Введение к работе
Актуальность темы исследований. В настоящее время существующая система ведения орошаемого хозяйства при интенсивном использовании поливных земель привела к резкому ухудшению их мелиоративного состояния. Вследствие повышения уровня грунтовых вод наблюдаются засоление и заболачивание почвогрунта. Интенсивная обработка почвы привела к ухудшению как агрофизических, так и агрохимических свойств почвенного покрова. Это выразилось в уменьшении содержания гумуса, кальция, в переуплотнении почвы, ухудшении ее структурного состояния, снижении водопроницаемости, развитии ирригационной эрозии вследствие стока поливной воды, нарушении пищевого и водного режимов. В результате снижается эффективность использования оросительной воды и падает продуктивность орошаемого агрофитоценоза. Важную роль в предупреждении деградации орошаемых земель играют увеличение содержания в почве органического вещества, восстановление структуры, снижение плотности пахотного и подпахотного горизонтов и т.д. Для решения этих задач большое значение имеет широкое использование фитомелиорации, в первую очередь выращивание многолетних трав как фитомелиорантов. Наиболее эффективными фитомелиорантами являются бобовые многолетние травы, среди которых выделяется люцерна. Фитомелиоративная роль люцерны при орошении зависит от многих факторов – обработки почвы, внесения удобрений, интенсивности режима орошения, густоты посева и др. Норма высева и густота травостоя влияют не только на продуктивность агроценоза многолетних трав, но и на количество растительных остатков, поступающих в почву, а следовательно, и на ее агрофизические и агрохимические свойства. Отсюда фитомелиоративная способность растений должна зависеть от густоты травостоя. Изучению процесса восстановления почвенного плодородия под влиянием различной густоты стеблестоя трав в сухостепном Заволжье уделяется в настоящее время недостаточно внимания. Поэтому исследование влияния различной густоты стеблестоя трав на их фитомелиоративную способность является актуальным направлением в исследованиях.
Цель работы – изучить особенности формирования орошаемого агрофитоценоза и обосновать приемы повышения продуктивности многолетних бобовых трав и их фитомелиоративного воздействия на плодородие почв.
В задачи исследований входило:
исследовать рост и развитие многолетних бобовых трав в орошаемых условиях степного Заволжья при разных нормах высева и густоте стеблестоя;
изучить влияние густоты травостоя и нормы высева люцерны, козлятника восточного и эспарцета на поступление органического вещества в почву;
выявить изменение агрофизических свойств темно-каштановой почвы под влиянием поступления свежего органического вещества при различной густоте травостоя в условиях орошения;
показать эффективность использования поливной воды при различной густоте стеблестоя трав;
дать эколого-энергетическую и экономическую оценки использования многолетних трав при различной густоте стеблестоя.
Научная новизна. В условиях острозасушливого Заволжья при орошении изучено влияние нормы высева и густоты посева на формирование агроценоза и урожайность люцерны, эспарцета и козлятника восточного. Показано влияние густоты травостоя многолетних трав на обогащение почвы свежим органическим веществом, а также влияние загущения посевов трав на содержание гумуса, структурность, физические и агрохимические свойства темно-каштановых почв. Выявлены математические зависимости количества пожнивно-корневых остатков от густоты травостоя; взаимосвязь количества пожнивно-корневых остатков с плотностью почвы, общей пористостью и пористостью аэрации. Показана роль густоты стеблестоя в повышении продуктивности трав, рассчитана энергетическая и экономическая эффективность различных норм высева бобовых трав.
Практическая значимость работы состоит в конкретных рекомендациях по созданию высокопродуктивных агроценозов многолетних бобовых трав с высокой фитомелиоративной способностью. Определены наилучшие густота стояния и норма высева многолетних бобовых трав при использовании их в качестве фитомелиорантов. Для поступления в почву наибольшего количества пожнивно-корневых остатков (6–10 т/га), снижения плотности почвы на 0,09 г/см3, повышения общей пористости на 3,7 %; пористости аэрации на 2,2 % необходимо высевать люцерну нормой не менее 6 млн всхожих семян на 1 га и иметь густоту травостоя на третий год жизни не менее 160–170 растений на 1 м2; эспарцет – 5 млн/га и 100 растений на 1 м2; козлятник восточный – 5–6 млн/га и 30–35 растений на 1 м2. При повышении нормы высева бобовых трав с 1 до 5–6 млн/га урожайность зеленой массы увеличивалась в три раза.
Основные положения, выносимые на защиту:
обоснование использования повышенной нормы высева и загущения стеблестоя для увеличения продуктивности и фитомелиоративной роли многолетних трав;
характер роста и развития многолетних трав в зависимости от густоты травостоя и особенности воздействия их как фитомелиорантов на плодородие темно-каштановой почвы при орошении;
биоэнергетическая и экономическая эффективность использования повышенной густоты многолетних бобовых трав для увеличения их продуктивности и плодородия орошаемых земель.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на международных конференциях «Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы» (Саратов, 2005); «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2005); «Экономические механизмы реализации национального проекта „Развитие АПК” на региональном уровне» (Саратов, 2006), на «Вавиловских чтениях» (Саратов 2005, 2006), на конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СГАУ им. Н.И. Вавилова (Саратов, 2006, 2008). Результаты исследований внедрены на полях Марксовского и Энгельсского районов Саратовской области.
Публикации результатов исследований. Основные положения работы опубликованы в 12 научных статьях, две из которых в издании по перечню, рекомендованному ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 225 страницах компьютерного текста, содержит 99 таблиц, 10 рисунков и 18 приложений. Список литературы включает в себя 370 источников, в том числе 19 – на иностранных языках.
