Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Экологические условия и проявление дефляционных процессов на территории западного прикаспия 18
1.1. Характеристика эколого-географических условий и проявление дефляции почв Северо-Западного Прикаспия 19
1.2. Экологические условия Терско-Сулакской подпровинции 28
Выводы по главе 38
ГЛАВА 2. Программа, методика и условия проведения исследований 38
2.1. Объекты и программа исследований 37
2.2. Методика исследований, учетов и наблюдений 45
2.3. Условия проведения исследований 54
2.4. Технология выращивания озимой пшеницы на опытном участке 66
ГЛАВА 3. Усовершенствование высевающей части сеялки для посева несыпучих и слабосыпучих семян трав, используемых для восстановления продуктивности естественных кормовых угодий 67
3.1. Состояние изученности вопроса улучшения кормовых угодий, применяемых для этого машин и конструктивных особенностей высевающих аппаратов 67
3.2. Исследование процесса заполнения семенной коробки высевающего аппарата несыпучими семенами и их высева 76
3.3. Особенности высева слабосыпучих и несыпучих семян кормовых растений и их влияние на равномерность распределения семян в рядке 79
3.4. Углы естественного откоса семян житняка, костреца и прутняка глинистого и показатели сыпучести семян прутняка песчаного 79
3.5. Влияние элементов высевающей системы на устойчивость высева семян 82
3.6. Влияние толщины слоя семян в бункере и некоторых конструктивных параметров спиралей на устойчивость высева семян кормовых растений 85
Выводы по главе 90
ГЛАВА 4. Масштабы проявления дефляционных процессов и приемы восстановления деградированного почвенно-растительного покрова северо-западного прикаспия 92
4.1. Восстановление растительного покрова и продуктивности дефлированных почв 95
4.1.1. Влияние срока посева на полевую всхожесть семян, рост, развитие и продуктивность полыни таврической 95
4.1.2. Совокупное действие срока посева и нормы высева семян на продуктивность полыни таврической 111
4.2. Восстановление растительного покрова на развевающихся песчаных массивах и продуктивности пастбищных угодий 122
4.2.1. Оптимизация срока посева волоснеца гигантского 122
4.2.2. Оптимизация нормы высева семян волоснеца гигантского с использованием сеялки с модернизированной высевающей частью 139
4.3. Динамика показателей плодородия почвы на восстановивших продуктивность пастбищных угодьях 148
Выводы по главе 163
ГЛАВА 5. Проявление дефляционных процессов на пахотных землях и усовершенствование системы содержания почвы в агроценозахзападного прикаспия 169
5.1. Современное состояние содержания почвы в свободный от растительности период на пахотных землях и возможности ее усовершенствования 169
5.2. Сравнительная эффективность энергонакопительной и энергозатратной систем содержания почвы. Влияние систем содержания на плодородие почвы
5.2.1. Динамика влажности почвы и водопотребление естественного фитоценоза 186
5.2.2. Динамика химических и физических показателей плодородия при различных системах содержания почвы в пожнивной период 194
5.3. Видовой состав и продуктивность естественного
Фитоценоза 197
5.3.1. Видовой состав естественного фитоценоза 197
5.3.2. Даты наступления укосной спелости доминирующих видов фитоценоза в пожнивной период 199
5.3.3. Динамика накопления органической массы и урожайность надземной и подземной массы естественного фитоценоза 200
5.3.4. Химический состав надземной и подземной массы фитоценоза 206
5.4. Влияние систем содержания почвы в пожнивной период на ее плодородие и продуктивность следующей в севообороте культуры 208
5.4.1. Питательный режим и динамика физических свойств Почвы 208
5.4.2. Засоренность посевов озимой пшеницы 211
5.4.3. Особенности роста и развития растений озимой пшеницы 214
5.4.4. Урожайность зерна озимой пшеницы и ее структура 215
Выводы по главе 219
ГЛАВА 6. Приемы повышения эффективности энергонакопительной системы содержания почвы в агроландшафтах 222
6.1. Целесообразность и сроки проведения влагозарядкового полива под озимую пшеницу, размещаемую после естественного фитоценоза 222
6.1.1. Динамика влажности почвы и водопотребление озимой пшеницы в зависимости от сроков проведения влагозарядкового полива 222
6.1.2. Динамика физических свойств почвы 228
6.1.3. Питательный режим почвы под озимой пшеницей 230
6.1.4. Влияние сроков проведения влагозарядкового полива на засоренность посевов озимой пшеницы 232
6.1.5. Урожайность зерна озимой пшеницы при различных сроках влагозарядкового полива 234
6.2. Повышение эффективности использования оросительной воды при энергонакопительной системе содержания почвы в пожнивной период 237
6.2.1. Влияние щелевания и кротования на агрофизические свойства и питательный режим почвы 238
6.2.2. Динамика влажности почвы, водопотребление естественного фитоценоза при разрушении уплотненной почвенной подошвы 242
6.2.3. Особенности формирования и урожайность естественного фитоценоза 244
6.2.4. Водный режим почвы под озимой пшеницей при разрушении уплотненной почвенной подошвы 247
6.2.5. Агрофизические и агрохимические показатели плодородия почвы при разрушении почвенной подошвы 251
6.2.6. Урожайность зерна озимой пшеницы при разрушении почвенной подошвы 253
Выводы по главе 256
ГЛАВА 7. Экономическая, энергетическая и экологическая эффективность приемов повышения продуктивности подверженных дефляции земель западного прикаспия 258
7.1. Экономическая эффективность использования сеялки СО-4,2 с модернизированной высевающей частью 258
7.2. Экономическая оценка приемов восстановления продуктивности деградированного почвенно-растительного покрова Северо-Западного Прикаспия 262
7.3. Экологическая, экономическая и энергетическая оценка энергонакопительной системы содержания почвы в пожнивной период 269
7.4. Экологическая, экономическая и энергетическая оценка приемов повышения эффективности энергонакопительной системы содержания почвы в пожнивной период 272
Заключение 276
Рекомендации производству 281
Список использованной литературы
- Экологические условия Терско-Сулакской подпровинции
- Исследование процесса заполнения семенной коробки высевающего аппарата несыпучими семенами и их высева
