Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретическое обоснование применения соломы как удобрения и сидератов 13
1.1. История и состояние изученности использования соломы и сидератов в качестве органического удобрения 13
1.2. Химический состав различных видов соломы, сидератов, навоза и их превращения в почве 28
1.3. Влияние удобрения соломой на содержание гумуса и структурно-агрегатный состав почвы 44
1.4. Влияние соломы и сидератов на пищевой режим почвы и урожайность культур 71
2. Условия, задачи и методы исследований 99
2.1. Агроэкологическая характеристика зон степного Поволжья 99
2.2. Вопросы исследований 109
2.3. Назначение и схема опытов. Годы и место проведения исследований 114
2.4. Методика исследований и условия проведения опытов 124
3. Влияние различных видов соломы и её сочетаний с другими удобрениями на элементы плодородия почвы. Классифицирующие факторы эффективности соломы 130
3.1. Химический состав различных видов соломы и других органических удобрений 130
3.2. Влияние соломы и её сочетаний с другими удобрениями на микрофлору 134
3.3. Динамика пищевого режима почвы 145
3.4. Содержание гумуса в почве в зависимости от удобренности вариантов 203
3.5. Содержание водопрочных агрегатов 225
4. Действие соломы, сидератов на влажность почвы и водопотребление культур 241
5. Влияние удобрений на прирост биомассы, содержание питательных веществ в растениях и их вынос возделываемыми культурами 262
5.1. Динамика прироста сухой вегетативной массы и содержание питательных веществ в растениях 262
5.2. Вынос питательных веществ возделываемыми культурами 272
6. Севооборот важнейший фактор биологического земледелия, обеспечивающий поддержание агроэкологического состояния, воспроизводство плодородия почвы и продуктивности возделываемых культур 281
6.1. Теоретические основы разработки и освоения севооборотов на богарных и орошаемых землях 281
6.2. Модель урожая 289
6.3. Урожай 292
6.4. Качество урожая 336
6.5. Оценка продуктивности богарных и орошаемых севооборотов 345
7. Биоэнергетическая оценка применения удобрений в богарных и орошаемых севооборотах Поволжья 355
Выводы 371
Рекомендации производству 376
Список использованной литературы 378
Приложения 422
- Химический состав различных видов соломы, сидератов, навоза и их превращения в почве
- Назначение и схема опытов. Годы и место проведения исследований
- Влияние соломы и её сочетаний с другими удобрениями на микрофлору
- Действие соломы, сидератов на влажность почвы и водопотребление культур
Введение к работе
В современном сельскохозяйственном производстве системы земледелия и севообороты должны строиться на агроэкологических принципах, предусматривающих одновременно с получением высокой продуктивности, воспроизводство почвенного плодородия и экологическую чистоту продукции и окружающей среды.
В дискуссиях, развернувшихся в последние годы, по экологической оценке разных систем земледелия особое внимание уделяется альтернативным (биологическим) методам ведения хозяйства, основанным на использовании органических удобрений при почти полном отказе от минеральных. При этом главным доводом в пользу применения исключительно органических удобрений служит не только повышение урожайности и плодородия почвы но и получение биологически полноценной продукции при одновременном сохранении чистоты окружающей среды от загрязнения агрохимикатами.
В степных условиях засушливого Поволжья при острейшем дефиците навоза возникает необходимость более полного использования других внутренних (местных) источников органических удобрений для воспроизводства плодородия почвы и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Повышение урожаев сельскохозяйственных культур, при правильно осуществляемой системе мероприятий, должно одновременно обеспечивать повышение плодородия почвы. Последнее же находится в прямой зависимости от содержания в ней органических веществ и биологической активности микробного населения почвы. Важнейшим регулятором деятельности микробного населения является свежее органическое вещество,
поступающее в почву с зеленым удобрением, растительными остатками, навозом.
Значительному обогащению почвы свежим органическим веществом может способствовать внесение соломы зерновых культур путем заделки ее в почву. Это доступный, экологически чистый и дешевый источник воспроизводства органического вещества. Удобрение соломой - это не только утилизация ее избытка, а один из способов подъема урожайности сельскохозяйственных культур, повышения почвенного плодородия и надежное противоэрозионное средство.
