Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Изученность вопроса и обоснование задач исследований 7
1.1. Дегумификаия и физическая деградация орошаемых почв Саратовского Заволжья и способы их предотвращения 7
1.2. Влияние сидерации на гумусонакопление и гумусообразование 19
1.3. Воздействие сидерации на физические свойства почвы 27
1.4. Воздействие сидератов на продуктивность орошаемой пашни 33
Глава 2. Почвенно-климатические условия, методика и схема проведения исследований 40
2.1. Почвенно-климатические условия места проведения опытов 40
2.1.1. Почва 40
2.1.2. Климат 43
2.2. Погодные условия в годы проведения опытов 45
2.3. Методика и схема проведения исследований. 50
2.4. Агротехнические условия 55
Глава 3. Продуктивность и свойства многолетних сидеральных культур при орошении на темно-каштановых почвах 57
3.1 Поступление свежего органического вещества при сидерации 57
3.1.1. Наземная масса сидеральных культур 5 8
3.1.2. Корневая масса сидератов 59
3.2 Химический состав сидеральных культур 60
Глава 4. Влияние сидеральных культур на физические свойства орошаемой темно-каштановой почвы 66
4.1 Плотность сложения 67
4.1.1. Первый год действия сидерации 69
4.1.2. Второй год действия сидерации 70
4.1.3. Действие сидератов за звено кормового севооборота 74
4.2. Пористость почвы 77
4.2.1. Общая пористость 78
4.2.2 Пористость аэрации 82
4.3 Структура почвы 83
4.3.1. Первый год действия сидеральных удобрений 84
4.3.2. Действие сидеральных удобрений за звено севооборота 90
Глава 5. Влияние сидерации на потенциальное и эффективное плодородие орошаемой темно-каштановой почвы 95
5.1 Баланс органического вещества 96
5.2. Баланс элементов питания в почве 103
Глава 6. Действие сидерации на продуктивность орошаемой пашни 118
6.1. Первый год действия сидерации 118
6.2 Последействие сидерации 126
Глава 7. Эколого - экономическая эффективность сидерации 134
7.1. Экономическая эффективность 134
7.2. Экологическая эффективность 144
7.3. Эколого - экономическая эффективность 146
Глава 8. Информационно-советующая система 149
Выводы 157
Предложения производству 159
Список использованных источников 160
Приложения 185
- Влияние сидерации на гумусонакопление и гумусообразование
- Почва
- Наземная масса сидеральных культур
- Второй год действия сидерации
Введение к работе
Актуальность проблемы. Саратовское Заволжье относится к зоне рискованного земледелия. В условиях усиления аридизации климата создание прочной кормовой базы для животноводства в данном регионе невозможно без орошения. В тоже время нерациональная интенсивная эксплуатация поливных земель привела к резкому нарушению экологического равновесия и снижению плодородия орошаемых земель, что проявилось в значительном уплотнении почв, особенно староорошаемых, сверхвысоких темпах дегумификации, ухудшении физического состояния почвогрунтов, снижении продуктивности поливного гектара, увеличении энергетических затрат на производство растениеводческой продукции. Наиболее оптимальным решением проблемы повышения плодородия деградирующих орошаемых почв и снижения нагрузки на мелиоративные агроландшафты региона может стать создание экологически равновесных агро-экосистем на основе расширенного использования многолетних и однолетних бобовых трав, которые способны поддерживать равновесие агроэкосистем без или при значительном уменьшении использования техногенных ресурсов, и за счет биологической фиксации азота воздуха и увеличения поступления свежего органического вещества.
Изучением способов предотвращения дегумификации, уплотнения почв, потери агрономически ценной структуры занимались многие ученые. Установлено, что эффективным приемом является внесение навоза. Однако, недостаточные его запасы и большие затраты на приготовление и внесение ограничивают возможности предотвращения дегумификации и физической деградации данным способом. Альтернативным, но практически не используемым в мелиоративной практике фитомелиоративным приемом является сидерация; Она требует глубоких исследований и, прежде всего, изучения возможности использования различных культур в качестве сидеральных удобрений, обоснования его эколого-эконономической целесообразности. Решению данной задачи и посвящена настоящая диссертационная работа.
