Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы по биологическим особенностям и приемам борьбы с карантинными сорняками 9
1.1. Вредоносность сорных растений 9
1.2. Особенности карантинных сорных растений 16
1.3. Сорные растения, имеющие карантинное значение для территории Российской Федерации 22
1.4. Морфология и биология повилики полевой 26
1.5. Приемы борьбы с повиликой полевой 32
1.6. Современное состояние распространения карантинных сорняков в Саратовской области 39
2. Почвенно-климатические условия, схема опытов и методика проведения исследований 42
2.1. Характеристика почв зоны исследований 42
2.2. Климатические условия 44
2.3. Схема полевых опытов 48
2.4. Методики исследований 52
3. Водный режим почв 55
3.1. Режим орошения и влагообеспеченность сельскохозяйственных культур 55
3.2. Эффективность использования оросительной воды полевыми культурами 63
4. Влияние орошаемых культур на изменение плодородия почвы 66
4.1. Влияние орошаемых культур на агрофизические свойства почвы 66
4.2. Питательный режим почвы при возделывании различных сельскохозяйственных культур 74
4.3. Влияние орошаемых культур на изменение солевого состава почв 79
4.4. Баланс гумуса в почве при возделывании сельскохозяйственных культур 85
5. Влияние агробиологических и химических приемов окультуривания на засоренность орошаемых земель 93
5.1. Эффективность биологического подавления повилики агроценозами различных полевых культур 93
5.2. Влияние сроков скашивания многолетних трав на развитие повилики полевой в посевах 96
5.3. Результаты подавления повилики полевой при использовании гербицидов 98
5.4. Влияние сроков и доз внесения гербицидов на урожайность многолетних трав и их смесей 105
5.5. Экологическая безопасность применения химических препаратов для уничтожения сорняков 112
6. Экономическая и биоэнергетическая оценка применения комплекса приемов окультуривания орошаемых земель Саратовского Заволжья 115
Выводы 124
Предложения производству 127
Используемые источники литературы 128
Приложения 149
- Особенности карантинных сорных растений
- Современное состояние распространения карантинных сорняков в Саратовской области
- Эффективность использования оросительной воды полевыми культурами
- Питательный режим почвы при возделывании различных сельскохозяйственных культур
Введение к работе
Необходимое условие повышения продуктивности современного сельскохозяйственного производства - высокая культура земледелия. Важнейшим резервом повышения продуктивности сельскохозяйственных культур служит очищение полей от сорных растений, наносящих громадный ущерб агроценозам. Отнимая пищу, влагу, свет и заглушая культурные растения, сорняки не только снижают урожайность, но и нередко приводят посевы к полной гибели. На засоренных полях затрудняется уборка урожая, снижается товарное качество зерна, зеленой массы, силоса и сена, ухудшаются вкусовые качества растительных пищевых продуктов и кормов.
Сорными называют не возделываемые человеком растения, засоряющие сельскохозяйственные посевы и угодья. Сорняки - спутники культурных растений, они хорошо приспособились к условиям их жизни. Некоторые сорные растения засоряют лишь определенные культуры, и такие сорняки называют специализированными. Однако большинство сорняков растут среди посевов любых культурных растений. На территории бывшего СССР по данным Т.Н. Ульяновой (1991), насчитывалось около 1500 видов сорно-полевых растений, из которых около 300 видов (20%) относятся к наиболее злостным. Ущерб от сорняков во всем мире огромен. Ежегодные потери продукции сельского хозяйства от сорняков в развивающихся странах составляют 125 миллионов тонн. Этого количества хватило бы накормить 250 миллионов людей (Parker and Fryer, 1975). По оценке американских специалистов, потери урожая полевых культур от сорной растительности в сельском хозяйстве США приближаются к суммарным потерям от вредителей и болезней и уступают лишь потерям от водной и ветровой эрозии (Andres et al., 1976). Общие потери от сорняков в США составляют 6,19 миллиардов долларов ежегодно, в том числе на возделываемых землях - 4,2 млрд. долларов; на пастбищах, обочинах дорог - 1,52 млрд.; потери от ущерба, наносимого сорняками здоровью животных - 0,47 млрд. долларов (Aldrich, Kremer, 1997).
В бывшем СССР ежегодные затраты на борьбу с сорняками составляли 3,5 млрд. рублей (Фисюнов А.В., 1984). По данным В.А. Захаренко (1983) потенциальные потери урожая различных сельскохозяйственных культур от сорняков составляют от 6,5 до 10,6%.
