных дернин различными плотнокустовыми злаками. Имели место и земляные кочки, образованные в результате бессистемной пастьбы. Кочки редкие (20% площади) и низкие (высотой 20-25см). Они легко разделывались дисковыми и фрезерными орудиями.
Растительность. Модификации луга - типчаково-разнотравно-пырейная. Видовой состав естественного пастбища на луговом мелком солонце приводится в приложении 12. Здесь в травостое доминировала овсяница овечья (типчак) Vestuca ovina L. Обильно встречался пырей ползучий Agropurum repens L.P.B. Довольно часто попадались шелковица Puccinelia distans L. Pare и мятлик луговой Роа pratensis L. Но кроме указанных злаковых трав широкое распространение имели низкоурожайные и малоценные в кормовом отношении растения - подорожник большой Plantado major L, лапчатка серебристая Potcantilla argtntea L, одуванчик лекарственный Taraxacut officinale Wigg., тысячелистник обыкновенный Achillea millifolium и другие. Единично встречались вредные и ядовитые для сельскохозяйственных животных растения - полынь сизая Artemisia glauca L и звездчатка злачная Stellaria grominea L. Высота травостоя составила в среднем 30-35 см. Проективное покрытие не превышало 55-60 %.
Низкий и изреженный травостой не мог формировать удовлетворительный урожай. Сбор сена естественных трав с 1 га не превышал 5-6 центнеров. Неудовлетворительная продуктивность природного луга на солонцах обусловлена их отрицательными агрономическими свойствами. Это видно даже из строения почвенного профиля.
Морфологическое строение солонцов резко отличалось от других зональных почв, и, прежде всего, резкой дифференциацией почвенного профиля по генетическим горизонтам.
Сверху залегал перегнойно - эллювиальный горизонт А. По своим структурно-механическим, физическим и химическим свойствам он являлся наиболее благоприятным для роста и развития растений. Поэтому, мощность данного горизонта, в основном, и определяет хозяйственную ценность солонцов. На стационаре преобладали мелкие солонцы. Затем шли средние солонцы. Глубокие солонцы встречались редко.
Ниже расположен солонцовый горизонт В], имеющий столбчатую структуру, который распадался на ореховатые отдельности с характерным глянцем по граням. В сухом состоянии он обладал высокой плотностью, а при увлажнении сильно набухал, становился вязким и липким.
Содержание гумуса и питательных элементов на солонцах
По содержанию гумуса солонцы не уступали зональным почвам. То есть имели высокое потенциальное плодородие. Преобладали средне - и высокогумусные солонцы (табл. 10). В горизонте А гумуса содержалось от 3,4 до 11,6 %. С глубиной его количество уменьшалось и в горизонте В1 составило 1,6-9,1 %, В2 - 1,0- 2,9%. Мощность гумусового горизонта не более 30-40 см, но затеки гумуса достигают глубины 60 см и более. В.Н. Михайличенко, ЮЛ. Паракшин, А.Н. Тычина [40] отмечают, что гумусированность почв во многом определяется степенью засоления. В сильнозасоленных провинциях развиваются солонцовые почвы со слабо гумусированным профилем. Наиболее высоким содержанием гумуса отличаются солонцы, формирующиеся в межколочных пространствах и на террасах пресных озер. Подобная тенденция прослеживалась и на солонцах Тюменской области. Большинство луговых солонцов по содержанию Р2 О5 относились к низко обеспеченным почвам, реже к средне обеспеченным. В слое почвы 0-10 см содержание обменного фосфора составляло 7-15 мг, 10-20 - 4-6 мг и 20-40 см - 1-3 мг на 100 г. Содержание обменного калия высокое. Количество его составляло в слое 0-10 см 40-45 мг, 10-20 см - 20-40 мг и 20-40 см - 10-20 мг на 100 г. Характерной особенностью солонцов области является их комплексность. По данным Э.А. Котелевского, Ю.И. Абрашина, А.Т. Хусаинова и др. [197] она варьирует в широких пределах - от 10 до 50% и более. В зависимости от соотношения почвенных компонентов решается вопрос о целесообразности мелиоративных работ и порядке их использования. Согласно зональным рекомендациям (1976), комплексы с участием солонцов до 10 % эксплуатируются на основе зональной технологии. На комплексах, в которых солонцы составляют 10-30%, проводится выборочная мелиорация. А если солонцов больше 30% от площади, то необходима сплошная мелиорация. Тип гидрологического режима большинства обследованных солонцов гидроморфный (луговой). Грунтовые воды залегают на глубине 1,3-3,0 м.