- Совокупное действие срока посева и нормы высева семян на продуктивность полыни таврической
- Влияние систем содержания почвы в пожнивной период на ее плодородие и продуктивность следующей в севообороте культуры
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Территория Прикаспия в настоящее время считается деградирующим регионом в силу усиливающихся здесь процессов антропогенного воздействия на природную среду. Особую тревогу вызывает динамика экологических факторов в его Северо-Западной части (Тер-ско-Кумской низменности), где ненормированная пастьба овец, легкий гранулометрический состав почв, недостаточное количество осадков, высокие летние температуры воздуха и частые иссушающие ветры, характерные для аридного климата, усиливают дефляцию почвы и процессы опустынивания территории. В настоящее время здесь насчитывается 236 тыс. га открытых песчаных массивов из всей площади 1,55 млн. га (в 1986 г. было 60,0 тыс. га). Если эти процессы, дестабилизирующие экологическую ситуацию в регионе, не будут устранены, то в ближайшей перспективе возможно резкое сокращение основного производственного потенциала – более 2 млн. овец и сотен тысяч голов крупного рогатого скота, которые здесь содержатся в настоящее время. Население данной территории (1,8-2,0 млн. человек с учетом сезонных работников на зимних пастбищах), в поисках пропитания, вынуждено будет перемещаться в соседние регионы, создавая напряженность в приграничных районах. Поэтому первоочередной задачей научных исследований в этом регионе является восстановление продуктивного потенциала пастбищных угодий, разработка приемов предотвращения или смягчения интенсивной дефляции и опустынивания земель.
Одним из условий повышения продуктивности кормовых угодий этого региона является обогащение природных растительных сообществ представителями местной флоры различных жизненных форм (кустарники, полукустарники, многолетние и однолетние травы) и использование их для организации высокопродуктивных пастбищ (Зволинский и др., 2001). Перспективными в этом отношении в рассматриваемых условиях являются волоснец гигантский (Leymus racemosus Lam.), волоснец ситниковый (Elymus junceus Fisch), житняк сибирский (Agropyron sibiricum Wild P.B.), житняк пустынный (Agropyron deserforum Fisch), прутняк песчаный (Kochia prostrata Schrad), полынь таврическая (Artemisia taurica Willd) и другие (Гасанов Г.У., Гамидов И.Р. и др., 1997,1998).
Однако проведенные в этой области исследования, ограничиваются описанием сравнительной их продуктивности, фаз развития растений и продолжительности их прохождения. Не исследованы вопросы, направленные на разработку технологии их возделывания, в особенности таких наиболее важных ее приемов, как срок посева, норма высева семян в зависимости от этих же сроков и использования технических средств.
Отличительной особенностью большинства лугопастбищных трав является плохая сыпучесть их семян, затрудняющих проведение качественного высева с использованием существующих сеялок. Ввиду отсутствия таких машин прак-
тически невозможно улучшать пастбища на больших площадях путем посева засухо- и солеустойчивых трав. Попытки улучшить высев несыпучих семян, путем смешивания их с песком, опилками, измельченным навозом или другими видами балласта, не дали ожидаемых результатов из-за расслоения высеваемых смесей в процессе работы сеялок. В этой связи проведение исследований по разработке и испытанию приспособления к высевающей части серийных машин является весьма актуально.
Почвы западной части Российского Прикаспия – Терско-Сулакской равнины – меньше подвержены дефляции из-за относительно тяжелого гранулометрического состава почв и лучшей увлажненности территории. Но, и в этих условиях, дефляция почвы получила значительное распространение в агро-ландшафтах, где после уборки зерновых культур в конце июня – начале июля почва распахивается, а обнаженная ее поверхность, лишенная растительного покрова, подвергается усиленному воздействию всех существующих факторов дефляции. В течение 90 (после уборки озимых культур до повторного из посева) – 270 дней (в случае, когда за озимыми культурами в севообороте размещаются яровые культуры) в году с поверхности почвы сдувается 16-30 т/га наиболее плодородной части почвы.
Кроме того, не используется поступающая на поверхность почвы в течение этого периода, 77-80 ккал/см2 фотосинтетически активной радиации (ФАР), или от 22,5 до 42,6% суммарного ее количества за год. Эта энергия, которая могла быть использована для формирования фитомассы растений и производства продукции сельского хозяйства или пополнения энергетических запасов почвы (в случае ее запашки в почву), теряется безвозвратно. Поэтому актуальным является вопрос о системе содержания почвы в пожнивной период и разработка приемов повышения ее эффективности. Поэтому, разработка приемов предотвращения дефляции почвы в данный период и повышения продуктивности пахотных земель в этой подпровинции, особенно системы ее содержания в пожнивной период, имеет не меньшее агропроизводственное и экологическое значение, чем решение рассмотренных выше проблем Терско-Кумской низменности Прикаспия.
Степень разработанности темы. Значительный вклад в исследование продуктивности экосистем Терско-Кумской низменности в зависимости от почвенных и гидротермических условий внесли Ковда В.А. (1981), Зонн С.В. (1946, 1978), сотрудники ПИБР ДНЦ РАН Залибеков З.Г. (1975, 1976, 1977, 1978, 1980); Яруллина Н.А. (1976, 1978, 1982); Залибеков З.Г., Яруллина Н.А. и др. (1978); Яруллина Н.А., Атаева З.Д. (1977): Усманов Р.З. (2009) и Дагестанского НИИСХ: Гасанов Г.У., Гамидов И.Р. и др., 1997, 1998). Но исследования технологий возделывания засухо- и солеустойчивых культур, в особенности сроков посева, норм высева семян с использованием технических средств на оголенных в результате дефляции почвах, а также на развевающихся песчаных массивах ранее в рассматриваемых условиях не проводились, поскольку отсутствовали сеялки для проведения посева несыпучего или слабосыпучего семенного материала, характерного большинству представителей аридной флоры.
