Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Эколого-географическая характеристика района исследований 8
1Л. Климат 8
1.2. Рельеф 11
1.3. Гидрографическая сеть 13
1.4. Растительность 14
1.5. Почвы 18
Глава 2 Экологическое состояние агроэкосистем степного зауралбя и ролб местных ресурсов в регулировании их продуктивности 24
2.1. Современное состояние агроэкосистем Зауралья 24
2.2. Основные пути повышения продуктивности и обеспечения сестайнинга агроэкосистем в адаптивно-ландшафтном земледелии
2.3. Природные цеолиты и их использование в земледелии 46
2.3.1. Характеристика природных цеолитов 46
2.3.2. Опыт использования цеолитов в земледелии 53
Глава 3 Объекты, условия и методы исследований 63
3.1. Характеристика природных цеолитов Тузбекского месторождения 63
3.2. Погодные условия в годы проведения исследований 64
3.3. Схема эксперимента и методика проведения исследований... 67
Глава 4 Влияние цеолита и органических удобрений на накопление фитомассбі культурных растений и содержание гумуса в почве 70
4.1. Динамика линейного роста растений 70
4.2. Формирование надземной фитомассы 84
4.3. Накопление корневой массы 93
4.4. Содержание гумуса в почве 101
Глава 5 Формирование фотосинтетического аппарата и продуктивность культурных растений 107
5.1. Фотосинтетическая деятельность растений 107
5.1.1. Площадь листовой поверхности 107
5.1.2. Фотосинтетический потенциал 118
5.1.3. Чистая биологическая продуктивность 121
5.2. Влияние цеолитов на особенности органообразовательных процессов яровой пшеницы 125
5.3. Продуктивность культурных растений и ее структура 136
5.4. Водопотребление яровой пшеницы 148
Глава 6 Экономическая Эффективность Природного Цеолита И Органических Удобрений 151
Выводы 155
Литература 156
Приложения... 194
- Гидрографическая сеть
- Современное состояние агроэкосистем Зауралья
- Характеристика природных цеолитов Тузбекского месторождения
- Динамика линейного роста растений
Введение к работе
Актуальность проблемы. Основными стратегическими
направлениями современного земледелия являются сохранение агроресурсов, повышение продуктивности и обеспечение экологического равновесия в агроэкосистемах (АгрЭС). Рациональное землепользование должно основываться на экологических принципах его ведения и дифференцированном возделывании культур в соответствии с их экологическими особенностями (Кираев и др., 2004; Миркин и др., 2005).
Важнейшим компонентом АгрЭС, определяющим уровень их продуктивности, является почва (Сельскохозяйственные экосистемы, 1987; Миркин и др., 1999; Агроэкология, 2000). Сельскохозяйственное использование почв создает стрессовую ситуацию, приводящую к неустойчивости в функционировании всей АгрЭС, что связано с выносом элементов минерального питания, потерей органического вещества почвы, а также с ухудшением ряда физических и химических свойств почвы при ее обработке. Проблема обеспечения экологического равновесия в АгрЭС частично решается путем внесения органических и минеральных удобрений, экологически обоснованным применением пестицидов и мелиорирующих средств. Однако, интенсивное применение средств химизации в 70 - 80-х гг. прошлого века привело к некоторым негативным последствиям: в почвах накапливались остатки минеральных удобрений и ядохимикатов, что стало причиной нарушения биогеохимических потоков и загрязнения природных объектов. Поэтому химические средства повышения урожайности стали рассматриваться как факторы, нарушающие экологическое равновесие АгрЭС и устойчивость всего агроландшафта.
Высокоэффективным и экологически безопасным способом повышения продуктивности агроценозов являются органические удобрения, прежде всего навоз. В связи с дороговизной и резким сокращением в последние годы объемов их применения особую важность приобретает поиск
новых путей экологизации земледелия с наименьшими затратами (Хабиров и др., 2000; Никитишен, 2003; Тарарико, 2005; Хазиев, 2007).