Среди многочисленных сорных растений выделяют виды, которые, несмотря на принадлежность к самым разнообразным систематическим группам, объединяет одна особенность: данные сорняки занесены в тот или иной регион из других ботанико-географических областей. Их называют адвентивными (от латинского названия adventicius - пришлый, чуждый). Карантинные сорные растения входят в число адвентивных. В ботанической литературе заносные (адвентивные) виды также называют: синантропными, чу-(^ жеземными, иноземными, пришельцами и т. п. (Шульц А.А., 1975; Малышева В.Г., 1980; Вьюкова Н.А., 1985; Чичев А.В., 1985; Пузырев А.Н., 1988 и
ДР-)-
Карантинные сорные растения занимают особое положение среди
большого количества сорных трав из-за высокой вредоносности. Будучи занесенными из других ботанико-географических областей, они акклиматизируются на новой территории и быстро размножаются. На новом месте обитания они оказываются вне досягаемости для вредителей и болезней, которые
^ повреждали их на родине. В отсутствии сдерживающих факторов адвентивные сорные растения дают вспышку численности и начинают преобладать не только в культурных посевах, но и внедряться в естественные фитоценозы.
В связи со слабой изученностью и отсутствием разработанных мер борьбы все большее распространение в Нижнем Поволжье и Саратовской области в последние годы получает такой карантинный сорняк, как повилика полевая. По данным карантинной инспекции Саратовской области в послед-
Ф ние годы повилика полевая зарегистрирована в 10 районах. Большая актуальность проблемы явилась основанием для проведения исследований, направленных на разработку эффективного комплекса агротехнических, химических и биологических приемов окультуривания засоренных карантинным
сорняком повиликой полевой сельскохозяйственных земель Саратовского Заволжья, при обязательном ресурсосбережении, сохранении плодородия почвы, повышении продуктивности возделываемых полевых культур.
Цель и задачи исследований. Цель исследований состояла в разработке комплексной системы борьбы с повиликой полевой, обеспечивающей
сохранение и воспроизводство плодородия каштановых почв, улучшение
эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель и повышение продуктивности кормовых культур в полупустынной зоне Саратовского Заволжья.
В задачи исследований входило:
1. Определение эффективности травянопропашного севооборота, как
фактора сохранения плодородия орошаемых каштановых почв и повышения
продуктивности агроценозов полевых культур в полупустынной зоне Саратовского Заволжья;
Изучение способности многолетних трав и их смесей биологически подавлять карантинный сорняк повилику полевую;
Оценка влияния сроков скашивания растений многолетних трав на пораженность их посевов повиликой полевой на орошаемых землях;
4. Определение степени химического уничтожения повилики полевой
ш. различными гербицидами, выявление оптимальных и экологически безопас
ных доз и сроков их применения в посевах;
Разработка комплекса приемов уничтожения повилики полевой, обеспечивающего улучшение эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель и повышение продуктивности кормовых севооборотов;
Установление энергетической и экономической эффективности приемов уничтожения карантинного сорняка повилики полевой и сохранения
Щ плодородия орошаемых полупустынных каштановых почв.
Научная новизна. Применительно к полупустынной зоне Саратовского Заволжья впервые научно обоснован и экспериментально разработан комплекс приемов уничтожения повилики полевой, обеспечивающий улучшение
эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель и повышение продуктивности кормовых севооборотов.
Определена высокая эффективность смешанных посевов люцерны си-негибридной с кострецом безостым, как агроценозов кормовых культур в наибольшей степени биологически подавляющих развитие сорной расти-тельности. При этом исследования показали, что четырехлетнее использование смеси многолетних трав при проведении скашивания растений в фазу бутонизации позволили в 2 раза снизить пораженность их посевов повиликой полевой на орошаемых землях Саратовского Заволжья.
Установлено, что наиболее высокую степень химического подавления повилики полевой и самые высокие прибавки урожайности обеспечивает
ф внесение гербицида Раундап (ВР, 360 г/л) в дозе 0,8 л/га в течение 7-Ю дней
после первого укоса во второй год жизни многолетних трав. Внесение данного гербицида в рекомендуемой дозе экологически безопасно и увеличивает показатель окупаемости дополнительных затрат в 9,8 -13,6 раза.