В последние годы в США, Канаде и странах Западной Европы (Англия, Германия, Швеция и другие) большое внимание уделяется использованию соломы на удобрение, без ее предварительного компостирования. Результаты полевых опытов в этих странах показали, что непосредственная запашка соломы может быть весьма эффективной.
На долю соломы приходится 50-70 % всего урожая соответствующих культур. Этот малоценный в кормовом отношении и малотранспортабельный продукт перевозится на большие расстояния к животноводческим фермам и только потом, через полгода и больше, в виде навоза вывозится на поля. При хранении навоза неизбежны некоторые потери азота, а при перевозке навоза на поля мы фактически транспортируем 70-80 % воды и лишь 20-30 % органического вещества. На работы, связанные с погрузкой, транспортировкой и выгрузкой соломы приходится до 65 % всех затрат на уборку зерновых. Поэтому в урожайные годы, когда в ряде районов и хозяйств получают избыток соломы, целесообразно использовать часть ее как удобрение путем заделки в почву, сразу же после уборки, не допуская лишних перевозок. При этом
значительно сокращаются расходы на транспортировку соломы, навоза, а почва обогащается органическим веществом.
Этот прием, в первую очередь, может практиковаться в специа-лизированных хозяйствах (птицесовхозах, откормочных свиносовхозах и других), где нет условий для полной утилизации соломы, полученной при выращивании зерновых культур. В перспективе, в связи с интенсивным развитием животноводства и падением удельного веса соломы в рационе крупного рогатого скота, перехода к высокопитательным кормам, в хозяйствах может быть избыток соломы.
Эффективно применение соломы и как защитного средства на полях, подверженных эрозии, особенно с заделкой ее в верхний слой почвы. Особого внимания заслуживает изучение действия соломы на солонцы, а также применение ее в условиях орошения.
Экологический подход к действительно эффективному ведению сельского хозяйства выдвигает проблему рециклизации растительных остатков и соломы как процесса способствующего замыканию циклов производства, приближению их к природным циклам вещества и энергии. Такой подход не нарушает природную сущность агроэкосистем, не противоречит законам их развития (В.Г. Лошаков, 1980; К.И. Довбан, 1990; В.М. Дудкин, 1990; А.А. Жученко, 1990; В.Г. Минеев, 1993, 1995 и др.)
На Юго-Востоке России подобных исследований проводилось крайне недостаточно и изучение этого вопроса, учитывая развитие земледелия и животноводства, имеет важное агрономическое значение.
Целью работы явилось теоретическое обоснование и разработка альтернативной ресурсо- и энергосберегающей системы земледелия, основанной на применении возобновляемых
растительных ресурсов в качестве биологических малоэнергоемких средств повышения урожайности и плодородия почвы, способствующих сохранению экологического равновесия и чистоты агроценозов.
В задачи исследований входило:
Химический состав различных видов соломы, сидератов, навоза и их превращения в почве
Химический состав соломы очень сложен и до сих пор полностью не изучен. Солома содержит всего около 15 % воды и примерно на 85 % состоит из органического вещества, причем очень ценного для повышения плодородия почвы. Целлюлоза, пентозаны, гемицеллюлозаи лигнин (до 80 %) являются углеродистыми энергетическими материалами для почвенных микроорганизмов. Это основной строительный материал для синтеза гумуса почвы. В соломе также имеется 1-5 % протеина, 0,7-2,0 % декстрина и всего лишь 3-7 % золы (О.Е. Авров, З.М. Мороз, 1979; А.Р. Стейнифорт, 1983).
В состав органических веществ соломы входят все необходимые растениям питательные вещества, которые микроорганизмами почвы минерализуются в легкодоступные формы. По данным (W. Bergmann, А. Guther, В. Witter, 1966), в 5 т соломы содержится 20-35 кг азота, 5-7 кг фосфора, 60-90 кг калия и различные микроэлементы. Причем в соломе микроэлементов больше, чем в зерне тех же культур. В структуре посевных площадей зерновые злаковые культуры являются ведущими, а пшеница среди них — главная культура. Все это указывает на высокую ценность их соломы как источника самых различных органических и минеральных веществ для почвы и растений.