Исследованию проблем обработки почвы и использования второй половины лета для возделывания пожнивных культур в условиях орошаемого земледелия посвящены работы Всероссийского НИИ орошаемого земледелия и Волгоградского ГАУ (Патрина, Чамурлиев,1982; Чамурлиев,1999; Жидков, 1999; Марымов, Сухов, 1989), Прикаспийского института аридного земледелия (Зволинский, 1994, 2001; Зволинский, Горбунков, Мамин, 1993; Зволинский, Дронова, Белякова, 1992; Зволинский, Шамсутдинов, Хомяков, 1999), ученых Северного Кавказа (Петрова, Рындин, 2001; Голоусов, Дорожко и др., 2004; Пенчуков, Дорожко, 2005), включая и Дагестан (Светашов, Склярова, 1967; Га-санов, Магомедов, Айтемиров и др.). Однако, по данным этих исследований одной из основных задач, решаемых обработкой почвы в пожнивной период, считается борьба с сорняком. Не рассматриваются проблемы, связанные с максимальным использованием ФАР в условиях, когда по ряду причин (финансово-экономических, материально-технических) использование этого периода для выращивания пожнивных культур становится невозможным.
Цели исследований:
1. Усовершенствование основных технологических приемов восстановле
ния и повышения продуктивности пастбищных угодий с оголенной в результа
те дефляции поверхностью почвы и задернения сыпучих песков в условиях по
лупустыни на базе использования высевающего устройства сеялки, разработан
ного с участием автора.
-
Обоснование конструктивных параметров высевающей части сеялки для посева слабосыпучих и несыпучих семян лугопастбищных трав, толерантных к условиям Терско-Кумской низменности.
-
Разработка энергонакопительной системы содержания почвы в пожнивной период и приемов ее эффективного функционирования в районах орошаемого земледелия Терско-Сулакской низменности.
Задачи, решаемые для достижения поставленных целей:
исследование влияния раздельного и совокупного действия различных сроков посева и норм высева полыни таврической и волоснеца гигантского на полевую всхожесть семян, выживаемость растений по годам использования, основные морфологические признаки, накопление массы растений, урожайность воздушно-сухой массы по годам жизни;
исследование влияния некоторых конструктивных параметров высевающей части сеялки на устойчивость высева слабосыпучих семян кормовых растений и выявление возможности сокращения нормы высева семян волоснеца гигантского путем оптимизации срока посева и использования модернизированной сеялки с разработанным нами высевающим устройством;
исследование роли восстановленного растительного покрова в улучшении основных показателей плодородия деградированной ранее почвы;
разработка энергонакопительной системы содержания почвы и исследование возможности создания продуктивного фитоценоза в орошаемых районах юга России путем оптимизации условий формирования сорно-полевой растительности в пожнивной период после уборки урожая озимой пшеницы;
исследование динамики влажности почвы в метровом слое в пожнивной период при энергонакопительной и энергозатратной (почвообрабатывающей) системах содержания почвы и под посевами последующей в севообороте озимой пшеницы при различных сроках проведения влагозарядкового полива и разрушении почвенной подошвы кротователем ЩН-2-0,7;
определение поливных и оросительных норм, суммарного водопотреб-ления и коэффициента водопотребления естественного фитоценоза и озимой пшеницы в зависимости от системы содержания почвы и приемов повышения эффективности энергонакопительной системы;
исследование влияния систем содержания почвы, сроков проведения влагозарядкового полива и разрушения уплотненной почвенной подошвы на химические и водно-физические показатели плодородия почвы в пожнивной период и на урожайность озимой пшеницы;
определение видового состава естественного фитоценоза, накапливаемой им надземной и корневой массы, ее химического состава;
выявление динамики засоренности посевов озимой пшеницы, выращиваемой при различных системах содержания почвы в пожнивной период и приемах повышения эффективности энергосберегающей системы;
экологическая, экономическая и биоэнергетическая оценка приемов восстановления и повышения продуктивности деградированного почвенно-растительного покрова Западного Прикаспия.
Научная новизна.
Впервые для условий Терско-Кумской низменности усовершенствованы основные технологические приемы восстановления и повышения продуктивности пастбищных угодий с оголенной в результате дефляции поверхностью почвы и задернения сыпучих песков в условиях полупустыни на базе использования модернизированной сеялки.
Обоснованы конструктивные параметры высевающей части сеялки, оборудованной дополнительными средствами активации семенного материала, для посева слабосыпучих и несыпучих семян лугопастбищных трав, толерантных к условиям Терско-Кумской низменности.
Разработана энергонакопительная система содержания почвы в пожнивной период для районов орошаемого земледелия Терско-Сулакской низменности, способствующая существенному улучшению показателей плодородия почвы, снижению засоренности агрофитоценозов и повышению урожайности последующей культуры севооборота.