Цель и задачи исследований.
Цель исследований - повышение плодородия орошаемых деградированных темно-каштановых почв Заволжья с помощью сидерации, способствующей улучшению физического состояния и предотвращающей дегумификацию.
Для достижения поставленной цели решались задачи: - Изучение влияния различных сидератов на физические и агрохимические свойства орошаемых темно-каштановых почв.
Определение эффективности совместного применения сидеральных и минеральных удобрений.
Установление зависимости между сидеральной фитомассой, ее свойствами и продуктивностью звена кормового севооборота.
Подбор наиболее эффективных многолетних сидеральных культур для орошаемых севооборотов сухостепной зоны Поволжья.
Создание информационно-советующей системы по применению сидеральных удобрений (ИСС «СИДЕРАЦИЯ»), обеспечивающей сохранение плодородия орошаемых почв Заволжья;
Определение эколого-экономической эффективности сидерации.
Научная новизна. Изучены закономерности влияния различных сидератов на факторы плодородия староорошаемых темно-каштановых почв Саратовского Заволжья и урожайность кормовых культур. Создана информационно-советующая система по применению сидеральных удобрений на орошаемых землях Саратовского Заволжья (ИСС «СИДЕРАЦИЯ»), предназначенная для сохранения почвенного плодородия, обеспечивающая выбор сидеральных культур для поливных севооборотов, технологии сидерации, расчет затрат на данный прием и прогноз его последействия.
Практическая значимость работы. Использование на орошаемых землях Саратовского Заволжья сидеральных удобрений, обеспечивающих значительное поступление свежего органического вещества с оптимальным соотношением N:C, позволит уменьшить дефицитность гумусового баланса, улучшить физическое состояние орошаемых темно-каштановых почв, повысить продуктивность орошаемых земель и рентабельность поливного земледелия.
Реализация результатов исследований. Разработанный прием фитомелиора-тивного улучшения плодородия староорошаемых сильно дегумифицированных почв на основе сидерации фитомассой люцерны и козлятника был внедрен в 2003-2005 гг. в опытно-производственном хозяйстве Волжского НИИ гидротехники и мелиорации. Экономический эффект составил 39,13 тыс. рублей.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международной научно-практической конференции «Устойчивое землепользование в экстремальных условиях» (Улан-Удэ, 2003); Международной научной конференции «Приме- нение средств химизации - основа повышения продуктивности сельскохозяйственных культур» (Москва, 2004); Международной научно-практической конференции «Агро-экологические проблемы сельскохозяйственного производства (Пенза, 2005); Международной научно-практической конференции «Проблема производства продукции растениеводства на мелиорированных землях» (Ставрополь, 2005); Международной конференции «Биоразнообразие экосистем Поволжья: прошлое, современное состояние, будущее» (Саратов, 2005); Международной научной конференции «Агрохимические приемы повышения плодородия почвы и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтных системах земледелия» (Москва 2006); Всероссийской конференции «VII Докучаевские молодежные чтения » (Санкт-Петербург, 2004); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 117 годовщине со дня рождения Н.И. Вавилова (Саратов, 2004); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 118 годовщине со дня рождения Н.И. Вавилова (Саратов, 2005); Межрегиональной научной конференции молодых ученых и специалистов АПК Приволжского федерального округа (Саратов, 2003); Конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО «Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова» (Саратов, 2004,2005).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Основные положения, выносимые на защиту:
Зависимости влияния различных сидератов на физические и агрохимические свойства орошаемых темно-каштановых почв.
Зависимости между сидеральной фитомассой, поступлением питательных элементов и продуктивностью звена кормового севооборота
Сравнительная характеристика действия различных сидеральных удобрений на продуктивность орошаемой пашни;
Обоснование наиболее эффективных многолетних сидеральных культур для орошаемых кормовых севооборотов сухостепной зоны Поволжья;
Информационно-советующая система ИСС «СИДЕРАЦИЯ».
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 45 таблиц, 45 рисунков. Состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству, списка литературы из 318 наименований, в т. ч. 20 на иностранных языках, приложений.
