Введение к работе
Актуальность проблемы.
Мелиоративный фонд земель Средней Сибири, нуждающихся в осу-иении, в пределах земледельческой зоны составляет более 0,5 млн. ектаров. В эксплуатации находится около 130 тыс. гектаров. При весьма значительных затратах на мелиорацию производительная способ-шеть осушаемых земель в зоне низкая. Более половины их занято істественньїми сенокосами, около четверти площади малопродуктив-іьіми пастбищами. Средняя многолетняя урожайность сена варьирует в іределах 8,5-12,8ц/га. Весьма низкая урожайность однолетних кормо-іьіх культур.
Наряду со слабым техническим состоянием части осушительных си-тем, организационно-хозяйственными причинами, нарушением тех-шлогии возделывания сельскохозяйственных культур низкая >ффсктивность использования мелиорируемых земель сопряжена с неудовлетворительным применением удобрений. Эта ситуация усугубляйся слабой изученностью агрохимического достоинства осушаемых ~орфяных и лугово- болотных почв, особенностей действия на них удоб-)ений и условий, определяющих их эффективность. Научные основы ірименения удобрений, разработанные для других природных условий, іе учитывают своеобычности почвенных свойств мелиорируемых земель в географически обширной средне-сибирской зоне. Они обуслов-іеньї высокой континентальностью климата, коротким периодом іегетации, особенно периода без заморозков. На осушаемых почвах :кладывается жёсткий водно-тепловой режим с появлением длительной :езонной и многолетней мерзлоты.
Свойственный гидроморфным почвам зоны сравнительно высокий фовень потенциального плодородия сопровождается низкими показа-челями экономического. После того, как посредством комплекса инже-іерньїх и агромелиоративных приёмов отведены избыточные воды и остановлен заданный режим осушения, встаёт проблема оптимизации шщевого режима, которая и предопределяет необходимость научного (боснования системы создания эффективного плодородия и повышения іроизводительной способности осушаемых почв. Решающая роль в этом іринадлежит удобрениям, без них использование мелиорируемых почв іерентабельно. .
Актуальность проблемы возрастает в связи с программой Краснояр .ской краевой администрации, поддержанной федеральным центром, п освоению Ангарского региона, который характеризуется повышенно заболоченностью.
Цели и задачи исследований.
Цель наших исследований - установить агрохимические особенност мелиорируемых гидроморфных почв, определить условия эффективно го действия на них удобрений и разработать основы их рациональног применения.
Для реализации поставленной проблемы намечено решение следую щих задач:
—изучить обеспеченность кормовых культур почвенными запасам] основных элементов питания, их режимы и пространственно варьирование, а также основные формы содержания в осушаемы торфяных почвах фосфора и калия;
—изучить закономерности действия азотных, фосфорных, калийны: и медных удобрений на урожайность кормовых культур на осуша емых гидроморфных почвах, занимающих наибольший удельны: вес в структуре почвенного покрова мелиоративных систем;
—изучить влияние доз и сочетаний удобрений на концентрацию і соотношение питательных элементов в фитомассе кормовых куль тур, зависимость их продуктивности от соотношения в растения: основных трофических элементов;
—установить оптимальное содержание в почве фосфатов и калия обеспечивающее потенциальную продуктивность возделываемы: культур в кормовом севообороте;
—разработать лимиты обеспеченности почвенными запасами фосфо ра и калия кормовых культур и потребности их в удобрениях.
Объекты и методы исследований.
Материалы исследований относятся к территории между Западно: Сибирью и оз. Байкалом, которую К.П. Горшенин ( 1955 ) выделил обособленный регион - Среднюю Сибирь. Согласно торфяно-болотном; районированию она охватывает Приенисейскую и Прибайкальскую об
ласти ( Тюремнов, 1956 ), а по агроклиматическому -Среднесибирскую лесостепную и Южно-таёжную лесную провинции. Основная черта климата - резкая континентальность, Сумма активных температур -1400-17000 (Шашко, 1985).
Основными объектами стационарных исследований выбраны торфя-но-перегнойные карбонатные на мелком торфе почвы Белозерской осушительной системы и торфяно-перегнойные типичные на мелком торфе почвы Болыисмуртинской осушительной системы. Белозерская ОС сооружена на второй надпойменной террасе р. Урюп - левом притоке р. Чулым. Большемуртинская ОС расположена на первой надпойменной террасе р. Таловой - левом притоке третьего порядка р. Енисей.