При оценки соломы злаковых культур как органического удобрения большое значение имеет не только наличие тех или иных веществ, но и их соотношение. Особенно это относится к углероду и азоту. По данным М.В. Федорова (1954) при отношении их 20-30:1 наиболее энергично происходит разложение органического вещества и к тому же наиболее целесообразно расходуется азот почвы. По этим же данным, если органическое вещество имеет более узкое отношение углерода к азоту, то преобладает мобилизация подвижных форм азота и часть его вымывается или улетучивается при денитрификации. Наоборот, если соотношение больше, чем 30:1, то в данном случае при меньшем разложении его будет преобладать иммобилизация подвижных форм азота почвы и растения будут испытывать их недостаток. По данным же F. Scheffer и V.M. Karapurkar (1934), решающим для скорости разложения органического вещества является не столько отношение углерода к азоту, сколько мобильные количества этих элементов принимающих при разложении участие в происходящих реакциях. Особенно широкое соотношение углерода с азотом имеется в соломе пшеницы и ржи.
При внесении соломы в почву в ней сначала разлагаются простые углеводы, гемицеллюлозы, белковые соединения, затем целлюлоза и лигнин. A. Norman (1929) пришел к выводу, что расщепление гемицеллю-лозной фракции соломы сначала в течение первых 8 дней идет довольно быстро, пока не исчезнет приблизительно половина гемицеллюлоз. Затем разрушение сильно замедляется. Для клетчатки наблюдается обратное явление, т.е. скорость ее разложения постепенно возрастает.
Количество гемицеллюлоз в составе растительных остатков очень высокое. По данным D. Feher (1954), Ж. Пошона и Г. Баржака (1958), в составе соломы злаков оно достигает 15-20 %. Лигниновые вещества, содержащиеся в растительных тканях, играют важную роль в образовании гуминовых веществ в почве. Содержание лигнина в соломе составляет 15-22 %.
В настоящее время имеется целый ряд исследований, показавших, что разложение стойких растительных веществ осуществляется главным образом грибами как базидиальными, так и сумчатыми. Если количество лигнинной фракции высокое, то и клетчатка является труднодоступной для микроорганизмов (О.Е. Авров, З.М. Мороз, 1979).
Тормозящее влияние лигнина можно объяснить его химическим составом. Как известно, молекулы лигнина состоят из полифенольных полимеров, которые ядовиты для многих видов микроорганизмов. Лигнин разлагается только до тех пор, пока имеется легкодоступный источник углерода в виде целлюлозы U. Schobinger (1958). Так, через 6 месяцев разложилось примерно 65 % лигнина и 95 % целлюлозы. Скорость разложения целлюлозы и особенно лигнина соломы злаковых во многом зависит от количества азота в почве. Так, в опытах Н. Maeder (1960) через 8 месяцев целлюлоза ржаной соломы без добавления азота разложилась на 40 %, с его добавлением почти полностью. Лигнин в течение этого времени разложился без добавления азота только на 24 %, с добавлением 0,7 % - почти на 46 % и с 1,4 % - около 50 %.
Интенсивность разложения соломы во многом зависит от почвенно-климатических условий. В более связанных по гранулометрическому составу почвах ее минерализация протекает при равных условиях влажности медленнее, чем в рыхлых песчаных почвах. Обусловливают энергию разложения органического вещества также температурные условия. Скорость разложения повышается с повышением температуры, и наоборот, с понижением температуры она снижается.
По данным И.В. Тюрина (1927), при температуре от 5 до 9 С разложение органических остатков происходит крайне слабо, а при температуре ниже 0 С совсем прекращается. Целлюлозобактерии наиболее активно разрушают целлюлозу в условиях оптимальной температуры 28С, при наличии в среде нитратного или аммиачного азота в концентрации 0,1-0,25 %.