Практическая значимость. Использование рекомендуемой комплексной системы борьбы с повиликой обеспечивает сохранение плодородия каштановых почв и позволяет получать в полупустынной зоне Саратовского Заволжья стабильную среднегодовую прибавку урожая 8,41 т к. ед./га высоко-
Ф качественных кормов за ротацию травяно-пропашного севооборота.
Апробация результатов исследований. Материалы диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных сотрудников Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова (2005— 2007 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 119-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова (Саратов,
Щ 2006 г.) на IV Всероссийской научно-практической конференции «Современ-
ные проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса России» (ДонГАУ, 2007 г.), на производственных совещаниях специалистов АПК Поволжья и Саратовской области (Саратов, 2006-2007 гг.).
Реализация результатов исследований. Разработки внедрены в ЗАО ПЗ «Алтайский» Новоузенского района Саратовской области на площади более 100 га, а также используются в лекционных курсах и лабораторных занятиях ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова».
Публикации в печати. По материалам диссертации автором опубликовано 4 научных работы, в том числе 1 работа в изданиях, рекомендованных ВАК РФ (журнал «Защита и карантин растений»).
Основные положения, выносимые на защиту:
эффективность травяно-пропашного севооборота, как фактора сохранения плодородия орошаемых каштановых почв и повышения продуктивности агроценозов полевых культур в полупустынной зоне Саратовского Заволжья;
оценка влияния сроков скашивания многолетних травосмесей на по-раженность посевов карантинным сорняком - повиликой;
оптимальные и экологически безопасные дозы и сроки применения гербицидов в посевах многолетних трав для химического уничтожения повилики;
комплекс приемов уничтожения повилики полевой, обеспечивающий улучшение эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель и повышение продуктивности сельскохозяйственных культур.
Особенности карантинных сорных растений
Среди многочисленных сорных растений выделяются виды, которые, несмотря на принадлежность к самым разнообразным систематическим группам, объединяет одна особенность: данные сорняки занесены в тот или иной регион из других ботанико-географических областей. Их называют адвентивными (от латинского adventicius — пришлый, чуждый). В ботанической литературе заносные виды также называют: синантропными, чужеземными, иноземными, пришельцами и т.п. (Шулц,1975; Малышева, 1980; Вью-кова,1985; Чичев,1985; Пузырев,1988 и др.).
Карантинные сорные растения входят в число адвентивных. Заносы сорняков с континента на континент, из страны в страну происходили издавна. Завоеватели и мореплаватели привозили в родные места из заморских и дальних стран семена диковинных, необычных для них растений, а вместе с ними и семена сорняков. О расселении видов Ч.Дарвин писал: «...и потом расселился отсюда так далеко, как это ему позволили его средства к странствию и условия прошедшего и настоящего времени».
Развитие связей и торговли между странами, особенно в XX веке, благоприятствовали быстрому расселению растений с одних континентов на другие. Это привело к тому, что во многих флорах число антропохорных видов (видов, занесенных человеком) достигло больших величин. По данным E.L. Jager (1977) в Средней Европе они составляют 16% всей флоры, в Японии - 14%, в Новой Зеландии - 25%, на островах Крит, Гран-Канария, Азорских и Тристан-да-Кунья - 33,40, 60 и 75%, соответственно.
В течение последнего столетия растения европейского происхождения были в большом количестве занесены в Северную и Южную Америку, в Австралию и другие регионы мира. По данным Stuckey R.L. (1989) в Северной Америке из 242 видов газонных и садовых сорняков 53% - европейские, 33% -североамериканские и 14% - с других континентов. При этом в штате Огайо адвентивный компонент флоры возрос с 3,6% в 1835 г. до 21,4% в 1900 г. и 23,7% в 1970 г. Многие североамериканские растения, в свою очередь, были занесены в Европу.