Но встречаются и лугово-степные солонцы, с уровнем залегания грунтовых вод от трех до пяти метров. Слабая дренированность и близкий уровень залегания грунтовых вод на луговых солонцах ограничивает применение химической мелиорации. В условиях Западной Сибири критическая глубина залегания грунтовых вод, при которой допустимо гипсование, принята 1,5 м. Мощность надсолонцового горизонта солонцов сенокосов и пастбищ не высокая и составляет обычно 4-18 см. То есть относятся, в основном, мелким и корковым. Средние и глубокие солонцы встречаются реже. Они более плодородны и подлежат освоению в первую очередь. Глубина залегания карбонатов и гипса находятся ниже 45 см. То есть преобладают глубокогипсовые и глу бо карбонатные солонцы. Это затрудняет использование почвенных запасов и гипса в целях «самомелиорации» - путем плантажной и ярусной вспашек. Указанные агромелиоративные свойства исследуемых солонцов и определяет выбор научно обоснованным приемов и методов их мелиорации, соответствующих конкретным биоклиматическим условиям зоны. По способам мелиоративной обработки и химической мелиорации солонцовые почвы подразделяют на восемь групп. 1. Комплексы зональных почв с солонцами корковыми и мелкими до 10%. Повышение плодородия солонцов достигается при землевании, то есть нанесении слоя черноземной почвы с расположенных рядом участков. Используют эти почвы с применением безотвальной системы обработки. 2. Комплексы с солонцами корковыми, мелкими и средними свыше 10% независимо от гидрологического режима, содержащими менее 105 обменного натрия, слабозасоленными в слое 0-40 см., не содержащими гипса и извести. Используют их с применением безотвальной системы обработки. 3. Комплексы с солонцами корковыми, мелкими и средними до 50% степного, лугово-степного гидрологического режимов с содержанием обменного натрия более 10%, среднезасоленными, не содержащими гипса и извести в слое 0-40 см, а также с солонцами луговыми слабозасоленными с учетом критической минерализации и глубины залегания грунтовых вод. Улучшение их возможно при применении выборочной химической мелиорации на фоне безотвальной системы обработки. Без химической мелиорации целинные солонцы осваивают по технологии послойной обработки. 4. Комплексы с солонцами корковыми, мелкими и средними до 50% Гидрологический режим степной, лугово-степной. Среднезасоленные. Содержание обменного натрия более 10%, не содержащие гипса и извести в слое 0-40 см. Солонцовые комплексы с мелкими пятнами тех же солонцов от 30 до 50% и степные, их массивы свыше 50%. Улучшают почвы сплошной химической мелиорацией. Целинные солонцы (с содержанием корковых солонцов не свыше 30%) осваивают по технологии послойной обработки. Солонцы степные и лугово-степные, глубокие и средние (не более 10-15%), а также солонцы высококарбонатные малонатриевые с засолением в слое 0-40 см меньше среднего и их комплексы с почвами различной степени солонцеватости. Целинные солонцы данной группы осваивают трехъярусной вспашкой. 5. Солонцы степные, высокогипсовые мелкие и корковые средне - и малонатриевые, слабозасоленные в слое 0-40 см. Освоение этих солонцов возможно при применении плантажной вспашки. На средненатриевых высококарбонатных солонцах целесообразно внесение мелиорантов из расчета на слой 0-Ю см. 6. Солонцы луговые, лугово-степные и степные высококарбонатные и глубококарбонатные средние и мелкие, независимо от содержания натрия, сильно- и среднезасоленные в слое 0-40 см. Осваивают их по технологии послойной обработки. 7. Солонцы корковые луговые, лугово-степные и степные сильнозасоленные. Солонцы этой группы могут быть улучшены путем сложных гидротехнических мелиорации. Угодья на этих почвах используют после проведения поверхностного улучшения.