Большое значение-для ускорения разложения соломы имеет орошение. При влажности почвы 60 % от наименьшей влагоемкости солома разлагается значительно быстрее, чем при снижении влажности до 40 и 20 % наименьшей влагоемкости (О.Е. Авров, З.М. Мороз, 1979). Вместе с соломой вносится в почву не только органическое вещество, но известное количество и питательных веществ. В зависимости от биологии растений и условий возделывания культурные растения имеют разнообразный химический состав по содержанию в них азота, фосфора и калия. Наибольшее количество азота и фосфора содержит гороховая солома, несколько меньше просяная и еще меньше солома яровой, озимой пшеницы и озимой ржи. От наличия питательных веществ в различных видах соломы в первую очередь зависит скорость ее разложения в почве.
М.В. Федоров (1954) указывает, что разложение органических остатков, и в частности соломы, происходит тем быстрее, чем уже соотношение C:N. При отношении более узком, чем 25:1, обеспечивается быстрое накопление в почве минерального усвояемого азота. При более широком отношении первое время может происходить биологическое связывание минеральных форм почвенного азота и лишь при последующем разложении тел бактерий, в которых отношение C:N равно 5:1, начинает накапливаться минеральный азот.
Назначение и схема опытов. Годы и место проведения исследований
Низкая продуктивность полевых и кормовых культур в условиях засушливого Поволжья является следствием не только действия экстремальных природных факторов, но обусловлены и несоответствием основных приемов возделывания. До сих пор в условиях сухой и черноземной степи Юго - Востока вследствие острейшего дефицита навоза не решен вопрос по обогащению богарных и орошаемых почв свежим органическим веществом за счет использования соломы, сидератов и расширения посевов многолетних трав. В связи с этим значительный интерес представляет разработка научно и экологически обоснованной системы удобрений под основные полевые и кормовые культуры Поволжья в различных ротациях богарных и орошаемых севооборотов.
Полевые опыты по выявлению эффективного использования различных видов соломы с целью повышения почвенного плодородия и продуктивности возделываемых культур проводились в богарных условиях учебно-опытного хозяйства № I Саратовского государственого аграрного университета им. Н.И. Вавилова в течение 1966-1975 годов, расположенного в сухостепной зоне Заволжья.
Изучались следующие виды соломы: пшеничная, ржаная, просяная, гороховая без азота и с добавлением азота из расчета 5 кг действующего вещества на одну тонну соломы. Контролем служили делянки без внесения соломы. Доза соломы 5 т/га. Такое количество соломы получается при урожае зерновых 20-25 ц/га, что соответствует по сухому веществу 20 т/га навоза, а это, как известно, наиболее рекомендованное количество навоза для удобрения богарных участков.
Размер делянок 100 м2, учетная площадь 80 м2. Повторность пятикратная на территории и шестикратная во времени. Применение соломы изучали в следующих севооборотах: I) пар, озимая рожь, кукуруза, яровая пшеница; 2) кукуруза, яровая пшеница, горох, озимая рожь; 3) горох, озимая рожь, яровая пшеница, кукуруза; 4) яровая пшеница, кукуруза, горох, озимая рожь. Солому и минеральный азот вносили только под первую культуру каждого севооборота под вспашку на 0,2-0,22 м сразу же после уборки предшественника (начало августа), на последующих культурах изучали последействие удобрений. Высевались районированные гибриды и сорта: кукурузы - гибрид ВИР 42, яровой пшеницы - Саратовская 38, гороха - Рамонский 77, озимой ржи - Волжанка.
Известно, что при разложении соломы первое время в почве накапливаются вещества, токсичные для растений, причем из-за неоднородности пахотного слоя почвы на разной глубине по-разному. Поэтому правильный учет периода протекания этих процессов в разных слоях пахотного горизонта делает использование соломы в качестве удобрения вполне возможным и выгодным приемом.
Учитывая значимость этого вопроса, мы перед закладкой полевых опытов в условиях орошения провели ряд вегетационных опытов, цель которых - установить влияние глубины и срока внесения соломы на урожай яровой пшеницы.