В работе Л.И.Малышева «Изменение флор земного шара под влиянием антропогенного давления» (1981) на основе анализа многочисленных исследований отечественных и зарубежных авторов было показано насыщение региональных флор мира заносными видами. В Европе среди заносных растений многочисленны американские виды, например, в Венгрии они составляют 44%. По данным Т.Н.Ульяновой (1989) в бывшем СССР насчитывалось около 20% адвентивных видов. На территории европейской части России встречаются более 50 американских видов сорных растений (Лебедева, 1993). А.Н. Пузырев (1988) пришел к выводу, что адвентивные растения следует различать по способу иммиграции и степени натурализации. Способ иммиграции 1. Ксенофиты — виды, случайно занесенные хозяйственной деятельно стью человека. 2. Эргазиофигофиты - виды, дичающие из культуры (беглецы культуры). 3. Ксепо-эргазиогофиты — виды, способные как случайно заноситься, так и дичать из культуры. Степень натурализации /. Агриофиты — виды, натурализовавшиеся в естественных ценозах. 2. Эпекофиты — виды, натурализовавшиеся в рудеральных и сеге тальных фитоценозах. 3. Эфемерофиты — временные, не способные к натурализации виды. Кроме того, адвентивные растения различают и по времени заноса на ту или иную территорию: /. Археофиты — древние пришельцы. 2. Неофиты — молодые пришельцы. Скорость распространения адвентивных видов различна. Особенно она высока у сегетальных сорняков, засоряющих посевы культур. Быстрому их расселению по регионам мира способствуют: -перевозки сельскохозяйственной продукции, в которой содержатся семена сорняков, следовательно, деятельность человека; -высокая пластичность видов в адаптации к новым экологическим условиям; -высокая конкурентоспособность; -высокая плодовитость растений, позволяющая заселять большие территории в новом ареале и создавать запас семян в почвенном слое.
Эти факторы позволили расселиться почти по всему миру и стать растениями-космополитами следующим видам сорняков: мари белой (Chenopodium album L.), торице полевой (Spergula arvensis L.), звездчатке средней (Stellaria media (L.) Vill.), пырею ползучему (Elytrigia repens (L.) Nevski.), горцу птичьему (Polygonum aviculare L.), амаранту запрокинутому (Amaranthus retroflexus L.) и другим.
Из Европы в США в конце XIX века были случайно завезены несколько видов чертополоха. В настоящее время Carduus nutans, C.acanthoides, C.crispus, C.thoermeri, C.macrocephalus широко распространены в 12 северо восточных штатах и представляют значительную экономическую проблему для региона (Batra, 1981).
Из Средиземноморья в США в конце XIX века с семенами озимой пшеницы был завезен эгилопс цилиндрический. В настоящее время этот вид распространен во многих центральных и северных штатах. Он вызывает значительные потери урожая озимой пшеницы. Следует отметить, что на своей родине этот сорняк является обычным рудеральным.
Современное состояние распространения карантинных сорняков в Саратовской области
По данным Территориального управления ветеринарного и фитосани-тарного надзора в настоящее время на территории Саратовской области отмечено четыре вида карантинных сорняков, включенных в «Перечень» (1998): амброзия полыннолистная, амброзия трехраздельная, горчак розовый (ползучий), повилика полевая. Их очаги распространены в 31 районе, 320 хозяйствах на общей площади 41995,5 га, что составляет 0,7% от пашни и 0,44% от общего землепользования области (табл. 1). Несмотря на казалось бы небольшую площадь распространения, вред наносимый сельскому хозяйству этими сорняками огромный, они наиболее опасны, трудноискоренимы, требуют больших затрат на уничтожение.
В импортируемых в Саратовскую область подкарантинных грузах (кормовых шротах, солоде, жмыхах, зерне и семенах, сухофруктах, плодах и овощах, поступивших из США, Аргентины, Среднеазиатских республик и др. стран) при фитосанитарном контроле ежегодно выявляются практически все злостные карантинные сорняки: амброзии всех видов; горчак ползучий; повилика полевая и другие; паслен колючий и трехцветковый; ипомея плющевидная; ценхрус малоцветковый и др. Постановлением Правительства РФ от 24.04.1992 года № 268 «О Государственной Службе по карантину растений РФ»; приказом МСХ области № 150 от 25.12.1996 года; письма от 25.10.1998 года № 2327 обязывает руководителей и специалистов хозяйств всех форм собственности силами землепользователей проводить сплошные ежегодные обследования земельных угодий на выявление карантинных сорняков. Агрономические службы обязаны усилить контроль за карантинным состоянием, особенно, семенного материала приобретаемого в других регионах РФ, по импорту, а так же по межхозяйственным и бартерным сделкам внутри области.
Карантинные мероприятия распространяются на всю продукцию растительного происхождения и продукцию ее переработки: на лекарственное растительное сырье, древесину, тару и упаковочный материал, все виды транспортных средств, монолиты и образцы почв, а так же кожсырье, шерсть, которые являются переносчиками карантинных вредителей, болезней растений и сорняков.