Теоретическая и практическая значимость работы. Впервые в условиях Западного Прикаспия установлено, что:
- при определении озимого срока посева лугопастбищных трав в условиях
полупустыни надо ориентироваться не на сумму температур воздуха, необхо
димую фитоценозу перед уходом в зиму, а на запас влаги в почве для получе
ния гарантированных всходов;
- для высева слабо- и трудно высеваемых семян лугопастбищных трав
можно использовать овощную сеялку СО-4,2, высевающая часть которой обо-
рудуется дополнительными средствами «спирали + нагнетатель» для активации процесса их подачи к высевающей катушке;
применение рекомендуемых нами сроков посева и модернизированной овощной сеялки являются факторами, позволяющими сократить норму высева лугопастбищных трав на 20-50% и повышению продуктивности кормовых угодий в 1,4 раза по сравнению с ныне рекомендуемыми;
сформированный на эродированных почвах и развевающихся песчаных массивах растительный покров способствует созданию на их поверхности мульчирующей прослойки из илисто-песчаных фракций, за счет чего снижается физическое испарение влаги, улучшаются агрофизические и агрохимические показатели плодородия почвы, степень и химизм ее засоления;
существующая в настоящее время система содержания почвы в пожнивной период является энергозатратной по ряду признаков. Разработанная нами энергонакопительная система способствует существенному повышению плодородия почвы и урожайности последующих культур севооборота;
- энергонакопительная система содержания почвы может быть усовер
шенствована путем разрушения уплотненной почвенной подошвы и сокраще
ния оросительных норм естественного и агроценозов;
модернизация сеялки СО-4,2 позволяет получить экономический эффект в расчете на одну сеялку 4,0 тыс. руб., а вложенные средства окупаются в течение двух месяцев;
реализация в производстве технологии восстановления продуктивности деградированных почв и пастбищных угодий Терско-Кумской низменности, в соответствии с предлагаемыми нами технологическими приемами, позволяет получать 3,1-3,8тыс. руб./га дополнительного чистого дохода;
освоение энергонакопительной системы содержания почвы на орошаемых землях Западного Прикаспия способствует получению более 36 тыс. руб./га дополнительного чистого дохода.
Исследования выполнены в соответствии с утвержденным планом научно-исследовательской работы ФГБОУ ВПО «Дагестанская государственная сельскохозяйственная академия» на 2001-2005 гг. в рамках бюджетной темы: «Интенсификация машинных технологий в сельскохозяйственном производстве», федеральному заданию 020103 на 2006-2010 гг.: «Модернизация приемов и технологий возделывания зерновых и кормовых культур, обеспечивающих получение запланированных урожаев в условиях Дагестана» и плану научно-исследовательской работы кафедры растениеводства и кормопроизводства ФГБОУ ВО Дагестанский ГАУ на 2011-2015 г. по теме: «Модернизация приемов технологии возделывания зерновых и кормовых культур, обеспечивающих получение запланированных урожаев в условиях Дагестана».
Методология и методы исследований. При разработке высевающего устройства в качестве базового устройства выбрана высевающая система сеялки СО-4,2, методики, предложенные П.Д. Давыдкиным (1974). Исследования основываются на материалах полевых, опытно-экспериментальных и лабораторных химико-аналитических данных с использованием методик, применяе-
мых в выбранной и смежных областях знаний (Аринушкина, 1970; Доспехов, 1985; Доспехов и др., 1987; Титлянова,1977; Методика Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур, 1971; Методическим рекомендациям по топливно-энергетической оценке сельскохозяйственной техники, технологических процессов и технологий в растениеводстве, ВАСХНИЛ, 1982; Общая инструкция по учету засоленных почв, Гипроводхоз, почвенный институт им. В.В. Докучаева, 1968; Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами, ВНИИК, 1987).
Основные положения, выносимые на защиту:
- оптимальные сроки посева лугопастбищных трав на развевающихся
песчаных массивах и оголенной в результате дефляции уплотненной почве и
возможность сокращения нормы высева их семян на 20-50% без ущерба уро
жайности фитомассы и с высоким экономическим эффектом;
закономерности прохождения процесса высева слабосыпучих и несыпучих семян лугопастбищных трав в зависимости от их сорности, параметров средств активизации их потока; конструктивные параметры спиралей-активаторов применительно к серийной овощной сеялке СО-4,2;
научное обоснование эффективности мульчирующей прослойки из пес-чано-илистых фракций на заселенной фитоценозом поверхности в прошлом дефлированной почвы, как фактор снижения физического испарения влаги и повышения ее плодородия;
- выявление возможности использования 77-90 ккал/см2 ФАР, безвозвратно теряемых в настоящее время в пожнивной период для формирования урожая естественного фитоценоза и повышения плодородия почвы;
- научное обоснование эффективности энергонакопительной системы со
держания почвы в пожнивной период по сравнению с существующей ныне
энергозатратной;
- обоснование целесообразности проведения влагозарядкового полива
озимой пшеницы после запашки зеленой массы естественного фитоценоза в
различные по влагообеспеченности годы;
- разрушение уплотненной почвенной подошвы на глубине 30-40 см как
прием рационального использования оросительной воды и повышения эффек
тивности энергонакопительной системы содержания почвы.
Степень достоверности и апробация работы. Полевые и лабораторные эксперименты с использованием современных методик, статистическая обработка их результатов с высокой степенью репрезентативности, производственное испытание являются подтверждением достоверности полученных научных результатов.
Основные положения работы доложены и получили положительную оценку на Международных научно-практических конференциях (НПК): «Основные проблемы, тенденции и перспективы устойчивого развития сельскохозяйственного производства» (Махачкала, 2006); «Современные проблемы и перспективы развития аграрной науки», посвященной 65-ти летию Победы в ВОВ (Махачкала, 2010); «Современные проблемы, перспективы и инновацион-
ные тенденции развития аграрной науки», посвященной 85-летию со дня рождения члена-корреспондента РАСХН, д.в.н., профессора М.М. Джамбулатова. (Махачкала, 2010); Всероссийских НПК: «Образование, наука, инновационный бизнес - сельскому хозяйству регионов», посвященной 75-летию ДГСХА. (Махачкала, 2007); «Современные проблемы инновационного развития АПК», посвященной 80-летию «Дагестанского ГАУ имени М.М. Джамбулатова» и 35-летию инженерного факультета (Махачкала, 2012); «Проблемы и пути инновационного развития АПК» (Махачкала, 2014); «Актуальные вопросы АПК в современных условиях развития страны» (Махачкала, 2016); Межрегиональных и региональных НПК: «Современные проблемы механизации сельскохозяйственного производства» (Махачкала, 2004); «Молодые ученые – АПК Республики Дагестан» (Махачкала, 2005); «Современные проблемы механизации сельскохозяйственного производства» (Махачкала, 2006).