Влияние сидерации на гумусонакопление и гумусообразование
По данным Н.Ф. Ганжары, а также А.Н. Калишулина, 1995; Г. Канта, 1988; А.А. Роде, 1969; М. П. Шумакова, 1985; Bartholomew W.V. and Brodbent F.E., 1949, и других авторов дефицит лабильных форм органического вещества, которые непосредственно участвуют в питании растений, определяют так называемое состояние выпаханности почвы - резкого ухудшения ее пищевого режима и структурного состояния. При всей исключительной значимости положительного влияния бобовых сидератов на почвенное плодородие, несомненно, важным вопросом является вопрос о роли зеленого удобрения в процессах гумусообразования и гумусона-копления. Д.Н. Пряшников (1940, 1963) неоднократно на большие возможности применения зеленого удобрения в орошаемом земледелии с целью обогащения почвы азотом и органическим веществом. Для этой цели используют посевы зернобобовых, а также злаково-бобовых смесей, которые запахивают в фазе бутонизации или цветения. По данным Чуб М.П., Гюровой Э.С, Потатуриной Н.В., Михайлина Н.В., Пронько В.В., Фанзова М.Ф. (1998) 1 тонна сидератов эквивалентна 3 тоннам навоза. Эти ученые доказали, что использование в качестве сидератов небобовых культур нужно сопровождать внесением азотных удобрений из расчета 30-40 кг/га азота
Многочисленными авторами доказано, что с помощью зеленых удобрений можно заметно повысить содержание гумуса в орошаемых почвах. Как указывает Е. К. Алексеев (1957), в ризосфере живых растений протекает оживленная деятельность микрофлоры, питающейся корневыми выделениями. Эти микробы пополняют запасы «активного перегноя». Повышение содержания гумуса и улучшение физических свойств почвы способствуют усилению биологической активности.
Специфика влияния зеленого удобрения на процессы гумификации по сравнению с другими видами органических удобрений связана, прежде всего, с особенностями химической природы органического вещества, вносимого в почву. Глубокая заделка сидеральной массы в орошаемом земледелии особенно приводит к снижению интенсивности разложения свежего органического вещества зеленого удобрения и вследствие этого повышает участие его в процессах гумусообразования. Зеленая надземная масса сидератов, попадая в почву, подвергается вместе с корневыми остатками разложению при помощи многочисленной микрофлоры (грибов, бактерий, актиномицетов). При этом часть продуктов, более устойчивых против разложения, аккумулируется как одна из составных частей гумуса; часть потребляется микроорганизмами почвы, превращаясь в микробиальную плазму, «клеточное вещество», также пополняет запасы гумуса почвы и, наконец, часть минерализуется. Образующиеся при минерализации подвижные соединения азота, фосфора, калия повторно участвуют в питании высших растений, а выделяющийся при этом СОг улучшает воздушное углеродное питание возделываемых культур.
Запаханная в почву зеленая масса, богатая легкодоступными для микроорганизмов органическими веществами, способствует бурному развитию мик рофлоры - увеличивается количество аммонификаторов, целлюлозных бактерий и азотобактера.
Накопление гумуса и азота зависит от срока запашки сидерата. При запашке в июле - августе под озимые на легких по гранулометрическому составу почвах зеленое удобрение быстро разлагается, высвободившиеся элементы питания (азот в нитратной форме, калий, кальций, магний и др.) могут вымываться осенне-зимними и ранневесенними осадками и мигрировать за пределы кор-необитаемого слоя. Весенняя запашка создает лучшие условия для сохранения и накопления органического вещества и азота.
На образование и накопление гумуса положительно влияет запашка сиде-ратов вместе с соломой, выступающей в данном случае в роли ингибитора нитрификации. Ту же роль выполняют и пожнивные остатки покровной зерновой Ф культуры, под которую подсевают сидерат. Запашка многолетнего люпина, белого донник, сераделлы с пожнивными остатками покровной культуры способствует замедлению разложения зеленой массы сидерата, что создает условия для накопления гумуса в почве.