В 2001-2003 годах на территории Саратовской области повилика полевая и другие ее виды были распространены в 10 районах, 28 хозяйствах на общей площади 2724 га (таблица 2). При большой актуальности проблемы и важности отдельных приемов борьбы полного уничтожения повилики полевой можно добиться, по нашему мнению, только при разработке комплексной технологии, базирующейся на грамотном сочетании организационных, агротехнических, химических и биологических мероприятий. Это и являлось целью наших многолетних исследований в полупустынной зоне Саратовского Заволжья.
Почвы опытного участка светло-каштановые, в комплексе с солонцами и лугово - каштановыми, сформировались на плоских выровненных элементах рельефа северной оконечности Прикаспийской низменности. Почвообразующими породами являются отложения Хвалынского яруса мощностью 10-15 м, образованные в результате последней трансгрессии Каспийского моря и перекрывающие их озерно-элювиальные отложения, преимущественно тяжелого гранулометрического состава.
Грунтовые воды в районе исследований залегают на глубине 4-5 м. Воды пресные и засоленные. Прослеживается четкая зависимость между формами рельефа и глубиной залегания и степенью минерализации грунтовых вод. Под повышенными элементами рельефа они залегают глубоко и имеют наибольшее засоление, тогда как в понижениях грунтовые воды расположены близко к поверхности. Морфологические признаки светло-каштановых почв следующие: вскипание от НС1 - 21 см, выделение карбонатов - с глубины 40 см, солей -сглубины 84см. Горизонт А - мощность 22 см, коричневато-серого цвета, окраска равномерная, комковато-пылеватый, уплотненный, переход ясный. Горизонт В - 22-40 см, светло-коричневый, окраска равномерная, заметны затеки гумуса. Структура плоскокомковатая. Плотный. Горизонт С - коричнево-комковатая влажная глина.
Эффективность использования оросительной воды полевыми культурами
Рациональное использование оросительной воды в сухостепной зоне Саратовского Заволжья является основой ресурсосберегающей технологии возделывания полевых культур, важным фактором оптимизации почвенных процессов и предупреждения деградации орошаемых земель.
Наибольший расход оросительной воды на формирование урожая наблюдался при возделывании суданской травы и кукурузы на зерно - 574 и 425 м /т. Доля оросительной воды на этих вариантах от суммарного водопотребления составила 53 %, 35 % за счет запасов почвенной влаги и на 12% - за счет выпавших за вегетацию осадков (табл. 9). На посевах кукурузы на зерно в среднем суммарное водопотребление составило 532 мм, а при возделывании суданской травы - 435 мм.
На посевах многолетних трав второго и последующих годов жизни в среднем за 2004-2006 гг. суммарное водопотребление составило 468-495 мм, 10-12 % урожая было сформировано за счет выпадавших осадков и за счет запасов почвенной влаги в слое 0...1,6 м на начало вегетации и 88-90 % - за счет поливов. Коэффициент водопотребления является одним из ведущих показателей эффективного использования воды на создание единицы основной продукции. При этом в полупустынной зоне Саратовской области основные сельскохозяйственные культуры в условиях орошения имеют различную величину затрат воды на создание 1 т кормовой продукции. Продуктивность сельскохозяйственных культур зависит от многих факторов, среди которых немаловажную роль играют свойства почвы. Важнейшими свойствами, наилучшим образом характеризующими водно-физические характеристики почвы и определяющими ее водный режим, является водопроницаемость, плотность и агрегатный состав. Обеспечивая благоприятный водно-воздушный режим в почве, водопроницаемость является одним из существенных факторов плодородия. Этот показатель тесно связан с гранулометрическим составом почв, от которого зависят размер почвенных пор и скорость просачивания воды в почву. Водопроницаемость почвы является величиной динамичной, зависящей от состояния почвы и характера ее использования. Существует определенная зависимость изменения водопроницаемости почвы (первые 10 минут от начала затопления) от возделывания различных культур в севооборотах (табл. 10). Наибольшая водопроницаемость почвы, в среднем за годы исследований, наблюдалась в посевах кукурузы (3,88 мм/мин или 226,9 мм/ч). В посевах тритикале + горох + овес - суданская трава отмечалось снижение этого показателя на 7-10 % (до 2,65 мм/мин, или 158,4 мм/ч), а на посевах многолетних трав - в 1,5 раз по сравнению с пропашными культурами. Таким образом, ежегодная вспашка и междурядные обработки пропашных культур в течение вегетации способствуют увеличению водопроницаемости, а возделывание многолетних трав, наоборот, - уплотнению.