Агроэкологический подход особенно эффективно реализуется в рамках
адаптивно-ландшафтной системы земледелия, при которой
сельскохозяйственная деятельность согласовывается с естественно-природными ресурсами агроландшафтов. Адаптивно-ландшафтная система земледелия способствует повышению устойчивости АгрЭС (Каштанов, Заславский, 1979; Каштанов и др., 1994; Жученко, 1990; Кирюшин, 1993, 2000; Бахтизин, 1997; Бахтизин, Исмагилов, 1997; Володин, 1997; Щербаков, 1996, 2000; Хабиров и др., 2000; Иванов, 2002; Кирюшин, 2003; 2005; Черкасов и др., 2005; Юлушев, 2005). Перспективным направлением адаптивного земледелия является использование в качестве мелиорантов почвы для повышения продуктивности АгрЭС местных минеральных ресурсов. В этом контексте большой интерес представляют природные цеолиты, крупные залежи которых имеются в Башкирском Зауралье и в настоящее время не используются (Суюндукова, Мухаметдинова, 2007; Мухаметдинова и др., 2007). Ценность цеолитов обусловлена рядом специфических свойств, а также содержанием в них многих макро- и микроэлементов, необходимых для оптимизации роста и развития растений. В то же время возможность использования этих природных минералов для экологической оптимизации АгрЭС в условиях степного Зауралья Республики Башкортостан (РБ) не изучена.
Цель работы: изучение эффективности природных цеолитов как мелиорантов при экологически ориентированном земледелии в условиях степного Зауралья Башкортостана (на примере цеолитов Тузбекского месторождения). Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
Определить роль природных цеолитов в обеспечении устойчивости функционирования агроэкосистем степного Зауралья при экологизации земледелия;
Выявить влияние природного цеолита на особенности роста, органообразования и формирования фитомассы культурными растениями;
Изучить влияние цеолитов и органических удобрений на содержание гумуса в почве и водопотребление яровой пшеницы;
Исследовать влияние цеолита и органических удобрений на фотосинтетическую деятельность, на элементы продуктивности культурных растений, дать сравнительную оценку экономической эффективности их действия и последействия.
Научная новизна. Впервые в условиях степного Зауралья Республики Башкортостан дана комплексная оценка эффективности природных цеолитов в чистом виде и в сочетании с органическими удобрениями для повышения биологической продуктивности агрофитоценозов.
Практическая значимость. Эффективность природных цеолитов позволяет использовать их в качестве экологического безопасного природного мелиоранта, способствующего ресурсосбережению, улучшению свойств почвы, повышению продуктивности культурных растений в рамках адаптивно-ландшафтной системы земледелия.
Апробация работы. Основные вопросы диссертационной работы были обсуждены на научных семинарах кафедры ботаники естественно-технического факультета СИ (филиал) «Башгосуниверситет» ГОУ ВПО (2006; 2007; 2008), доложены на Международных конференциях «Актуальные проблемы науки в России» (Кузнецк, 2007, 2008), «Агроэкологическая роль плодородия почв и современные агротехнологии» (Уфа, 2008), «Современная экология - наука XXI века» (Рязань, 2008), Всероссийских конференциях «Уралэкология. Природные ресурсы — 2005» (Уфа, 2005), «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур»
(Пенза, 2006), «Экологические системы: фундаментальные и прикладные исследования» (Нижний Тагил, 2008), Республиканской конференции «Проблемы и перспективы конкурентоспособного воспроизводства в Башкирском Зауралье» (Сибай, 2008), Региональной конференции «Неделя науки - 2007» (Сибай, 2007).
По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК МОН РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов. Работа изложена на 194 страницах компьютерного текста, содержит 9 таблиц, 36 рисунков и 27 приложений. Список литературы включает 387 наименования, в том числе 15 работ зарубежных авторов.
Автор выражает глубокую признательность д.б.н. профессору Я.Т.Суюндукову за научные консультации при выполнении диссертационной работы, Заслуженному деятелю сельского хозяйства РБ Б.Ф.Гусеву, директору ООО «Птилолит» Т.С.Атанову, заведующему государственным сортоиспытательным участком «Абзелиловский» С.Б.Гусеву за ценные советы и за оказанную помощь при проведении исследований.
Гидрографическая сеть
В гидрологическом отношении территория Зауралья относится к бассейну трещинных вод Тагило-Магнитогорского прогиба. Сложный рельеф и большая меридиональная протяженность Уральских гор и весьма неравномерное распределение выпадающих атмосферных осадков по территории определили главные особенности развития гидрографической сети, формирования гидрологического режима рек, подземных вод и использование водных ресурсов (Балков, 1978; Почвы Башкортостана, 1995).