Применение сидератов в качестве промежуточных культур в севообороте стимулирует увеличение численности почвенных микроорганизмов, обогащает \ их качественный состав и способствует повышению биологической активности почвы. В результате возрастают плодородие почвы и урожай сельскохозяйст венных культур. — Темп разложения органического вещества при различных условиях определяется его химическим составом. Большое влияние на скорость разложения органического вещества оказывает соотношение в нем углерода и азота (C:N). Работами Mercle, (1918), Martin, (1929). Sensen, (1929), Хан Денхо, (1940), Голубева , (1965), Кормилицина В.Ф., (1990, 1995), Чуриковой В.В. (1995) и другими, установлено, что чем уже соотношение углерода к азоту, тем быстрее разлагается органическое вещество и наоборот, при широком соотношении - данный процесс замедляется. Следовательно, чем богаче масса азотом, тем энергичнее она разлагается. Торможение процессов разложения # растительной массы содержащей много азота достигается прибавлением массы содержащей много азота достигается прибавлением вещества, богатых углеродом, например соломой злаковых культур (Алексеев Е.К. 1948,1957).
Из-за высокого содержания питательных легкорастворимых веществ и небольшого количества лигнина бобовые сидераты оказывают обычно незначительное влияние на пополнение запасов гумуса в почве. При внесении в почву органического вещества с широким отношением C:N и большим содержанием лигнина коэффициент гумификации поступающих в почву органических веществ существенно увеличивается (Алексеев Е.К., 1948, Голубев В.Д. 1965).
Многочисленными опытами доказана эффективность действия сидератов на содержание гумуса в почве. Так, на малогумусных почвах Новозыбковской опытной станции в результате заделки люпина в почву за восьмилетний опыт, количество гумуса повысилось с 0,489 до 0,534% (Алексеев Е.К., 1936). Содержание общего азота от зеленого удобрения увеличилось на 15,4% в сравнении с контролем. Алексеев Е.К. (1948), Юхимчук Ф.Ф. (1963), Довбан К.И. (1986), Голубев В.Д. (1965, 1977), Гаврилов A.M. (1967, 1971), Пронько В.В. (1981) отмечают повышение содержания гумуса от заделки в почву свежей растительной массы на зеленое удобрение, как в богарном, так и в орошаемом земледелии. Чуриков (1948) при запашке полевого гороха с дополнительным внесением N150P150 получил достоверное увеличение содержания гумуса и азота: с 2,44 до 2,65%, и с 0,192 до 0,245% по сравнению с контролем соответственно. Мелуа Р.А. (1974) установил, что запашка пожнивных сидератов увеличила количество микроорганизмов в 30-сантиметровом слое в 1,5—2,0 раза по сравнению с контролем, а сочетание сидерата с минеральными удобрениями в 2—Зраза. По исследованиям Корчагиной Е.Д. (1959) применение зеленых удобрений на лугово-аллювиальных пойменных почвах повысило содержание гумуса примерно на 0,3% и улучшило азотный режим почвы. В опытах Бердниковой А.В. (1963) зеленое удобрение повысило содержание гумуса, улучшило азотный режим и снизило плотность почвы. Так при за пашке пажитника количество гумуса увеличилось: в слое 0-10 см на 0,5% и в слое 10-20 см на 0,2% по сравнению с неудобряемым контролем.
Юхимчук Ф.Ф. (1963) указывает на значительное увеличение количества гумуса, на песчаных почвах Полесья Украины, в результате длительного применения люпина на зеленое удобрение. Исследования, проведенные в Саратовском Заволжье, показали возможность увеличения содержания гумуса и общего азота при запашке бобовых растений на темно-каштановых почвах. Так, по данным Голубева В.Д. (1969), видно, что при использовании пажитника (тригонеллы) массой 22,5 т/га, содержание гумуса, в темно-каштановой почве спустя два года повысилось в слое 0-10 см с 3,46 до 4,52% и в слое 10-20 см с 3,34 до 3,46%. Исследования, проведенные на Ротамстедской опытной станции, показали, что за счет навоза, вносимого в течение 18 лет, накопилось 30 т/га органического углерода, а за счет хмелевидной люцерны, вносимой в течение 27 лет на зеленое удобрение - около 35 т/га (К.И. Довбан, 1990, А.И. Стайнифорт 1983). Так же установлено положительное действие запашки пажитника на содержание гумуса: в слое 0-12 см и 12-25 см увеличилось на 0,08 и 0,07% соответственно, а количество общего азота повысилось на 0,019 и 0,011% соответственно.