Поэтому, зная особенности изменения водно-физических свойств почвы, необходимо придерживаться чередование культур с тем, чтобы потерю структуры почвы из-за частой ее обработки (вспашка, боронование, культивация) под пропашными культурами восстанавливать под многолетними травами.
Основное влияние на уплотнение почвы оказывают орошение и обработка почвы. За счет фильтрации оросительной воды вымываются илистые частицы и выносятся в подпахотный горизонт почвы, образуя при этом слой с неблагоприятными водно-физическими свойствами. При частых и обильных поливах пахотный слой быстро уплотняется, что ухудшает его аэрацию. В изучаемом травяно-пропашном севообороте активные процессы ост-руктуривания почвы происходили на посевах бобово-злаковой смеси многолетних трав в связи с их хорошо развитой корневой системой, значительным накоплением пожнивно-корневых остатков и отсутствием механической обработки почвы.
Суммарное содержание агрегатов меньше 0,25 и больше 10 мм в пахотном слое светло-каштановой почвы (0...0,3 м) под посевами многолетних трав в севообороте уменьшилось до 36 %, в то время как под посевами зерновых культур и однолетних трав она составляла 46...55 %. Под посевами кукурузы - 57%. (табл. 12). Содержание агрономически ценной комковато-зернистой структуры (10...0,25 мм) в пахотном слое под посевами многолетних трав, напротив, увеличилось до 64% при снижении этого показателя на полях однолетних культур до 44...56 %, под пропашной кукурузой -до 43 %. Такое благоприятное сочетание структурных агрегатов под посевами многолетних трав обеспечивало наивысший коэффициент структурности светло-каштановой почвы - 1,8 на 4 год жизни трав.
Худший коэффициент структурности наблюдался на посевах кукурузы -0,7. Не менее важной характеристикой плодородия почвы является ее гранулометрический состав. От гранулометрического состава зависят водные, физические и физико-механические свойства почвы, которые в значительной мере определяют рост, развитие и урожай сельскохозяйственных культур. Исследования показали, что по профилю светло-каштановые почвы имеют одинаковый гранулометрический состав с преобладанием фракций крупной пыли и ила. Превышение содержания илистой фракции в верхней части по сравнению со средней более обедненной объясняется постоянными процессом ог-леения верхнего горизонта, при котором происходит разрушение крупных минералов и синтез вторичных глинистых, более дисперсных минералов, которые вследствие непромывного водного режима, в основном, остаются на месте разрушения первичных минералов.
Питательный режим почвы при возделывании различных сельскохозяйственных культур
При соблюдении зональных технологий одним из важнейших факторов, лимитирующих урожайность сельскохозяйственных культур и влияющим на качество получаемой продукции, становится содержание в почве легкодоступных питательных веществ. Особенно значительную роль этот фактор приобретает при орошении.
Формирование питательного режима почв при орошении определяется в основном двумя группами факторов: 1. Усилением биологической активности почв и отчуждением значительной части питательных веществ с урожаем; 2. Изменением доступности элементов питания при различных уровнях водного, теплового и солевого режимов и вымыванием части питательных элементов в результате усиления промывного режима. Ведущим элементом при выращивании полевых культур является азот. Основную роль в азотном питании растений играют аммоний и нитраты, накопление и потери которых зависят от влажности, аэрации, температуры и солевого режима (рН) почв.
Развитие нитрификационного процесса пахотного горизонта определяется содержанием в почвах азотистых соединений, при разложении которых освобождается аммоний - исходный материал для образования нитратов. Накопление аммония в почвах происходит при низких и высоких влажностях почв (40 % и более 70 % НВ), низких ( 5) и высоких ( 8,5) значениях рН и температуре более 10С. Однако наличие аммонийного азота в почвах не является показателем обеспеченности растений азотом. Катион NH4 интенсивно сорбируется почвой, а ценность поглощенного аммония как источника азота ниже, чем нитратов, так как он меньше доступен для растений.