Гидрографическая сеть изучаемого региона представлена притоками Урала: Сакмар, с ее притоками Зилаир, Бараккал, Магаш, Крепостной Зилаир; реки Большой Кизил и Малый Кизил, Янгелька, Каран, Худолаз (известен как водопад Гадельша), Большая Уртазымка, Таналык, Миндяк и другие (Петров, 1948; Гареев, 1979; 2001). Бассейн реки Сакмар отличается гористым рельефом и значительной лесистостью. От хребта Шайтан-тау к Сакмару стекает множество горных ручьев. В предгорной части Зауралья имеется цепочка озер: озера Карагайлы, Большие Учалы, Ургун, Сюптекуль, Калкан на древнем русле реки Урал, в равнинной части региона Карабалыкты, Сабакты, Талкас, Яктыкуль, Улянды, Суртанды, Чебаркуль, Аушкуль, Ворожеич, Белое, Калкан, Ургун, Узункул (Андреяшкин и др., 1984; Мукатанов, 1992; Баянов, 1998; Гареев, 2001; Абдрахманов, 2005). Озеро Яктыкуль (Банное) является самым глубоководным в республике, где наибольшая глубина достигает до 28,0 м при средней глубине 10,6 м. Восточная часть представлена озерами Мулдаккуль, Атавды, Сухое, Лебяжье (Лебединое), Юмарткалы, Уляндыкуль, Култубан, Балыклы, Табан и другие. Эти озера относятся к разряду усыхающих. Некоторые из них подвержены зарастанию камышом и осоками (Уляндыкуль, Чебаркуль). Многие из этих озер проточные, соединяющиеся между собой речками (Тайчинов, Бульчук, 1975). Следует отметить, что в Зауралье имеются старые пруды: Графское озеро в Баймакском, Султанкуль, пруд-озеро Чебаркуль в Абзелиловском районах. Распространение озер в Зауралье объясняется как геолого-тектоническими, так и гидроклиматическими особенностями территории. Высокая озерность (14%) восточных предгорий связана с новейшей тектоникой. Наличие тектонических нарушений и разломов способствовало образованию тектонических впадин, к которым приурочены наиболее глубокие озера. Во многих случаях озерные котловины в Зауралье образовались в результате размыва слагающих пород. Возникновению озер в южном Зауралье способствовало также отсутствие дренирующих водотоков. В результате поверхностные воды аккумулировались в отрицательных формах рельефа (Баянов, 1998).
Степное Зауралье Башкортостана является генетическим и географическим стыком множества типов ландшафтов. Этим объясняется большая сложность и пестрота растительного покрова, где плакорные степи сочетаются с экстразональными степями, петрофитными и кальцефитными вариантами тех и других на различно экспонированных склонах, а также с лесами, лугами и болтами в логах и иных отрицательных формах рельефа. При этом в качестве зональной выступает степная растительность (Крашенников, Кучеровская-Рожанец, 1941; Жудова, 1961; Миркин и др., 2004).
Естественная растительность этой зоны, уничтоженная на значительных площадях распашкой, сохраняется только отдельными участками. В данном регионе при движении с севера на юг засушливость климата нарастает, злаковый фон степи беднеет и становится более ксерофитным.
Растительность Зауралья представлена разнотравно-ковыльными (типичные) степями: на севере региона с доминированием Stipa zalesskii, в южной части - Stipa Lessingiana и S. korshinskyi (Жудова, 1966; Минибаев и др., 1995; Миркин и др., 2004).