Почва
Почвенный покров сухостепного Заволжья носит зональный характер; при движении с севера на юг черноземы сменяются темно-каштановыми и каштановыми почвами. В Саратовской области темно-каштановые почвы различной мощности, в основном тяжело- и среднесуглинистого гранулометрического состава, занимают около 1,4 млн. га. Они изучались многими исследователями (Л.И. Прасолов, 1933, И.Н. Антипов - Каратаев, В.Н. Филиппова, 1937, Н.И. Усов, 1948, СИ. Бунтяков, В.Ф. Узун, М.П. Чуб, 1966, А.Н. Алексеева, 1975). Характерными морфологическими чертами темно-каштановых почв являются: возрастание с глубиной плотности генетических горизонтов; существенное ухудшение с глубиной физических свойств почвы (водо - и воздухопроницаемости); высокое содержание физической глины (частиц размером менее 0,01 мм) - 70-80%, в том числе до 40% ила; высокая влажность завядания; слабая водопроницаемость; слабая водопрочность (структурных агрегатов в пахотном слое при просеивании обнаруживается 39-46%) (Голубев В.Л., 1959, Кормилицын В.Ф., 1969).
Многочисленными почвенными исследователями установлено (Узун В.Ф. и др., 1973), что мощность гумусового горизонта А составляет для темно-каштановых почв, в среднем, 25 см; глубина залегания горизонтов В и ВС - от 25 до 78 см, гумусированный слой A+Bj равен 43 см, материнская порода (горизонт С) начинается с 78 см.
Гидрогеологические условия и дренированность орошаемых почвогрун-тов в разных геоморфологических областях неодинаковы. В долине р. Волги, где подземный сток составляет 1500-3000 м3/га в год, грунтовые воды залегают на глубине от 5-10 до 25-30 м, минерализация их 1-3 г/л.
Для почв сухостепной зоны характерен естественный периодически промывной режим на севере и недостаточное естественное увлажнение на юге. Промывной режим способствует вымыванию гипса на глубину 1-2 м и накопление солей с глубины 2 м в степной зоне и 1-1,5 м в сухостепной. Реакция среды нейтральная и слабощелочная. Развитие солевого режима проявляется в осо-лонцевании почв и образовании соды. Почвенный поглощающий комплекс насыщен кальцием и магнием, на долю натрия приходится около 1-3% (ГГ. Реше-тов, В.А. Нагорный, В.В. Гордиенко, 2001).
Рельеф территории ровный, не расчленен, но с наличием элементов микрорельефа - блюдцеобразных понижений, удлиненных и задернованных ложбин, абсолютные отметки местности 35-40 м. Грунтовые воды залегают на глубине 18-20 м, имеют пеструю минерализацию от 0,3 до 2-3 г/л. Зона аэрации сложена древнеаллювиальными отложениями хазарского яруса и представлена чередующимися суглинками, супесями и песками. С поверхности залегают средние суглинки, которые и являются почвообразующими породами. Объектом исследований являлась террасовая темно-каштановая почва. Изучение среднесуглинистых террасовых темно-каштановых почв проводилось в опытно-производственном хозяйстве Волжского НИИ гидротехники и мелиорации Энгельсского района Саратовской области (ОПХ Волж-НИИГиМ). Хозяйство расположено на второй надпойменной террасе реки Волги. Как видно из приведенной таблицы характеризуемые почвы относятся к среднесуглинистым (содержание физической глины 37-41%). Коэффициент дисперсности, рассчитанный по данным гранулометрического и микроагрегатного анализа, составил: в пахотном и карбонатном горизонтах 10-11, а в горизонтах Bi и С- 15-16.