Публикация результатов исследований. По материалам исследований опубликованы 33 научных работ, в том числе 16 - в изданиях, вошедших в перечень ВАК РФ, рекомендация производству и 2 патента: на полезную модель, № 67814. Сеялка. Бюл. № 31, 10.11.2007; на изобретение № 2605334. Устройство для высева несыпучих семян кормовых растений широкорядным способом. Бюл. № 35, 20.12.2016.
Структура диссертации: диссертация написана на 314 стр. состоит из 7 глав, заключения и предложений производству, содержит 37 рисунков, 74 таблиц и 13 приложений. Список использованной литературы включает 318 наименований, в том числе 23 иностранных.
Экологические условия Терско-Сулакской подпровинции
Истощение кормовых ресурсов региона привело к почти полному уничтожению поголовья сайгаков и значительному сокращению других представителей фауны.
Климат территории характеризуется как континентальный. Зима умеренно холодная, средняя температура воздуха самых холодных месяцев – января и февраля – минус 4,8 – плюс 2,0 С, в аномальные зимы снижается до-24 С. Устойчивый переход температуры воздуха через 0 С наблюдается во второй декаде марта, а во 2-3 декадах апреля достигает +10 С. Лето жаркое и сухое, продолжительность 4,5-5 месяцев, средний июльский максимум +28 С, в отдельные годы достигает 40-43 С. Первые заморозки отмечаются во второй декаде октября. Такие термические условия при средней относительной влажности воздуха 55-75 % обуславливают высокую испаряемость, превыша 21 ющую 500 мм, в то время как сумма летних осадков редко достигает 100 мм. Средняя годовая разность осадков и испаряемости колеблется от 400 до 700 мм (Акаев, Атаев, Гаджиев и др., 1996). Осадки по сезонам года распределяются неравномерно: 65-85 % от годовых сумм приходится на теплый период года (июнь-июль), 15-36 % - на осенне-зимний. На фоне очень высокой испаряемости (апрель-октябрь около 1000 мм) коэффициент увлажнения характеризуется такими же низкими величинами: 0,27-0,30, чем и обусловливается полупустынный характер климата, почв и растительности. Снежный покров за зимний период сохраняется в среднем 19 дней.
Типичными для Терско-Кумской низменности являются: направление ветра в дневные часы с моря на сушу, а в ночные – с суши в сторону моря, а так же бризы на морском побережье (Агроклиматический справочник Дагестанской АССР, 1963 г.).
Приведенные данные свидетельствуют о том, что гидротермические условия Терско-Кумской низменности соответствуют сухому и полупустынному климату. Это обстоятельство, в сочетании с прогрессирующим понижением уровня грунтовых вод в континентальной части Северо-Западного При-каспия, позволило З.Г. Залибекову (1991) и М.А. Баламирзоеву (1998) предположить наличие тенденции ксерофитизации климата в этом регионе.
Рельеф и гидрология. Терско-Кумская низменность освободилась из-под вод Каспийского моря всего 10-12 тыс. лет назад. Поэтому рельеф низменности имеет аллювиально-аккумулятивный характер, особенностью которого является то, что в средней и восточной частях междуречья почти не выражены водоразделы. Территорию низменности пересекают три гряды песчаных массивов, вытянутых с северо-запада на восток-юго-восток: Прикумская на севере, Бажиганская в центре и Притерская в южной части, которые отделены друг от друга волнистыми котловинами и представлены песчаными холмами высотой 6-7 м. В пределах Терско-Кумского междуречья Сафронов И.Н. (1963) выделяет следующие типы рельефа: аллювиально-аккумулятивные четвертичные равнины с покровом лёс-сов, тянущихся широкой полосой с запада на восток. Формировались в течение всего четвертичного периода вследствие аккумуляции аллювиальных отложений и покровных суглинков на западе Терско-Кумской впадины и покрываются лёссовыми суглинками; аллювиально-дельтовые аккумулятивные верхние четвертичные равнины. Занимают центральную часть междуречья к востоку от п. Левокумск, на востоке сливаются с типично морскими равнинами. Имеют ровную, слабо расчленённую поверхность с озёровидными понижениями, дефляционными котловинами, речными руслами (действующими и отмершими) и песчаными массивами; аккумулятивные морские Хвалынские равнины. Занимают центральную и восточную части междуречья, наибольшая площадь приходится на равнины, сложенные морскими осадками нижнехвалынской и верхнехвалынской трансгрессией Каспия. Равнины к востоку сменяются более молодыми наклонными равнинами, освободившимися от вод после регрессии максимальной стадии стояния Каспийского моря. Поверхность равнин прерывается слабовыражен-ными понижениями, занятыми озёрами, эоловыми формами и солончаковыми почвами.
Пойменные аллювиальные равнины, речные русла и дельтовые аллюви-ально-морские послехвалынские и современные равнины отмечены вдоль существующих рек и водотоков. Они характеризуются наличием серий террас разного возраста.
На территории равнины речные бассейны приурочены к Тереку и Куме и в меньшей степени Сухой Куме. Наибольшую площадь водосбора – 43710 км2 – имеет река Терек. Длина ее 591 км, на территории равнины имеет протяжённость 250 км, протекает по южной ее границе. Терек имеет ледниковое и атмосферное питание, поэтому гидрологический режим его характеризуется зимней меженью и летним половодьем, которое продолжается с конца марта до сентября.
На востоке Терско-Кумская низменность граничит с Каспийским морем. На территории низменности большое распространение имеют солёные озера, расположенные вдали от естественных водотоков. Поверхностный сток небольшой – 25 мм в год, поэтому единственным источником постоянного питания этих озёр являются восходящие токи подземных вод и грунтовые воды (Вознесенская, 1966). Последние имеют режим застойного бассейна и представлены многоярусной водопоясной толщей.