В видовом составе широко представлены степные злаки: Роа stepposa, Helictotrichon desertorum, Helictotrichon schellianum, F. valesiaca, Festuca pseudovina, Phleum phleoides, Koeleria sclerophylla и бобовые Astragalus danicus, Astragalus rupifragus, Astragalus onobrychis, Trifolium montanum, Caragana frutex, Genista tinctoria, Medicago romanica, Chamaecytisus ruthenicus, Oxytropis pilosa, Onobrychis sibirica. Из разнотравья распространены Centaurea scabiosa, Thalictrum flavum, Dianthus deltoides, Erysimum hieracifolium, Fragaria viridis, Phlomis tuberosa, Scorzonera austriaca, Campanula sibirica, Verbascum phoeniceum, Senecio jacobaea, Potentilla humifusa, Galium verum, Plantago urvillei, Seseli ledebourii, Thymus marschallianus, Achillea nobilis, Salvia stepposa и Hieracium umbellatum (Суюндуков, 2001;.Синантропная растительность..., 2008).
С увеличением мощности гумусового горизонта происходит мезофитизация степного растительного сообщества, что выражается в увеличении доли участия луговых видов: Calamagrostis epigeios, Dianthus andrzejowskianus, Inula hirta, Polygala comosa, Sanguisorba officinalis, Filipendula ulmaria, Filipendula vulgaris, Silaum silaus, Scrophularia nodosa, Seseli libanotis, Achillea millefolium. Урожайность травостоев в разные годы колеблется в пределах 40-100 ц/га зеленой массы (Юнусбаев, 2000).
Преобладающая часть растительности на данной территории представлена низкотравно-типчаковыми модификациями, которые формировались на основе разнотравно-ковыльных степей в результате пастбищных нагрузок. В травостое доминируют Festuca pseudovina, Artemisia austriaca и Stipa capillata. Повышение пастбищных нагрузок снижает продуктивность степей и приводит к деградации степных травостоев. Их видовое богатство обеднено и составляет 50-70 видов на 100 м". При этом снижается биоразнообразие, что сопровождается увеличением доли синантропних видов (Berteroa incana, Linaria vulgaris, Euphorbia waldsteinii, Chenopodium album, Noma pulla, Capsella bursa-pastoris, Artemisia absinthium, Cynoglossum officinale и Carduus nutans) и сокращением участия естественных степных растений. В первую очередь из состава сообществ выпадают мезофиты, что говорит о повышении уровня ксерофитизации. Урожайность травостоев в разные годы колеблется в пределах 10-40 ц/га зеленой массы (Юнусбаев, 2000).
Горные степи сильно отличаются от равнинных пространств. Травянистые ассоциации представлены типично степными и лесо-луговыми видами (Богданов, 1955; Мукатанов, Харисов, 1996).
В исследуемом районе встречаются и комплексы солонцовых степей, чаще в местах с близким залеганием цветных глин. Для этих сообществ характерны Artemisia lerchiana, Limoniv gmelinii, Artemisia frigida и др Синантропная растительность..., 2008).
Современное состояние агроэкосистем Зауралья
Термин «экосистема» предложен английским экологом А. Тенсли (A.G. Tansley) в 1935 году. Экосистема - это совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды их обитания (Одум, 1986; Кроссли, 1987; Зыбалов, 1999; Миркин, 1999; Миркин и др., 2005).
В состав экосистем входят функциональные группы организмов (продуценты, консументы, редуценты), факторы абиотической среды и детрит - мертвое органическое вещество, временно исключенное из биологического круговорота. В экосистемах основным источником энергии является солнце, основным процессом ее фиксации - фотосинтез (Миркин и др., 2002; Миркин и др., 2005).
Различают естественные и искусственные экосистемы. Естественным экосистемам характерна самоорганизация, они территориально не ограничены. В отношении биологического разнообразия они характеризуются низким (пустыни, водные экосистемы) и высоким (степи) (Небел, 1993; Миркин, Наумова, 1999; Миркин и др., 2005).
Агроэкосистемой является автотрофная экологическая система, объединяющая участок территории, занятый хозяйством, производящим сельскохозяйственную продукцию (Зыбалов, 1999; Миркин и др., 2002, 2005; Миркин, Наумова, 2006). В состав агроэкосистем входят почвы с их населением, поля-агроценозы, фрагменты естественной и полу естественной растительности леса, естественные кормовые угодья, скот, фауна, населяющая агроценозы или естественные сообщества и человек, который определяет черты агроэкосистемы человек (Зыбалов, 1999; Миркин, Наумова, 1999). Функциональную структуру агроэкосистем составляют пахотные земли, луга и леса. Соотношение их площадей и размещение по ландшафтам играет важную роль в устойчивом функционировании агроэкосистемы (Хазиев, 2008).