Почвы данного участка характеризуются довольно высокой плотностью пахотного горизонта (1,36 - 1,44 г/см3). Верхний десятисантиметровый слой имеет менее плотное сложение -1,14-1,31 г/см ; ниже по профилю плотность почвы колеблется от 1,31 до 1,32 г/см в слое 30-50 см до 1,45 г/см на глубине 2м. Удельная масса данных почв составляет 2.64-2.61 г/см3. Пористость в пахотном горизонте - в рыхлом верхнем 54.5%, в уплотненном слое 10-30 см -48.5-46.0%; ниже по профилю пористость снижается с 52% до 46%. Наименьшая влагоемкость исследуемых почв в процентном выражении их объема составляет 28-33% в слое 0- 50 см; 25-26% в слое 50-100 см; 26-28% в слое 100-200 см. Почва опытного участка террасовая темно-каштановая среднесуглини стая. Она характеризуется низким содержанием гумуса - 2,19-2,76 %. Обеспеченность доступным фосфором высокая и очень высокая - 2,6-6,5 мг на 100 г почвы, обменным калием - средняя - 19,9-27,7 мг на 100 г почвы (табл.2.2).
Наземная масса сидеральных культур
Проведенные нами исследования показали, что на орошаемых темно-каштановых почвах использование в качестве зеленого удобрения многолетние бобовые и злаково-бобовые травосмеси способны к концу 3-го укоса наращивать значительное количество зеленой массы . HCPos 1,81 Из представленной таблицы видно, что наибольшую биомассу наращивает люцерна синегибридная 3-го укоса - 8,23 т/га, и козлятник восточный 6-го года жизни. Значительно меньшую массу из всех представленных культур - смесь козлятника с костром - всего 5,00 т/га. Таким образом, в зависимости от поступления наземной биомассы в порядке ее убывания сидеральные культуры можно расположить следующим образом: на первом месте люцерна синегибридная 3-го года жизни, на втором козлятник восточный 6-го года жизни и на третьем - смесь козлятника с костром.
Важнейшим источником пополнения почвы свежим органическим веществом, преобразующимся под воздействием почвенной биоты в гумус, являются корневые остатки полевых культур. Однако данные об их поступлении крайне скудны.
Проведенные нами исследования показатели, что к моменту запашки сидеральные культуры способны накапливать достаточное количество корневой массы, что не намного уступает, а на некоторых культурах даже превосходит наземную биомассу сидератов (табл. 3.2).
Наибольшую корневую массу накапливает смесь козлятника с костром -9,74 т/га. Несколько меньшее количество корневых остатков образовалось при запашке люцерны синегибридной 3-го года жизни - 9,64 т/га. При запашке козлятником восточным 6-го года жизни в качестве сидерата в почву поступило 9,52 т/га абсолютно-сухой массы корневых остатков, что несколь ко меньше массы корней смеси козлятника с костром.
Общее количество органического вещества поступившего в почву с си-деральными культурами складывается из наземной биомассы и корневых остатков. Проведенные нами исследования показали, что с сидеральными культурами может поступать от 12,26 до 12,93 т/га органического вещества (табл. 3.3)
В сумме наибольшее поступление органической массы обеспечила запашка люцерны 3-го года жизни - 11,90 т/га. При запашке козлятника в почву поступило несколько меньшее количество органического вещества- 11,53 т/га. Меньше всего свежего органического вещества поступило при использовании смеси козлятника с костром - 10,99 т/га, это объясняется тем, что запахивалась отросшая отава после 2-гоо укоса (октябрь 2003г).
Таким образом, в зависимости от массы поступающего органического вещества в порядке ее убывания сидеральные культуры можно расположить следующим образом: на первом месте люцерна 3-го года жизни, на втором козлятник 6-го года жизни на третьем - смесь козлятника с костром 3-го года.
В условиях Саратовского Заволжья вопрос о химическом составе различных полевых культур используемых в качестве сидератов изучен слабо. Поэтому требует более подробного изучения в зоне темно-каштановых почв. М.М. Кононова (1951) считает химический состав растительных остатков важным фактором, определяющим темпы их разложения. Скорость гумификации растительных остатков зависит от соотношения между легко разлагаемыми группами (углеводы, протеины) и трудно разлагаемыми (лигнин).
Поэтому наряду с общей органической биомассой сидеральных культур важен их химический состав, от него зависит эффективность зеленого удобрения в повышении плодородия почвы.
Проведенный нами химический анализ наземной биомассы данных сидеральных культур показал, что наибольшее количество азота содержится в бобовых травосмесях. На первом месте по содержанию азота стоит люцерна - 2,97%. На втором месте козлятник, в нём содержится 2,00% азота. Смесь козлятника с костром стоит на третьем месте, в ней содержится - 1,87% азота (табл. 3.4).