Вегетационные опыты проведены на почвах, занимающих преимущественный удельный вес в почвенном покрове осушительных систем: в Красноярском крае в Ачинско-Красноярском торфяно-болотном округе - Частоостровской, Ухловской, Комаровской; в Ужурско-Ширинском округе- Краснополянской; в Предгорном Западно-Саянском округе-Разъсзжннской; в Канском округе - в хозяііствах ( а/о ) Саянского района : Борец и им. Чапаева, в Ирбейском районе - Заветы Ильича, мая , им. Калинина; в Иркутской области - Картагонской.
На стационаре Болыисмуртинской ОС полевые опыты проведены в звеньях травопольного севооборота: полевом - а) горох+овёс - подсолнечник - рапс, б) пар - озимая рожь + поукосно рапс - горох + овёс -подсолнечник - рапс; луговом - 4(5) лет травосмесь : кострец безостый + овсяница луговая + тимофеевка луговая. На стационаре Белозерской ОС в полевом звене принято чередование: горох+овес -подсолнечник -горох+овёс, в луговом - та же травосмесь злаковых многолетних трав.
На Большемуртинском стационаре в опытах использована факториал ьная схема - 1/4 выборки из схемы 4x4x4, дополненная вариантами с медью на фоне высоких доз макроудобрений (Методические указания ВИУА, 1976), на Белозерском стационаре схема Фишера (А. Демолон,
1961). Общая площадь делянок 150-180 м , учётная - 60-100м . Размещение делянок блочное, рандомизированное, торцом к осушителям. Повторностътрёх-, четырехкратная ( Головко, 1971 ).
Вегстационно-полсвыс опыты проведены в полиэтиленовых сосудах бездна размером 30x30x32 с размещение их в выемках почвы с интервалом 70 см. Повторность восьмикратная ( Липкіша, 1980 ).
Вегетационные опыты поставлены в двух- и пятилитровых полиэтиленовых сосудах в соответствии с методическими указаниями (Жур-бицкий , 1968).
Изучение влияния криогенсза на поведение почвенных питательных элементов проведено модельными опытами по идее А.Г. Доярснко (1963) и Нейбауэра-Шнсйдсра (Агрохимические методы исследования почв,1975).
Изучение биологической активности почв осуществлено в соответствии с методическими указаниями (Красильников, 1958 ).
Отбор смешанных агрохимических образцов почвы произведен под-сляночно в 20-кратной повторности. Валовые и подвижные формы питательных элементов проанализированы согласно общепринятых прописей и стандартов (Агрохимические методы исследования почв, 1975; ОСМ 46 40-76 - ОСМ 46 52-76). Анализ фракционного состава почвенных фосфатов выполнен по методу Гинзбург-Лебедевой в модификации Нсговелова-Пестовой (1978).
Растительные образцы отобраны подсляночно в 15-20-кратной повторности, проанализированы по стандартным методам и рекомендациям (ЦИНАО, 1978; Яковлева, 1977).
Математическая обработка результатов опытов и аналитических материалов почв и растений произведена способами вариационной статистики (Доспехов, 1972; Дмитриев, 1972; Снедскор, 1961).
Исходные материалы.
В диссертации обобщены результаты исследований, выполненные автором в 1972-1992 гг. в соответствии с тематическими планами в созданной им лаборатории агромелиоративного почвоведения в Сибирском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации (1972-1978гг.) и в организованной им же лаборатории сельскохозяйственных мелиорации в Красноярском научно-исследовательском институте сельского хозяйства СО РАСХН (1979-1992гг.).
Автором поставлена проблема, разработаны программы, организованы стационары на Белозерской и Большсмуртинской ОС, осуществлялось методическое и организационное руководство, выполнена значительная часть экспериментальных работ, произведено обобщение литературных материалов, обработка и интерпретация эксперпмсн-
альных данных, сделаны теоретические выводы, разраоотаны рекомендации и предложения производству.
В проведении экспериментальных и камеральных работ принимали 'частие специалисты - Н.В. Аглнсва, Р.Д. Бенина, Л.П. Вишневская, т.П. Воробьёв, А.П. Гераськина, И.А. Куприн, Л.Р. Мукина, Т.П. Нс-.ипелова, Л.П. Норкина, В.В. Правдивей, Ю.Н. Трубников, Л.К. Чсхо-іадская.