Почвообразующие породы и почвы. Почвенный покров Терско-Кумской низменности Прикаспия прошел сложные этапы своего развития вследствие многократных трансгрессий и регрессий Каспийского моря. По данным А.Ф. Якушевой (1955), Е.Ф. Вознесенской (1966) она сложена мощной толщей пород от палеозойских до современных включительно. Основными почвообразующими породами на территории Терско-Кумской низменности являются современные каспийские отложения, различных свойств и состава.
Залибеков З.Г. (2010), Баламирзоев М. А. (2008) характеризуют Терско-Кумскую полупустыню как эолово-аллювиальную волнистую равнину с преимущественным распространением светло-каштановых супесчаных и легкосуглинистых почв, а также солончаков и песков, сильно подверженных дефляции, засолению и опустыниванию. Площадь подверженных дефляции земель составляет 68 % от всей территории. Интенсивному развитию этих процессов способствуют: частая повторяемость ветров, нередко достигающие скорости 15 м/сек. и более, наличие подверженных выдуванию почв с легким гранулометрическим составом, которые на 90% представлены песками, супесями и легкими суглинками, а также нерегламентированный выпас скота. Последний выражается в перегрузке пастбищ овцепоголовьем, отсутствии паст 24 бищеоборотов, в несвоевременном перегоне овец с зимних на летние пастбища.
Исследование процесса заполнения семенной коробки высевающего аппарата несыпучими семенами и их высева
На Терско-Сулакской низменности дефляционным процессам почва подвергается в меньшей степени, по сравнению с вышеуказанной территорией. Этому способствует относительно тяжелый гранулометрический состав почв, увлажненность климата, наличие водных артерий и близость грунтовых вод к поверхности почвы. Благодаря этим факторам проективное покрытие поверхности почвы растительностью значительно больше, выше и продуктивность почвенного покрова с естественным фитоценозом. Эти же факторы способствовали развитию на рассматриваемой территории орошаемого земледелия с интенсивным выращиванием зерновых, кормовых, овощных, плодовых культур и винограда. Однако развитие этих отраслей в регионе сопровождается применением интенсивных обработок почвы, которые являются основной причиной распространения дефляции почвы в периоды не занятые агроцено-зами. Продолжительность этого периода составляет от 3,5-4 месяцев при размещении озимых культур по озимым, до 8-10 месяцев в год в случаях, когда после озимых зерновых культур в севообороте размещаются поздние яровые культуры. А в садах и виноградниках почва в междурядьях, которые обрабатываются постоянно в борьбе с сорняками, подвергаются дефляции круглый год.
Программа наших исследований была ориентирована на решение проблем, вытекающих из экологических условий в указанных регионах.
Исследования в Терско-Кумской низменности были направлены на оптимизацию приемов выращивания представителей местной флоры, которые способны закреплять развевающиеся пески, а также освоить оголенные в результате дефляции массивы и превращать их в продуктивные пастбищные угодья. При этом ориентировались на полученные в рассматриваемой провинции результаты исследований Г.У. Гасанова, А.Б. Кур-банова, И.Р. Гамидова, З. Б. Бутаевой (1997а, 1997б) по подбору наиболее продуктивных многолетних трав и полукустарников для закрепления развевающихся песков и освоения оголенных в результате дефляции массивов пастбищ низменности. Согласно этим исследованиям (в числе многих других культур), для закрепления развевающихся песков рекомендуется использовать волоснец гигантский (Leymus racemosus) , а для освоения оголенных в результате дефляции массивов светло-каштановой почвы – полынь таврическую (Artemisia taurica). Они были включены и в программу наших исследований.
Семена волоснеца гигантского отличаются плохой текучестью из-за наличия на них толстой чешуи, опушения и крылаток. Для проведения посева такими семенами необходимой нормой, их обрабатывают на терочных машинах с целью придания им текучести или применяют специальные сеялки. С учетом этого, исследования по этой части проводились нами в два этапа: первый этап – разработка приспособления к высевающей части сеялки CО-4,2, с помощью которого можно было бы оптимизировать посев этой культуры заданной нормой высева; второй этап – исследовать раздельное и совокупное действие трех факторов: нормы высева семян, срока посева и разработанного нами высевающего устройства к сеялке CО-4,2 (приложение 9 и 10), и выявить роль каждого из этих факторов и их сочетаний в формировании высокопродуктивных фитоце-нозов с волоснецом гигантским и полынью таврической. На первом этапе исследований в Терско-Кумской подпровинции программой экспериментальных исследований были поставлены следующие задачи: - обоснование конструктивных параметров спиралей-активаторов; - определение показателей устойчивости высева семян житняка гребневидного, костреца безостого, прутняка глинистого и прутняка песчаного высевающим аппаратом, оборудованным двумя спиралями правой и левой навивки и нагнетателем, в зависимости от толщины слоя семян в бункере; - определение показателей устойчивости высева семян перечисленных трав крайним высевающим аппаратом, оборудованным одной спиралью и нагнетателем, в зависимости от толщины слоя семян в бункере; - определение устойчивости высева семян житняка гребневидного, прутняка песчаного средним высевающим аппаратом, оборудованным нагне тателем без спиралей.