Большого различия по содержанию фосфора нет. Тем не менее, можно отметить, что наибольшее количество Р2О5 содержится в смеси козлятника с костром - 1,00%, ненамного ему уступают козлятник, и люцерна в них содержится 0,90 и 0,89% соответственно. По большому содержанию калия следует выделить смесь козлятника с костром в ней содержится 2,72%. Несколько меньше калия содержится в люцерне - 2,08%. На третьем месте по содержанию калия стоит козлятник - всего 1,22%.
Многолетние бобовые травы, как естественные азотофиксаторы, способны, посредством расположения на корнях клубеньковых бактерий, связы вать азот воздуха. А.В. Петербурский. указывал на то, что многолетние бобовые травы в отличие от однолетних, большую часть азота фиксируют в корнях. По мнению К.С. Добролюдова - Гитмана, люцерна синегибридная образует наиболее мощную корневую систему, богатую азотом. Козлятник восточный не уступает люцерне по массе корневых остатков. По данным П.П Вавилова, Х.А. Райг, (1982), Н.Н Куляшова, Л.Ф. Трушина (1992) и других, козлятник восточный способен накопить большую корневую массу до 11,5-18, 6 т/га.
Бобовые культуры оставляют после себя органические растительные остатки, обладающие наиболее высокой гумусообразующей способностью с узким соотношением углерода и азота. Согласно Г.И. Бездареву, В.Г. Лоша-кову, А.И. Пупонину и др. (2000) коэффициент гумификации растительных остатков многолетних бобовых трав 0,20-0,25.
По обобщенным данным многих ученых, люцерна оставляет в почве большое количество корневых остатков, которые содержат достаточно азота, фосфора и калия и многих других элементов, что равноценно внесению 40-60 т навоза.
Таким образом, анализируя массу органического вещества поступившего в почву (наземную и корневую) и ее химический состав мы видим, что запахиваемая биомасса люцерны обеспечивает наибольшее поступление азота в почву - 120,10 кг/га д.в. (табл.3.6). Несколько меньшее поступление азота обеспечила запашка козлятника восточного 6-го года жизни - 99,88 кг/га действующего вещества. При использовании смеси козлятника с костром в качестве сидерального удобрения в почву поступает на 30% меньше азота, чем при использовании люцерны - 86,48 кг/га д.в.
Второй год действия сидерации
Исследования показали, что исходная плотность пахотного и подпахотного слоя почвы под всеми изучавшимися культурами колеблется в пределах 1,40 -1,43 г/см3 (табл. 4.1).
Изменение плотности под воздействием сидератов анализировали по сравнению с контролем - без внесения удобрений, и с исходной плотностью, соответствующей плотности перед запашкой сидеральных удобрений.
Анализ влияния сидерации на плотность сложения показал, что произошло существенное изменение плотности с течением времени, как в пахотном, так и подпахотном горизонтах. В результате чего, её значение приблизилось к оп-тимальному для данного типа почвы - 1,3г/см .
Примечание: ітабл = 2,15 В пахотном горизонте после запашки люцерны плотность уменьшилась на 6,29, козлятника - 5,59, козлятника с костром - 5,63 % по сравнению с исходной. В подпахотном горизонте произошло незначительное разуплотнение почвы: после запашки козлятника на 1,4, козлятника с костром на 1,42 и люцерны на 1,43% (рис. 4.2).
Снижение плотности в пахотном горизонте существенно на 05% уровне значимости, а в подпахотном горизонте - изменения находятся в пределах Ц», за исключением козлятника восточного 6-го года жизни. Существенное уменьшение плотности в подпахотном горизонте при запашке козлятника восточного 6-го года жизни связано с мощной корневой системой данной культуры (9,07т/га).
Анализ плотности сложения на вариантах без внесения удобрений показал, что существенных изменений плотности с течением времени, как в пахотном, так и подпахотном горизонтах не произошло (табл. 4.1, рис. 4.2).
Наибольшее разуплотняющее действие сидерации по сравнению с контролем наблюдалось после запашки смеси козлятника с костром - плотность в пахотном слое снизилась на 4,96%. (рис. 4.3). Действие козлятника и люцерны на плотность почвы по сравнению с контролем было примерно одинаковое 4,26 и 4,29% соответственно.