Схемой опытов предусматривались следующие варианты: I) контроль без соломы, без азота, 2) измельченная ржаная солома в дозе 24 кг (что в пересчете на I га составляет Ют) вносилась в верхний (0-0,1м) слой, 3) в нижний (0,1-0,2 м) слой, 4) в весь (0-0,2 м) слой, 5) контроль без соломы, но с добавлением минерального азота (из расчета 50 кг действующего вещества на I га), 6) солома + азот (из расчета 5 кг на І т соломы). В этих вариантах солома вносилась в указанные слои почвы непосредственно перед посевом яровой пшеницы. Семена яровой пшеницы перед посевом проращивались в течение 24 часов и высевались в субстрат по 10 шт. на I сосуд на глубину 0,04 м. Почва в сосудах каштановая, влажность весь период опыта поддерживалась на уровне 70-75 % от НВ, повторность пятикратная.
В следующем опыте было изучено влияние соломы, подвергшейся 45-дневному компостированию, на урожай пшеницы. В этом опыте было три варианта: I) контроль - без соломы; 2) солома (из расчета 10 т/га) вносится в весь (0-0,2 м) слой почвы в день посева; 3) солома (из расчета 10 т/га) вносится в слой почвы 0-0,2 м за 45 дней до посева. В 3-м варианте почва с соломой в течение 45 дней компостировалась в помещении при условиях, равнозначных I и 2-му варианту. Влажность почвы поддерживалась на уровне 75 % от НВ. После указанного периода компостирования во всех вариантах высевались пророщенные семена яровой пшеницы (7 растений на сосуд), повторность пятикратная.
Исследования проводили в колхозе им. XXI партсъезда Пугачевского района на темно-каштановых почвах в 1973-1975 гг. В пахотном слое содержится гумуса 2,45-4,51 %, Из доступных форм питательных веществ пахотные земли наиболее обеспечены обменным калием (К20) - 27-63 мг / 100 г почвы. Обеспеченность фосфором и азотом низкая.
Запахивали промежуточные весенние посевы тригонеллы в 1973 г. 29 июня, т.е. спустя 66 дней после сева (урожайность 16,8 т/га), в 1974 г. - 19 июня и в 1975 г. - 21 июня (урожайность 18 и 21,7 т/га). Масса пожнивно-корневых остатков тригонеллы колебалась по годам исследований от 5,3 т/га до 5,6 т/га. Одновременно с исследованиями в Пугачевском районе проводились опыты и в учебно-опытном хозяйстве № I Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова.
Зона орошения в Заволжье Саратовской области представлена в основном каштановыми почвами и южным черноземом малой и средней мощности, которые имеют небольшие запасы перегноя (содержание гумуса в них колеблется в пределах 1,93-4,18 %). Кроме того, эти почвы обладают непрочной структурой, что служит главной причиной плохой водопроницаемости, заплывания и образования корки; все это значительно усложняет их использование в качестве орошаемых земель и вызывает необходимость систематического улучшения физических свойств данных почв. Достигнуть этого можно путем внесения минеральных и органических удобрений, а также за счет посева и запашки зеленых удобрений.
Влияние соломы и её сочетаний с другими удобрениями на микрофлору
В современных технологиях огромную роль в питании культурных растений играют микроорганизмы почвы и ризосферы. Растения без микроорганизмов не могут нормально расти и давать урожаи. По Красильни-кову (1958) "живое население почвы следует рассматривать как важнейший фактор плодородия почвы". На это же указывают и другие исследователи (П.А. Кос тычев, 1940; В.В. Докучаев, 1949; М.М. Кононова, 1951; И.В.Тюрин, 1965; В.Д. Голубев, 1977; К.И. Довбан, 1990).