При выборе высевающей системы сеялки СО-4,2 для проведения исследований в качестве базового устройства мы ориентировались не только на разработку эффективной высевающей системы, но и конкретную привязку её к конструкции существующих сеялок. Преимуществом данной модели сеялки является также то, что отпадает необходимость реконструкции рабочих органов для заделки семян трав в почву, поскольку агротехнические требования к глубине заделки семян овощных культур и мелкосеменных кормовых растений идентичны (Синьковский, 1969; Малиев, 1996; Филоненко, 1973; Голов 42 ченко, 1967; Сенин, 1983). Проводились также эксперименты по установлению зависимости устойчивости высева семенного материала для двух вариантов оборудования высевающей системы: 1. две спирали + нагнетатель; 2. нагнетатель. Полученные экспериментальные данные обрабатывали в соответствии с известными методиками (ОСТ 70.5.1-82, 1983; Доспехов, 1972; Румшинский, 1971). При построении графиков использовали системы автоматизированного проектирования компании АСКОН «Компас-3Dv7». Уравнения регрессии рассчитывали с использованием Microsoft Excel из пакета прикладных программ Microsoft Office. 2. На втором этапе исследований в той же Терско-Кумской низмен-ност и программой предусматривалась закладка полевых опытов и проведение лабораторных исследований по разработке приемов повышения продуктивности деградированных пастбищных угодий. Было заложено всего пять опытов в Терско-Кумской низменности Прикаспия:
Совокупное действие срока посева и нормы высева семян на продуктивность полыни таврической
Сумма осадков за июль отклонялась от многолетних показателей (37 мм) в 2006 г., когда выпало всего 9,8 мм, и в 2008 г., когда превысила эту норму на 32,7 мм. В остальные годы она, в целом, соответствовала многолетним значениям и колебалась в пределах 30,5-47,0 мм.
Август во все годы исследований оказался самым засушливым. В 2005, 2008 и 2010 гг. совершенно не выпало осадков, значительно меньше нормы – 27 мм - (на 11,6 и 12,1 мм) выпало их в 2006-2007 гг. и только за один 2009 г. превысило многолетний показатель в 2,9 раза.
Более благоприятные по степени увлажненности климата условия за июнь – август для исследуемых нами культур сложились в 2008 и 2009 гг., когда сумма осадков за эти три месяца составила соответственно 140,4 и 129,2 мм, против 101 мм по многолетним показателям. Недобор осадков в 2006 г. составил 68,5 %, в 2007 г.-29,9 %, в 2010 г.-50,0 %.
В засушливых условиях Терско-Кумской низменности значительная роль в формировании естественного фитоценоза принадлежит относительной влажности воздуха. При высоких ее значениях меньше теряется почвенная влага на физическое испарение и транспирацию. В этом отношении годы проведения наших исследований следует рассматривать как вполне благоприятные для эфемеровой синузии (апрель-май), поскольку в период формирования ее фитомассы показатель колебался в марте от 84 до 79 %, в апреле – от 65 до 79 %, мае от 78 до 70 % (таблица 2.5). А многолетние показатели за апрель и май ниже данных за годы исследований в среднем на 46, %.
Термические условия на территории Хасавюртовского района, где проводились исследования по системам содержания почвы в пожнивной период, за годы наших исследований были более напряженными, по сравнению с многолетними данными (таблица 2.6).
Средняя годовая температура воздуха за эти годы превысила многолетний показатель (10,8 С) на 1,0 - 2,6 и 6,0 С. Она имела благоприятные показатели для вегетации естественного фитоценоза за все годы исследований. В 2011-2013гг. среднемесячная температура воздуха за июль превысила многолетний показатель (23,8 С) на 1,1-3,7 С, в августе – на 0,8-2,7 С, в сентябре – на 0,8-2,8 С.
Высокие температуры воздуха за эти месяцы в 2011 и 2013 гг. сопровождались выпадением осадков в количествах, близких к многолетним значениям (154,0 мм): соответственно 152,3 и 171,4 мм, а в 2012 г. их выпало в три раза меньше этой нормы. Но недобор суммы осадков за все годы исследований компенсировался применением орошения.
Применение орошения следует считать основной причиной увеличения относительной влажности воздуха на территории экспериментального участка за годы наших исследований по сравнению с многолетними данными (таблица 2.7). Средний показатель ее за период вегетации естественного фитоценоза в пожнивной период 2011 г. составил 67,7 %, 2012 г. – 63,3 %, 2013 г. – 66,0 %, или выше многолетних значений (52,0 %) соответственно на15,7 %, 13,3 и 14,0 %.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что за годы наших исследования климатические условия в сочетании с применением орошения были благоприятными для жизнедеятельности естественного фитоценоза в пожнивной период.
Климатические условия периода посева и осенней вегетации озимой пшеницы сложились вполне благоприятно для этой культуры. В октябре средняя температура воздуха находилась на уровне многолетних значений 11,7-17,0 (многолетний показатель на 12,3 С). Ноябрь выдался более теплым она оказалась выше на 0,1-3,5 С по сравнению многолетними данными. Исключение составляет 2011 г., когда температура воздуха снизилась до 1,1 С при многолетнем показателе 5,1 С.
В наиболее холодные месяцы года – январе и феврале – средняя температура воздуха по многолетним данным составляет соответственно – 2,9 и – 1,4 С. В 2013 г. она не опускалась ниже 0,3 и только в 2002 г. – 1,7 С. В феврале минимальная среднемесячная температура в 2012 г. составила – 6,5 С, в остальные годы колебалась в пределах 0,1-3,9 С.
Весенний период вегетации также был благоприятным для озимой пшеницы: среднемесячная температура воздуха в течение марта за эти годы держалась на уровне 4,1-7,0 С, а многолетний показатель ее составляет 3,2 С. Выходит, что в период прохождения растениями 2 и 3 этапов органогенеза, когда закладываются (в зачаточном состоянии) количество побегов, количество узлов в побегах и колосков в колосе складывались менее благоприятные термические условия, особенно в 2013 и 2014 гг., когда среднемесячная температура воздуха превышала многолетнюю норму в 2,1-2,2 раза.
Весенне-летний период вегетации озимой пшеницы также характеризуется более высокими температурными показателями. Средняя температура воздуха за годы исследований превышала апрельскую норму (9,7 С) на 1,1-5,8 С, майскую (16,8 С) на 1,2-3,6, июньскую (21,2 С) – на 2,4-3,4 С. Судя по этим данным можно сказать, что термические условия для прохождения процессов жизнедеятельности растений за годы исследований были благоприятны для выращивания озимой пшеницы при условии обеспечения ее почвенной влагой.