В.Д. Голубев (1977) отмечал, что весной в почвах нашей зоны аммиачная форма азота преобладает над нитратной. В процессе нитрификации аммиачный азот переходит в нитратный, а тот при оптимальной влажности начинает накапливаться и может преобладать над аммиачным. По всей видимости, этим и объясняется большая эффективность и продолжительность действия пожнивной стерневой и корневой органической массы растений, которая, попадая в почву, заметно увеличивает концентрацию азотистых соединений.
Нитратный азот хорошо растворим в воде, не поглощается и не удерживается почвой, что обеспечивает хорошую доступность его для растений. Оптимальные условия для образования нитратов - влажность почв 40-70 % НВ, рН=6...8, температура почвы 30...35С. Следует отметить, что нитраты являются той формой азотных соединений, которые наиболее легко теряются почвой. Потери нитратов происходят за счет вымывания с осадками и поливными водами, а также в процессе денитрификации в условиях повышенной влажности и недостатка аэрации.
Фосфор содержится в почвах в виде органических и минеральных соединений и играют важную роль в питании растений. В процессе минерализации органических соединений фосфора освобождаются фосфат - ионы, которые связываются с катионами Са, Mg, Fe, А1 или сорбируются минеральной частью почвы. Питание растений происходит за счет минеральных соединений фосфора. Изменение влажности почв при орошении слабо влияет на концентрацию фосфат-ионов в почвенном растворе. Однако общее количество растворенных фосфатов возрастает с увеличением влажности, что улучшает обеспеченность растений фосфором.
Существенное влияние на растворенность фосфатов оказывает солевой режим почв (рН). При уменьшении рН почвенного раствора с 8,5 до 7 содержание доступного фосфора в почве возрастает в несколько раз.
Калий в почве представлен в основном простыми солями, в виде ионов в структуре минералов и в обменной форме. Водно-растворимый калий легкодоступен растениям, но содержание его незначительно. Почвенные растворы практически не бывают насыщены ионами калия в результате интенсивной его сорбции почвой.
Калий кристаллических решеток минералов доступен растениям в очень небольших количествах и является потенциальным резервом.
По содержанию нитратного азота и подвижного фосфора светло-каштановые почвы орошаемого опытного участка относятся к низко обеспеченным. Химические свойства почвы зависят от биологических свойств сельскохозяйственных растений (табл. 15).
Общеизвестно, что орошаемые культуры нуждаются прежде всего, в дополнительном азотном питании, что обусловлено несоответствием темпов и величины накопления минерального азота почвой и его потреблением сельскохозяйственными культурами. Потребность в дополнительном фосфорном питании сельскохозяйственных культур - ниже, что обуславливается подвижностью почвенных фосфатов при регулярном орошении. Степные почвы тяжелого гранулометрического состава имеют высокие запасы валового и обменного калия, а оптимальное увлажнение создает благоприятные условия для постоянного восстановления концентрации в почве обменного калия за счет необходимых форм. Наши исследования позволили определить важные закономерности динамики элементов питания в пахотном горизонте почвы под посевами сельскохозяйственных культур. Были определены запасы основных питательных веществ в почве перед посевом сельскохозяйственных культур. Анализ показал, что в период посева ранних яровых культур (ячмень) содержание нитратов составило 17,8-18,5 мг/кг почвы. Ко времени посева поздних яровых культур (кукуруза, суданская трава) с возрастанием температуры усиливается нитрификация и как следствие увеличивается содержание нитратного азота до 21,9-23,0 мг/кг почвы. В момент отрастания многолетних трав содержание нитратов в пахотном слое почвы 0...0,3 м находилось в пределах 18,9-20,2 мг/кг почвы.
Содержание доступного фосфора к моменту посева сельскохозяйственных культур было различно, а именно под яровыми ранними культурами -23,0 мг/кг, яровыми поздними - 21,2-22,1 мг/кг и под многолетними травами 22,5-24,5 мг/кг почвы.
В конце вегетации сельскохозяйственных культур (уборка) содержание питательных элементов снизилось. Наименьшее количество доступных форм азота в почве отмечалось на посевах кукурузы на зерно 8,1 мг/кг почвы. На варианте с ячменем содержание нитратов составило 7,3 мг/кг почвы. Под многолетними травами наблюдалось наибольшее содержание нитратного азота, то есть 7,5-11,7 мг/кг почвы. Чуть меньше содержалось доступного азота, по сравнению с многолетними травами, после возделывания суданской травы -8,4 мг/кг почвы.