Продукты жизнедеятельности микроорганизмов (аминокислоты, витамины, ферменты, ростовые вещества - ауксины и др.) усваиваются растениями и положительно влияют на их развитие и рост. Микроорганизмы переводят нерастворимые минеральные и органические соединения в доступные для растений формы и ускоряют поступление элементов питания в растения (С.Н. Виноградский, 1952; М.В. Федоров, 1954; Е.Н. Мишустин, 1956; В.Ф. Кормилицын, 1990).
В условиях засушливого Юго-Востока экспериментальные данные о влиянии внесенной в почву соломы и ее сочетаний с другими удобрениями на микрофлору отсутствуют. Основной составной частью соломы является клетчатка. Отсюда очевидно, что главная роль в разложении ее должна принадлежать целлюлозо-разлагающим микроорганизмам. Результаты наших исследований приведены в таблице 15. В летний период на пару отмечается незначительное количество микроорганизмов, несущественны и различия между контролем и видами соломы, однако гороховая солома выделяется несколько большим количеством. На следующий год в посевах ржи в мае и июне количество микроорганизмов резко увеличивается. В последний срок определения наибольшее количество их содержится на фоне пшеничной и ржаной соломы и пониженное (ниже контроля) - на просяной. Целлюлоза и продукты ее распада служат в почве основным источником энергии для различных микроорганизмов, в т.ч. и для азотобактера. В процессе развития азотобактер использует различные источники углерода. Он может усваивать углеводы, органические кислоты жирного и ароматического ряда, спирты. Некоторые исследования показывают, что запас свежего органического вещества в почве является одним из основных факторов, влияющих на развитие азотобактера (М.М. Кононова, 1951).
Гороховвая 10,0 60,3 118,0 В качестве источника, способного увеличивать запас своего органического вещества и благоприятно влиять на численность клеток азотобактера, могут быть пригодны растительные остатки и солома сельскохозяйственных культур. В оба срока определения на делянках с соломой содержание азотобактера под всеми культурами было больше, чем на контроле, особенно же на фоне гороховой и просяной. В первый срок определения (май) отмечается меньшее количество клеток азотобактера, чем при определении в июне. За годы исследований численность азотобактера под яровой пшеницей в первый срок определения увеличилась от внесения пшеничной соломы - в 1,9 раза, ржаной - в 2,0 раза, просяной и гороховой - в 2,1 раза. Значительно сильнее увеличилась численность азотобактера под кукурузой: от пшеничной - в 2,3 раза, от ржаной - в 2,2 раза, от просяной и гороховой - в 2,5 раза по сравнению с контролем. Аналогичная закономерность наблюдалась и под другими культурами. Таким образом, в условиях Юго-Востока внесение соломы способствует заметному увеличению численности азотобактера (таблица 16).
Наблюдения F. Allison (1927),H.G. Thornton (1929), Т.Т. Демиденко и Е.Ф. Тимофеевой (1937), В.В. Бернарда (1948), О.Е. Аврова и Н.С. Журбиной (1968), Б.И.Голода (1966, 1968) показали активизирующее действие органических веществ на образование клубеньковых бактерий. Стимулирующее действие соломы объясняется наличием экстрактивных веществ, усиливающих размножение клубеньковых бактерий в первый период их развития.
В литературе имеются данные, свидетельствующие, что фиксация азо-та клубеньковыми бактериями и их поселение на корнях растений зависит от целого ряда факторов. Они очень чувствительны к влажности почвы и ее плотности, к нитратному режиму почвы и т.д. (М.В. Федоров, 1952; А. Демолон, 1961; И.В. Козлов, 1962; П.К. Иванов, 1971).
Количество, размер и масса клубеньков - важнейший показатель ак-ти-вности клубеньковых бактерий. Чем крупнее клубеньки с гладкой, розовой поверхностью и больше их количество на корнях бобовых, тем активнее бактерии и продолжительнее процесс биологической фиксации азота (Е.Н. Мишустин, 1962; В.Д. Голубев, 1977; В.Ф. Кормилицын, 1988).