В подпахотном горизонте при сидерации наблюдалось незначительное снижение плотности по отношению к контролю. При этом наибольшее снижение наблюдалось после запашки люцерны - на 2,13%, которое существенно на 05% уровне значимости. После запашки смеси козлятника с костром снижение плотности было несущественным, разность плотности находилась в пределах НСР05.
Примечание: tKp (табл.)=2,14 Из таблицы видно, что на варианте - контроль (без удобрений) не произошло существенного изменения плотности, как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах.
Наибольшее снижение плотности в пахотном горизонте в результате последействия было при использовании люцерны синегибридной 3-го года жизни и козлятника восточного 6-го года жизни в качестве сидерального удобрения -соответственно на 1,49 и 1,48% по сравнению с 2004 г. (рис. 4.5). Несколько меньшее последействие было при заделке в почву смеси козлятника с костром -снижение плотности составило 0,75%.
По сравнению с контролем - без удобрений наибольшее снижение плотности в пахотном горизонте, на 5,04%, было при заделке в почву люцерны (рис. 4.6). Сидераты «Козлятник восточный 6-го года жизни» и «Козлятник+костер» оказали одинаковое разуплотняющее действие - на 5%. В подпахотном горизонте наибольшее снижение плотности было при использовании люцерны в качестве сидерата - на 2,13%. На втором месте стоит смесь козлятника с костром - на 1,43% и меньше всего разуплотнил почву сидерат - козлятник восточный на 0,71%.
Анализ изменения плотности сложения от запашки сидеральных удобрений на конец звена кормового севооборота показал, что применение всех изучавшихся сидеральных культур привело к разуплотнению почвы в пахотном и подпахотном горизонтах (табл. 4.3)
Наибольшее снижение плотности почвы за звено севооборота наблюдалось при заделке в почву сидерата - люцерны синегибридной 3-года жизни - на 7,69 % в относительных величинах (рис. 4.7). Несколько меньше разуплотнялась почва при сидерации биомассой козлятника восточного 6-го года жизни и смеси козлятника с костром - на 6,99 и 6,34% соответственно. Данное снижение достоверно на 05% уровне значимости. Таблица 4.3 Действие сидератов на плотность почвы за звено кормового севооборота
В подпахотном горизонте так же наблюдалось снижение плотности сложения, что объясняется мощной корневой системой многолетних культур. Наибольшее снижение было отмечено после козлятника - на 2,8 %. Несколько меньшее снижение обеспечила запашка смеси козлятника с костром - 2,13%. На третьем месте по разуплотняющему действию подпахотного слоя была люцерна - на 1,43%.
Сравнительная характеристика действия сидератов на плотность почвы за звено кормового севооборота (а - первый, б - второй экспериментальный участок). На контрольных вариантах - без удобрений за звено кормового севооборота не наблюдалось существенного изменения плотности сложения почвы.
Установлена тесная нелинейная регрессионная зависимость плотности от запахиваемой массы сидератов за два года действия, которая описывается следующим уравнением: г% = 0,085 Мс2 + 0,24-Мс - 7,39 Корелляционное отношение rjyx составило 0,85, а индекс детерминации равен: rjyx2=0,73. Высокое значение корреляционного отношения позволяет с большой степенью достоверности использовать эту зависимость для оценки снижения плотности пахотного слоя почвы.
Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что заделка в почву многолетних сидеральных культур в качестве органического удобрения приводит к разуплотнению как пахотного, так и подпахотного слоя почвы (рис. 4.9).
Это объясняется тем, что надземная органическая масса сидератов после ее запахивания подвергается разложению вместе с корневыми остатками. К аналогичным выводам пришли A.R. Putnam, W.B. Duke, 1978; Е.С. Марков, 1986; В.Б. Амусин,1990; В.И. Чернявских, 1996; Р.В. Науметов, 1997; В.Т. Лобков, 1997; Н.А. Мосиенко, 1993; Е.Т. Музыгкин,1954; М.И. Поляков, Т.А. Бойко, М.Н. Шведов-ский, 1987.