Моделирование мелиоративных процессов и прогнозирование продуктивности кормовых севооборотов
Емкость поглощения почвы не зависит от многих факторов. Она формируется в процессе генезиса и эволюции почвы. Величина её не подвержена значительным колебаниям.
Это подтвердилось результатами статистического анализа проведенных нами почвенных исследований. Из данных матрицы парной корреляции видно, что значение емкости поглощения ни оказало никакого влияния на урожайность кормовых культур (г=0,06); на содержание поглощенного натрия (г=0,15), на степень солонцеватости (г=0,06); показатель рН (г=0,02) и полевую влагоемкость (г=0,03) почвы (табл. 30).
Установлена тесная обратная связь между емкостью поглощения и водопрочностью (г= -0,77). Вычислена умеренная зависимость между емкостью поглощения и содержанием в почве обменного фосфора (г=0,42), а также нитратного азота (г=0,47).
Рассчитана тесная корреляционная зависимость между емкостью поглощения и влажностью (г=0,72), а также дисперсностью (г=0,86) почвы. Содержание поглощенного натрия оказывало весьма тесное отрицательное влияние на величину урожая (г= -0,93). Количество его весьма тесно определяло степень солонцеватости почвы (г=0,99). Расчеты подтвердили, что наличие натрия в почвенном поглощающем комплексе оказывают отрицательное воздействие на реакцию почвенной среды. Установлена весьма тесная корреляционная связь между количеством поглощенного натрия и рН (г=0,98).
Математически установлено отрицательное влияние поглощенного натрия на водопрочность почвенных агрегатов (г=-0,47), а также влажностью почвы (г= -0,38). Вычислена заметная корреляционная связь с дисперсностью почвы (г=0,61) и тесная обратная корреляционная связь с полевой влагоемкостью почвы (г= -0,88).
Статистически рассчитано отрицательное влияние поглощенного натрия на питательный режим почвы. Установлена заметная обратная связь с содержанием нитратного азота (г= -0,66) и тесная обратная связь с содержанием обменного фосфора (г = -0,80) в почве.
Степень солон цеватости показывает относительное содержание поглощенного натрия в почвенном поглощающем комплексе. Результаты статистической обработки подтвердили весьма тесную связь степени солонцеватости с содержанием поглощенного натрия (г=0,99) и рН водной вытяжки (г=0,98); тесную связь с полевой влагоемкостью почвы (г= -0,85) и заметную обратную связь с содержанием нитратного азота (г= -0,69) в почве, заметную обратную связь с дисперсностью почвы (г=-0,53), обратную умеренную связь с влажностью почвы (г= -0,45) и водопрочностью почвенных агрегатов. Получили обратная весьма тесная связь с урожайностью кормовых культур (г= -0,96).
Реакция почвенной среды находилась в тесной корреляционной зависимости от плотности почвы (г=0,81); в тесной обратной зависимости от полевой влагоемкости почвы (г= -0,88), содержания обменного фосфора (г= -0,85) и нитратного азота (г= -0,72) в почве. Установлена обратная весьма тесная связь с урожайностью (г= -0,95) и обратная умеренная связь с водопрочностью почвенных агрегатов (г= -0,35).
Плотность почвы находилась в тесной обратной связи с влажностью (г= - 0,88) и полевой влагоемкостью почвы (г= -0,73), а также с содержанием нитратного азота (г= -0,80); в весьма тесной обратной связи с содержанием обменного фосфора в почве (г= -0,95). Отмечена тесная обратная связь с урожайностью (г= -0,85).
О степени корреляционной связи объемной массы почвы с другими почвенными факторами отмечалось выше.