Те 175 мм осадков, которые по многолетним данным выпадают в районе проведения наших исследований за период с марта по июнь включительно, не обеспечивают потребности озимой пшеницы в почвенной влаге. А в 2013-2014 гг. их выпало еще на 25,7 и 33,5 мм меньше (таблица 2.7). 2012 и 2015 гг были относительно благоприятными по количеству осадков – за эти годы их выпало соответственно на 110,8 и 17,4 мм больше по сравнению с многолетними показателями.
Влияние систем содержания почвы в пожнивной период на ее плодородие и продуктивность следующей в севообороте культуры
Из общей площади 1,5 млн. га территории Терско-Кумской низменности только 1,6 % площади, занятая тяжелосуглинистыми почвами (15,5 тыс.га), не подвержена дефляции. Вся остальная площадь с среднесуглинистыми, легкосуглинистыми, супесчаными почвами и песками на 85,6-100 % подвержена такому губительному процессу (Баламирзоев и др., 2008). Этому способствует аридный характер климата территории с недостаточным количеством осадков (150-300 мм в год), высокой испаряемостью – от 700-900 мм (Усманов и др., 2004) до 1350 мм и низким коэффициентом увлажнения – 0,11-0,14 (Гасанов и др., 2014).
Почвы здесь характеризуются легким гранулометрическим составом, значительным распространением процессов вторичного засоления. Перечисленные факторы, в сочетании с нерациональным использованием пастбищ, способствуют усилению дефляции и процессов опустынивания. В силу указанных причин продуктивность пастбищ остается очень низкой: от 1-3 - 5-6 ц/га (Яруллина, 1983; Залибеков, 2000), до 5,2-8,1 ц/га (Усманов, 2009).
В целях повышения продуктивности кормовых угодий исследователи считают необходимым обогащение природных растительных сообществ различными жизненными формами из представителей местной флоры – кустарниками, полукустарниками, многолетними и однолетними травами. К числу таких культур, которые могут быть использованы для закрепления песков, относятся волоснец гигантский, терескен серый, на легко суглинистых и супесчаных почвах – кохия простертая (прутняк), полынь таврическая и другие (Зволинский, 1994; Зволинский, Шамсутдинов, Хомяков, 1999; Зволинский, Горбунков, Мамин, 1993; Зволинский, 2001; Гасанов, Курбанов, Гамидов, Бу 96 таева, 1997а, 1997б).
Нами исследована эффективность использования полыни таврической для освоения оголенной в результате дефляции светло-каштановой среднесу-глинистой почвы.
Полынь таврическая имеет широкое экологическое распространение. Во многих полупустынных ассоциациях Северо-Западного Прикаспия полынь является доминирующим компонентом и занимает в травостое до 40-70 %. Осенью и зимой в таких ассоциациях полыни составляют основу пастбищного корма. В Дагестане она произрастает от полупустынь Северо-Западного При-каспия до высокогорий (3000-3500 м над уровнем моря). Ценными качествами полыни являются высокая засухо- и зимостойкость, долголетие, устойчивость к выпасу, хорошая поедаемость осенью и зимой, способность длительное время сохранять кормовой запас (вплоть до середины зимы). А урожайность фи-томассы достигает 13-16 ц/га воздушно-сухой массы. В фазе бутонизации и плодоношения она содержит до 13 % протеина. Особенно богата наиболее ценными питательными элементами верхняя часть побегов, где протеина содержится 9,9 %, белка – 7,7, жира - 12,0, БЭВ – 42,5, клетчатки – 24,86 % (Га-санов, Курбанов, Гамидов, Бутаева, 1997а, 1997б).
Однако, несмотря на такие ценные качества, полынь таврическая практически не используется для освоения оголенных дефляцией массивов пастбищных угодий. Возможно, это объясняется неразработанностью многих вопросов технологии его возделывания, в частности, таких, как срок посева и норма высева семян в специфических условиях полупустыни.
Полынь таврическую обычно высевают весной и при этом в год посева может дать до 8-9 ц/га воздушно-сухой массы (Гасанов, Курбанов, Гамидов, Бутаева, 1997а, 1997б). Однако в большинстве случаях, по нашим наблюдениям, весенние посевы этой культуры не дают гарантированных всходов именно по той причине, что слой почвы, в который проведен посев, постоянно находится в иссушенном состоянии. В таком положении даже те семена, которые дали всходы, в случае потери влаги из посевного и нижележащего слоев, что наблюдается почти постоянно, погибают. Поэтому полевая всхожесть семян этой культуры при весеннем посеве очень низкая. В наших исследованиях в среднем за 2006-2008 гг. она составила 43.8 % (рисунок 4.2, приложение 1).
Учет количества всходов полукустарника нами проводился в два срока: при завершении вегетации растений в первой декаде ноября – этот срок приемлем для определения полевой всхожести семян при озимом сроке посева полыни таврической, и спустя месяц после возобновления весенней вегетации растений – в первой декаде апреля. В этот срок учитывалась полевая всхожесть семян при двух других сроках посева: подзимнем и весеннем. При весеннем сроке определения этого показателя на вариантах с озимым посевом отмечалось некоторое увеличение количества растений полыни за осенне-зимний и ранневесенний период – на 0,7-1,2 %. Поэтому в дальнейшем при изложении эффективности сроков посева этой культуры рассматривался именно этот срок определения.
Подзимний посев полыни таврической более приемлем для условий полупустыни с позиции получения более дружных всходов, чем весенний, даже в том случае, когда последний проводится в самые ранние сроки, поскольку полевая всхожесть семян по сравнению с весенним сроком при этом увеличивается – до 65,6 %. Объясняется это тем, что при указанном сроке семена прорастают при относительно больших запасах влаги в посевном слое почвы и на 5-7 дней раньше. Не испытывают они недостатка влаги в этот период и при укоренении корней в почве. А при весеннем сроке посева неизбежно приходится ждать наступления физической спелости почвы, прежде чем выехать в поле для предпосевного прикатывания почвы и посева. За этот период теряется значительная часть влаги, которая накопилась в посевном слое