Агроэкосистемы отличаются от естественных экосистем поступлением и использованием энергии, меньшим биоразнообразием, созданием новых разновидностей, сортов, гибридов в результате искусственного отбора. Основным источником энергии для агроэкосистем является солнце. Солнечная энергия усваивается растениями-продуцентами и либо фиксируются в урожае растениеводческой продукции, либо передается по цепям питания на уровень консументов, главный из которых - скот. Однако, в отличие от естественных экосистем они получают дополнительную авнтропогенную энергию. Различие имеется также и в распределении потока энергии Солнца. Человек старается направлять как можно больше энергии на производство продуктов питания, которые он может немедленно использовать, а природа распределяет между многими видами и веществами и накапливает энергию в целях выживания.
В отличие от естественных экосистем, агроэкосистемы открыты, и из них происходит отток вещества и энергии с урожаем, животноводческой продукцией, а также в результате дегумификации и эрозии, поэтому ежегодно теряется значительная часть веществ и энергии, что является одной из причин их неустойчивости (Миркин, Наумова, 1997).
В функциональном отношении агроэкосистемы отличаются на трофическом уровне. В них основной тип трофической цепи - пастбищная, которая начинается с зеленого растения и далее идет к пасущимся растительноядным животным и к хищникам, в естественных экосистемах — детритная цепь, которая от мертвого органического вещества идет к микроорганизмам, а затем к детритофагам и к хищникам (Одум, 1986).
В аспекте биологического круговорота наибольшая разница между природными экосистемами и агроценозами проявляется в величинах поступления растительных остатков в почву. В не затронутых деятельностью человека природных экосистемах величина поступления растительных остатков в почву равна величине первичной продукции. В агроценозах с хозяйственным урожаем отчуждается 38 — 64 % продукции и в почву поступает 2,82 - 9,02 т/га сухого вещества, что в 2,4 - 7,8 раза меньше, чем в естественных биоценозах (Надежкин, 1999).
Важным свойством экосистемы является ее стабильность. Чаще всего посевы представлены одним видом, сортом, поэтому они менее устойчивы к неблагоприятным факторам внешней среды. В результате деятельности человека возникают агроэкосистемы, не способные к саморегулированию и крайне неустойчивые. Поэтому агроэкосистемы характеризуются низкой саморегулируемостью и устойчивостью (Зыбалов, 1999; Миркин, Наумова, 1999).
Природные биоценозы, в отличие от них, представляют собой устойчивую систему, в которой имеются внутренние механизмы, поддерживающие их структуру. Для придания устойчивости агроэкосистемам нужно вкладывать дополнительное количество энергии, что позволяет на короткий срок сдерживать развитие нежелательных процессов, но в то же время еще сильнее расшатывает агробиоценоз (Овсянников, 2000).
Основным признаком устойчивости сельскохозяйственных экосистем является плодородие почвы, способность ее удовлетворять потребности сельскохозяйственных культур. Этого можно достичь на основе требований экологического императива - системы запретов на все формы использования земли, вызывающих разрушение агроресурсов, ухудшение гидрологических характеристик ландшафта, загрязнение атмосферы, воды, почв и снижение качества продукции сельского хозяйства. Экологически ориентированное управление сельским хозяйством позволяет для каждой природной зоны конструировать агроэкосистему, дающую максимальную продукцию при одновременном сохранении агроресурсов, что обеспечивает устойчивость сельского хозяйства (Миркин и др., 2005; Хазиев, 2008).
Почва является важнейшей частью любой наземной экосистемы. Интегральной характеристикой почвы является плодородие, т.е. способность обеспечивать уровень продуктивности растений и всей экосистемы в целом. Поэтому самое главное условие для почв агроэкосистемы - это сохранение и воспроизводство ее плодородия.
Характеристика состояния агроэкосистем Зауралья РБ. Общая площадь Башкирского Зауралья составляет около 1,5 млн. га, при этом на пашню приходится 590 тыс. га. Площадь сенокосов составляет 168 тыс. га, пастбищ - 434 тыс. га. Около 38 % площади региона занято лесами (914 тыс. га) (Почвы Башкортостана, 1995; Харисов, Мукатанов, 1996; Суюндуков, 2001).