Влажность почвы. Кроме емкости поглощения, поглощенного натрия, степени солонцеватости, рН, объемной массы почвы, влажность почвы имела умеренную корреляционную связь с водопрочностью (г= -0,30) и дисперсностью (г=0,34) почвы. Установили заметную корреляционную связь ее с полевой влагоемкостью почвы (г=0,54) и содержанием обменного калия (г=0,63) в почве; тесную корреляционную связь с содержанием нитратного азота (0,75) и обменного фосфора (г=0,77). Также установили заметную связь между влажностью почвы и урожайностью (г=0,54).
Полевая влагоемкость, кроме водопрочности почвенных агрегатов, рН, поглощенного натрия, объемной массы, влажности и дисперсности почвы, имела умеренную связь с содержанием обменного калия (г=0,33), тесную связь с содержанием обменного фосфора (г=0,87) и нитратного азота (г=0,87), а также урожайностью кормовых культур (г=0,75).
Содержание воднопептизируемого ила, кроме емкости поглощения, поглощенного натрия, степени солонцеватости, рН и влажности почвы, имела обратную умеренную связь с полевой влагоемкостью почвы (г= -0,44) и заметную связь с содержанием обменного калия (г=0,56) в почве. Установлена умеренная связь с урожайностью кормовых культур (г=0,40).
Водопрочность почвенных агрегатов имела очень слабую связь с урожайностью (г=0,17), объемной массой почвы (г=0,13), с содержанием в почве обменного фосфора (г=0,08), обменного калия (г= -0,19) и нитратного азота (г=0,10). Имела умеренную обратную связь с содержанием поглощенного натрия (г= -0,47), степенью солонцеватости (г= -0,38), рН (г= -0,35) и влажностью почвы (г= -0,30); заметную связь с полевой влагоемкостью (г= 0,52) и тесную обратную связь с емкостью поглощения (г= -0,77).
Содержание нитратного азота в почве имело очень слабую связь с водопрочностью почвенных агрегатов (г=0,10) и дисперсностью почвы (г= -0,01). Имело умеренную связь с емкостью поглощения (г=0,47); заметную связь с урожайностью (г=0,60) и содержанием обменного калия (г=0,64); заметную обратную связь с содержанием поглощенного натрия в почве (-0,66) и степенью солонцеватости (г= -0,69); тесную обратную связь с рН (г= -0,72) и объемной массой почвы (г= -0,80); тесную связь с влажностью (г=0,75), полевой влагоемкостью (г =0,87) почвы и содержанием подвижного фосфора (г= 0,88). Содержание подвижного фосфора, кроме емкости поглощения, поглощенного натрия, степени солонцеватости, рН, плотности, влажности и полевой влагоемкости почвы, имело умеренную связь с содержанием обменного калия (г=0,40) и тесную связь с содержанием нитратного азота (г=0,88) в почве.
Содержание обменного калия, кроме емкости поглощения, влажности, дисперсности почвы, имело заметную связь с содержанием нитратного азота в почве (г=0,64). Урожайность кормовых культур имела очень слабую корреляционную связь с водопрочностыо почвенных агрегатов (г=0,17) и емкостью поглощения (г=0,06); обратную умеренную связь с дисперсностью почвы (г=0,40); обратную весьма тесную связь с содержанием поглощенного натрия (г= -0,93), степенью солонцеватости (г= -0,96) и рН - почвенной среды (г= -0,96), заметную связь с влажностью почвы (г=0,54) и содержанием нитратного азота в почве (г=0,60); тесную связь с полевой влагоемкостью (г=0,75) и содержанием обменного фосфора в почве (г=0,84).
В результате статистического анализа установили основные почвенные факторы, формирующие урожай сельскохозяйственных культур в кормовых севооборотах. К ним относятся: степень солонцеватости, плотность и влажность почвы; содержание в ней обменного фосфора и нитратного азота.
Из 12 почвенных параметров, определяющих урожайность, были отброшены факторы, незначительно влияющие на урожайность, парные коэффициенты, корреляции которых с урожайностью меньше 0,4, такие как емкость поглощения, водопрочность, дисперсность и обменный калий.