Наряду с изучением численности азотобактера нами проведен учет клубеньков на корнях гороха в слое 0-0,2 и 0,2-0,4 м по пшеничной соломе. Во все годы общее количество клубеньков и их масса в обоих слоях по пшеничной соломе несколько больше, чем на контроле; преимущество соломы проявляется и в том, что на ее фоне несколько больше и ниболее ценных - крупных клубеньков (таблица 17). Преобладание мелких клубеньков на корнях гороха является следствием угнетающего воздействия неблагоприятных почвенно-климатических условий, которые подробно рассмотрены нами выше. И хотя корреляция между развитием клубеньков и азотфиксацией -косвенный показатель, все же уменьшение содержания нитратов в почве под горохом ставит под сомнение способность бактерий в таких мелких клубеньках активно усваивать азот воздуха.
В степных же условиях горох, вероятно, даже при внесении соломы большую, если не всю часть своей потребности в азоте удовлетворяет за счет почвенных его запасов. Таким образом, на корнях гороха как на контроле, так и при внесении соломы образуются клубеньки, но в суровых засушливых условиях Юго-Востока они не способны в течении всей жизни растения снабжать его достаточным количеством азота воздуха. В богарных и орошаемых условиях Поволжья почва на протяжении большей части времени представляет собой среду, слабо обеспеченную доступным органическим веществом в расчете на имеющийся состав микроорганизмов. Поэтому поступление органического вещества в виде навоза, соломы, пожнивно-корневых остатков, сидератов или внесение мине-раль-ных удобрений вызывает определенные сдвиги в комплексе почвенных микроорганизмов в результате их включения в процесс трансформации органических и минеральных соединений.
Придавая огромное значение микроорганизмам в почве, В.Р. Вильяме отмечал, что агрохимические процессы, протекающие в почве, следует рассматривать как переход одной формы вещества в другую под влиянием микробов, с деятельностью которых связано биологическое равновесие в почве и образование продуктов, доступных для питания растений.
Действие соломы, сидератов на влажность почвы и водопотребление культур
Этот вопрос в литературе рассмотрен недостаточно. Очень мало данных о влиянии удобрения соломой на водный режим почвы применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям. Несмотря на это, проведенные исследования свидетельствуют о том, что внесение соломы, как и других органических веществ, может способствовать некоторому увеличению влажности почвы. Влажность почвы в первые месяцы после внесения соломы обычно бывает выше, чем без внесения. При этом увеличивается не только влажность, но и влагоемкость почвы.
В условиях степей чаще всего, а на Юго-Востоке России в особенности, вода всегда находится в минимуме (Н.М. Тулайков, 1927; A.M. Бялый, 1938, 1940,1946,1960; П.К. Иванов, 1974,1953, 1954; П.Г. Кабанов, 1946,1964; П.М. Фокеев, 1961). Недостаток влаги в летнее время, как правило, сопровождается высокими температурами воздуха и сильными иссушающими растения и почву ветрами-суховеями, постоянными спутниками засухи. Повторяемость засух на Юго-Востоке очень частая, причем в одни годы она наблюдается весной, в другие - летом и осенью. Поэтому изучение водного режима почв в степной зоне вообще и под отдельными культурами, в частности, нашло отражение в большом количестве работ советских исследователей. Систематические исследования влажности почв в нашей стране относятся к восьмидесятым годам прошлого столетия и связаны с работами А.А. Измаильского и Г.Н. Высоцкого. Эти работы послужили основой для разработки вопросов о природе развития степей, о методах борьбы с засухой и неурожаями (А.А. Измаильский, 1882, 1937; Г.Н. Высоцкий, 1902). Начало исследований по водному режиму почв в Поволжье также относится к первому-третьему десятилетиям XX столетия и связано с именем академика Н.М. Тулайкова, его учеников и последователей. Эти работы были в основном направлены на решение отдельных вопросов местного засушливого земледелия (Н.М. Тулайков, 1915,1927,1963).
В них отражены данные по запасам влаги в корнеобитаемом слое черноземных почв весной и в течении вегетации различных культур, а также потребление воды растениями в полевых условиях, и дана характеристика различным группам культур по расходу воды. В районах недостаточного увлажнения имеется большой арсенал агротехнических приемов накопления, сбережения и рационального использования водных запасов почвы. Среди этих приемов немаловажным фактором более продуктивного использования воды являются минеральные и органические удобрения. Однако влияние запашки соломы, сидератов и сочетание соломы с другими органическими удобрениями в богарных и орошаемых условиях Поволжья не изучалось совсем.