В настоящее время Башкирское Зауралье по состоянию агроэкосистем относится к зоне напряженной экологической ситуации (Хабиров и др., 2000; Габбасова, 2004; Мукатанов, Чанышев, 2007). В качестве критических параметров сельскохозяйственных экосистем приняты: уровень эрозии пахотных почв, баланс органического вещества и пастбищные нагрузки на естественные кормовые угодья (Комплексная программа..., 1990; Сафин и др., 2001; Кираев и др., 2004). Сложившаяся обстановка вызвана чрезмерными антропогенными нагрузками на агроэкосистемы и прежде всего определяется большой степенью освоенности земель (Федоров, 1989; Миркин и др., 1991; Хабиров и др., 2000; Суюндуков, 2001; Мукатанов и др., 2007). Антропогенное воздействие ведет к потере одной из главных почвенных составляющих - органического вещества. В настоящее время в Зауральском регионе (по данным за 1996 г.) деградированными считается 49544 га земли (Хабиров и др., 2000).
Основными факторами деградации почвенного покрова Зауралья -являются интенсивное пахотное и пастбищное использование земель, эрозия, переуплотнение, засоление, заболачивание, подкисление почвенной среды, засоренность камнями, загрязненность тяжелыми металлами, отходами животноводческих комплексов, пестицидами (Кираев и др., 2004; Афзалов и др., 2006; Хазиев, 2006).
Характеристика природных цеолитов Тузбекского месторождения
Тузбекское проявление цеолитов выявлено геологом С.Ш. Юсуповым в 1999 г. Участок месторождений цеолитов расположен в 6,5 км юго-западнее д. Сосновка Баймакского района РБ. Данное месторождение по масштабам относится к разряду средних. Цеолиты данного месторождения связано с вулкагено-осадочными отложениями с нижнеберезовской свитой нижне-визейского подъяруса, представленной преимущественно туфопесчанниками цеолитит (светло-розоватые кристаллически-зернистые агрегаты цеолитов размером от 0,5 - 1 см до 4 - 5 см) мощностью от 24 м до 35 м. Породам характерна проявленная плитчатая отдельность северо-восточного простирания и четкое падение на юго-восток под углами 25 - 38.
Рентгеноструктурным анализом, химический и минеральный состав цеолититов по количеству слагающих ее цеолитовых минералов оценивается как среденевысококремнистое и полиминеральное. Цеолиты Тузбекского месторождения имеют следующий химический состав (%): Si02 - 60,60-66,80, А1203 - 12,30-16,40, СаО - 4,05-5,00, Na20 - 2,31-3,51, Fe203 - 2,56-2,60, MgO - 1,09-2,22, FeO - 0,56-1,35, Ті02 - 0,58-0,74, K20 - 0,27-0,52, P2Os - 0,13-0,17, Н20 - 0,30 - 0,70, МпО - 0,05-0,08, SO3 0,10. По минеральному составу в Тузбекском цеолите преобладает ломонтит (Ca4[(A102)8(Si02)io] I6H2O) - 26,0 %, кроме этого присутствует высококремнистый морденит (птилолит) (Na8[(A102)8(Si02)4o] 24Н20) - 17,0 %, стильбит (Na2, Ca4[(A102)10(Si02)3o] 24 Н20) - 5,8 %, эрионит (Mg, Са, Na2, К)4, 5 [(A102)9(Si02)27] 27Н20) - 2,0 %. Суммарное содержание цеолитовых минералов в среднем составляет 51-53 %, остальную часть занимают полевые шпаты, кварц, хлорит. Ионообменная емкость Тузбекского цеолита составляет не менее 0,7 мг.-экв/г; массовая доля влаги — не более 10 %, плотность - 2,2 г/см . Содержание токсических веществ (Fe, As, Pb, Cd, Hg, Cr, Zn, F) и металломагнитной примеси - ниже минимально допустимых уровней. Продукция анализирована в ветеринарной и радиологической лабораториях и не имеет медико-экологических противопоказаний при ее использовании в животноводстве и растениеводстве (по С.Ш.Юсупову).
Агрометеорологические условия в годы проведения исследований были различными и отличались от средних многолетних показателей (рис. З.1., приложение 1).