Научная новизна
Впервые в условиях Средней Сибири:
—вскрыты особенности фондов основных питательных элементов мелиорируемых торфяных почв, их пространственная изменчивость, сезонная динамичность и фракционный состав фосфора и калия ;
—изучена обеспеченность кормовых культур, адаптивных к гндро-термическому режиму почв, почвенными запасами азота, фосфора, калия и меди;
—установлено оптимальное содержание в почве легкорастворимых соединений фосфора и калия и разработаны лимиты обеспеченности почвенными запасами элементов кормовых культур;
—установлена закономерность действия азотных, фосфорных, калийных и медных удобрений на продуктивность полевого звена (горохоовсяная смесь - подсолнечник- рапс) плугового звена (кострец безостый + овсяница луговая + тимофеевка луговая ) в системе травопольного севооборота на торфяно-перегнойной типичной, торфяно-перегнойной карбонатной и лугово-болотной карбонатной почвах;
—изучен элементный состав кормовых культур, его зависимость от соотношения видов и доз удобрений, продуктивности культур; баланс питательных элементов в звеньях травопольного севооборота;
—установлено сбалансированное соотношение азота, фосфора, калия и кальция в фитомассе культур, обеспечивающее их максимальную продуктивность и парная коррелятивная зависимость содержания в фитомассе азота и калия, а также калия и кальция;
—изучено влияние удобрений на микробный ценоз, целлюлозолити-ческую и протсолитическую активность почв, нитрификационную
способность; а также изменение содержания в почве легкорастворимых соединений фосфора и калия за ротацию полевого и лугового звена травопольного севооборота;
—предложен способ расчета рациональных доз азотных, фосфорных и калийных удобрений под кормовые культуры на основе регрессионной зависимости их продуктивности от потребности в соответствующих питательных элементах для формирования заданной урожайности.
Защищаемые положения.
Особенности режимов почвенного фонда основных элементов питания растений и уровень обеспеченности ими кормовых культур; оптимальное содержание легкорастворимых соединений фосфора и калия в осушаемых торфяных почвах.
Закономерности действия азотных , фосфорных, калийных и медных удобрений в полевом и луговом звеньях травопольного севооборота на торфяно-перегнойных типичных, торфяно-перегнойных карбонатных на мелком торфе и лугово-болотных карбонатных почвах.
Влияние удобрений на концентрацию и соотношение азота, фосфора, калия и кальция в фитомассе кормовых культур.
Расчет рациональных доз удобрений на основе регрессионной зависимости продуктивности кормовых культур и потребляемых ими элементов питания.
Изменения биологических свойств и содержания в почве легкорастворимых соединений фосфора и калия в зависимости от уровня интен-сивности применения удобрений в полевом и луговом звенья} кормового севооборота.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Материалы научных, производственных опытов и теоретические по ложения использованы в качестве основы рекомендаций:
"Временные рекомендации по сельскохозяйственному освоению : использованию осушенных торфяно-болотных почв в лесостепной зон Средней Сибири" (1975).
"Эффективность удобрений и рекомендации по их применению на торфяно-болотных почвах Средней Сибири" (1978).
"Рекомендации по применению медных удобрений на осушенных торфяно-болотных почвах лесостепной зоны Средней Сибири" (1978).
"Агрохимические основы повышения производительной способности торфяных почв и технологии возделывания кормовых культур в Восточной Сибири. Рекомендации". (1991).
Результаты исследований автора положены в основу рекомендаций по сельскохозяйственному использованию осушаемых почв и применению на них удобрений в изданиях:
"Система ведения сельского хозяйства Восточной Сибири" (1976), "Рекомендации по дальнейшему развитию сельского хозяйства Восточной Сибири" (1980),
"Рекомендации по увеличению производства зерна, кормов, повышению эффективности и устойчивости земледелия в Восточной Сибири" (1980),
"Система земледелия Красноярского края" (1982), "Система мелиоративного земледелия в гумидной зоне Сибири" (1995).
Освоение рекомендаций в производстве повышает продуктивность сормовых культур на осушенных землях в 1,4 - 2,6 раз, обеспечивая толучение до 65 ц/ra сена травосмеси многолетних злаковых трав и 13-61 ц/га сухого вещества горохо-овсяной смеси, подсолнечника, рап-;а, озимой ржи ( на зелёный корм и силос). Окупаемость удобрений вставляет 15,1 -30,7 кг сухого вещества на 1 кг действующего вещества ,'добрений.