В то же время можно предполагать, что увеличение запасов органической массы в верхнем (пахотном) слое почвы может улучшить водопроницаемость, влагоемкость почвы, а вместе с этим и увеличить весенние запасы воды в почве, что положительно повлияет на режим орошения и продуктивность возделываемых культур.
Положительное влияние сидерации на физические свойства способствовало улучшению водного режима почвы благодаря повышению впитывания и более равномерному распеделению по профилю поливной воды после проведения влагозарядковых и вегетационных поливов. Увеличение, фильтрационной способности почвы под влиянием зеленого удобрения отмечалось в работах многих исследователей (Е.К. Алексеев, 1948, 1957; В.Д. Голубев, 1975; A.M. Гаврилов, 1960; В.Ф. Кормилицын, 1988, 1990; К.И. Дов-бан, 1990). Признание положительной роли сидератов и других органических удобрений в улучшении аэрации и режима влажности почвы является распространенным среди наших и зарубежных ученых (Е.К. Алексеев, 1948, 1957; В.Д. Голубев, 1975, 1977; К.И. Довбан, 1990; Э Рассел, 1955; Н. Kick, 1962; W. Simon, 1963; О. Bolten, 1955 и др.).
Наиболее сильное влияние зеленое удобрение оказывало на водопроницаемость почвы. В качестве сидерата испытывался двухлетний донник, запаханный на месте произрастания с массой 20 т и при внесении ее со стороны 60 т/га. Количество просачивающейся воды по запаханному сидерату (60 т/га) в три раза было больше, чем на контроле. Внесение 60 т/га навоза усиливало водопроницаемость в 1,5 раза,, а запахивание 20 т/га зеленой массы донника в 2 раза. Еще сильнее разница в состоянии этого важного производственного свойства почвы наблюдалось при изучении водопроницаемости подпахотного горизонта н аглубине 0,25 м. В то время как под влиянием навоза водопроницаемость этого горизонта почти не изменялась, под посевом сидерата она увеличилась в 4-8 раз по сравнению с контролем. При этом влияние зеленой массы, довнесенной со стороны (на делянке с 60 т/га), повышавшей почти вдвое водопроницаемость пахотного слоя, не отразилось на подпахотном горизонте. Это говорит о том, что водопроницаемость пахотного слоя связана с воздействием корневой системы сидерата, а не от количества зеленой массы (или навоза), вносимых в пахотный горизонт. Такая зависимость отмечена в опытах на темно-каштановой почве, проведенных в Ершовском опорном пункте и в учебном хозяйстве Саратовского сельскохозяйственного института (В.Д. Голубев, 1977).
К.И. Довбан (1990) изучал динамику влажности почвы в течении всего севооборота в стационарных опытах. Установлено, что весной при запашке зеленой массы многолетнего люпина под картофель, гречиху и си лосные культуры влажность почвы повышается на 2-3 % по сравнению с неудобренной зябью. Весной влажность почвы по фону люпина повышается не только в год запашки сидерата, но и в последействии под озимой рожью, что положительно влияет на рост и развитие культур в целом за звено севооборота или ротацию. Влажность почвы в фазе всходов (кущения) растений по запаханной всей растительной массе, а также по одним пожнивно-корневым остаткам была на 1-2 % выше, чем на контрольном варианте. По фону, где запахивали только надземную массу, влажность почвы была такой же, как в вариантах без органических удобрений. Не было существенных различий по влажности между фонами и к фазе окончания цветения растений (15-25 июля), хотя при запашке сидерата рост и развитие растений были почти в 2 раза интенсивнее. Только перед уборкой влажность почвы была более высокой по фону без органических удобрений и по фосфорно-калийным удобрениям из-за слабой и низкорослой растительной массы культур севооборота.