В 2006 году среднесуточная температура воздуха в период осенней вегетации озимой ржи была ниже среднемноголетних значений на 0,8 С. Октябрь характеризовался более теплыми температурными условиями, когда средняя температура воздуха составляла 5,8С, что на 0,9 выше среднемноголетнего значения. За осенне-зимний период (за август - декабрь 2006 г. и январь - апрель 2007 г.) выпало более 243 мм осадков, что также было ненамного выше средних многолетних данных. Высота снежного покрова была характерной для степного Зауралья (30 см), хотя в декабре она была очень низкой (2 см). Весенней период вегетации растений характеризовался несколько повышенной температурой воздуха и низкой суммой осадков. Влажность воздуха составляла в пределах 50 - 70%.
В период вегетации вико-овсяной смеси (2006 г) температура воздуха была в целом выше нормы, особенно в июне. Май и июль характеризовались температурой, близкой средней многолетней. За вегетационный период выпало около 140 мм осадков, что близко к норме. Пониженным количеством осадков характеризовалась первая половина (май) вегетации, за месяц выпало всего 8 мм осадков, что значительно (на 27 мм) ниже среднемноголетнего показателя.
Вегетационный период 2007 года характеризовался более благоприятными погодными условиями по сравнению с 2006 г. Первая половина вегетационного периода яровой пшеницы (май-июнь) характеризовалась несколько повышенной температурой. В августе температура воздуха была выше нормы примерно на 3С. В этом месяце отсутствие осадков, явилось причиной быстрого созревания яровой пшеницы (уборка состоялась в начале первой декады августа). Сумма осадков в мае и июле была выше соответственно на 29,1 и 16,8 мм, в июне - ниже на 11,7 мм среднемноголетнего. По уровню относительной влажности воздуха период вегетации характеризовался близкими значениями за три года исследований.
В 2008 году температура воздуха в начале вегетации была ниже среднемноголетних данных, особенно в третьей декаде мая. Во второй декаде июня температура воздуха снизилась до 2 С, что сказалось в росте и развитии сельскохозяйственных культур. Июль и август характеризовались повышенной температурой, близкой среднемноголетним данным.
В этот год за вегетационный период выпало всего 142 мм осадков, что значительно ниже нормы, особенно в июне и июле. Так, например, за июнь выпало всего 24,9 мм, в июле - 19,9 мм осадков, что в 2 раза ниже среднемноголетних. В конце вегетационного периода, в первой и второй декадах августа осадков не было, температура воздуха была высокой. Дефицит осадков и повышенная температура воздуха способствовали формированию относительно сухого воздуха.
Обобщая вышеизложенное, можно сказать, что метеорологические условия в годы проведения опытов вполне отражали многолетние показатели засушливой степной зоны Башкирского Зауралья.
Динамика линейного роста растений
Темпы роста и развития растений во многом зависят от экологических условий среды. Важную роль в агрофитоценозе играет плодородие почвы. Возделывание культурных растений приводит к значительному снижению ее плодородия. Поэтому возникает необходимость восстановления ее. Известно, что органические и минеральные удобрения являются основным источником пополнения питательных веществ в почве. Однако длительное применение минеральных удобрений приводит к накоплению токсичных веществ в почве, что в последующем отрицательно сказывается в качестве продукции растений (Минеев, Ремпе, 1991; Wangstrand, Eriksson, 2003; Jonsson, Eriksson, 2003; Карпова, Потатуева, 2005). В биологизированных системах земледелия большое значение отводится удобрениям органического происхождения, при ограниченном использовании минеральных удобрений. В последние годы в земледелии применяют различные нетрадиционные мелиоранты для улучшения плодородия почвы. Особенно ценными являются мелиоранты, имеющие высокую поглощающую поверхность частиц. В этом отношении особую актуальность приобретают природные цеолиты. Результаты исследований по изучению влияния цеолитов и органических удобрений на динамику линейного роста различных культурных растений показали, что их внесение способствовало некоторому усилению темпов роста.
В работах О.И. Просяниковой и B.C. Анохина (1998) показано, что внесение цеолитов в чистом виде и совместно с минеральными удобрениями способствовало усилению роста культурных растений (пшеница, ячмень), что авторы объясняют улучшением водоудерживающей способности почв. К таким же результатам привели исследования И.Ш. Искендерова (1979), Н.Е. Абашеева с соавт. (2002) и Г.А. Асланова (2006). В исследованиях, проведенных нами в условиях чернозема обыкновенного, усиление роста растений при применении цеолита также объясняется с более экономным расходом почвенной влаги за счет снижения интенсивности ее физического испарения (Мухаметдинова и др., 2006).
Озимая рожь. Изучение влияния цеолита и органических удобрений на динамику линейного роста проводилось в 2006 и в 2008 годах, где озимая рожь была размещена по чистому пару. Наблюдения за динамикой роста нами велись с весеннего возобновления роста до созревания растений. Исследования показали, что органические удобрения и цеолиты оказали значительное влияние на темпы роста растений озимой ржи (рис. 4.1., приложение 2, 3). Как видно из рисунка, цеолиты и органические удобрения способствовали усилению роста растений. Так, в период весеннего кущения по вариантам опыта высота растений варьировала в 2006 году в пределах от 15,7 до 22,3 см, в 2008 году - от 20,4 до 24,8 см. При этом высота растений в контроле была несколько ниже опытных вариантов, хотя эти различия в начальные фазы развития были незначительными.
В фазу трубкования в 2006 году растения достигли в длину до 27,5 -43,2 см, при этом наибольшая высота отмечена в варианте с внесением навоза в дозе 30 т/га. В 2008 году высота растений колебалась в пределах 32,8 - 43,2 см, где максимальное значение отмечено в варианте внесения цеолита в дозе 30 т/га.
Наблюдения в опытах показали, что ростовые процессы озимой ржи в период вегетации более интенсивно протекают до фазы цветения. В вариантах с внесением органических удобрений (донник, навоз, солома ячменя) растения превышали контроль по высоте на 8,7, 10,5, 4,0 см соответственно. При внесении цеолитов в дозах от 15 до 30 т/га линейный рост растений был выше по сравнению с контролем на 4,5-10,0 см. Наибольшую высоту главного побега (70,5 см) в фазу цветения имели растения в варианте внесения цеолита с навозом в равных дозах.
После прохождения фазы цветения рост растений значительно замедляется. В 2006 году в фазу созревания высота растений по вариантам колебалась от 51,2 - 79,3 см. Наибольшее значение отмечено в варианте внесения цеолита совместно с навозом, что превышало контроль на 21,0 см (НСР05=3,86см).
В 2008 году в эту фазу высота растений озимой ржи на контрольном варианте составила 90,8 см. Внесение навоза, донника, соломы ячменя способствовали усилению ростовых процессов, что полностью отразилось в динамике линейного роста растений озимой ржи. При запахивании соломы ячменя в дозе 4 т/га высота растений была на 5,1 см выше по сравнению с контролем. В вариантах с внесением навоза и донника высота растений составила соответственно 104,7 и 102,1 см.
Внесение различных доз цеолита также способствовало усилению ростовых процессов, где растения озимой ржи были на 7,6 - 16,1 см выше по сравнению с контролем. В вариантах с внесением цеолита совместно с органическими удобрениями рост растений еще больше усиливался: при внесении его с донником в среднем высота растений составила 105,3 см, при внесении с навозом - 107,6 см.
Усиление темпов роста связано с улучшением питательного режима почвы благодаря ионообменным и адсорбционным свойствам внесенного цеолита. Следует отметить, что превышения по высоте растений опытных вариантов по отношению к контролю были статистически достоверными.
Викоовсяная смесь. Наблюдения показали, что рост стеблей в высоту происходит в начале вегетации медленно от прорастания семян до фазы ветвления бобового и кущения злакового компонента. После прохождения указанных фаз рост растений в высоту ускоряется и достигает своего максимального значения в период цветения вики и овса.
Исследования влияния цеолита и удобрений на темпы роста викоовсяной смеси проводились в 2006 году - когда изучалось их действие в год внесения, и в 2008 году - рассматривалось их последействие на 3-й год после внесения. Результаты показали, что цеолиты и органические удобрения способствовали усилению ростовых процессов викоовсяной смеси (рис. 4.2. и 4.3., приложение 4).
