Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Литературный обзор 8
1.1. Роль солеустойчивых культур в улучшении мелиоративного состояния орошаемых земель 8
1.2. Значение кормовых культур как освоителей засоленных земель 11
1.3. Целесообразность применения удобрений на засоленных землях. 13
1.4. Обзор исследований по использованию маргинальных вод на орошение сельскохозяйственных культур 19
ГЛАВА II. Условия и методика проведения исследований 22
2.1. Почвенно-климатические условия Аштского массива 22
2.2. Характеристика почвы опытного участка
2.2.1. Методика проведения исследований 27
2.2.2. Характеристика изучаемых сортов люцерны и сорго . 32
2.2.3. Агротехнические мероприятия, проведенные на опытном участке 33
Экспериментальная часть
ГЛАВА III. Результаты исследований 36
3.1. Динамика солевого состава почв в условиях орошения маргинальными водами при выращивании солеустойчивых сортов люцерны и сорго 36
3.1.1. Минерализация и уровень грунтовых вод на посевах люцерны и сорго 36
3.1.2. Использование маргинальных вод для полива засоленных почв 39
3.1.3. Динамика почвенного засоления на посевах люцерны и сорго 42
3.1.4. Зависимость содержания солей почвы от норм удобрений... 45
3.2. Изменение агрохимических свойств засоленных почв под влиянием минеральных удобрений и орошения маргинальными водами 48
3.2.1. Динамика содержания подвижных форм элементов питания в почве под люцерной 48
3.2.2. Динамика содержания подвижных форм элементов питания в почве под сорго 53
3.2.3. Влияние люцерны на изменение содержание гумуса в условиях засоленных почв з
3.2.4. Зависимость содержания элементов питания в почве от внесения возрастающих норм удобрений. 59
3.3. Рост и развитие люцерны и сорго в условиях засоленных почв при орошении маргинальными водами 60
3.3.2. Биометрические параметры солеустойчивых сортов люцерны и сорго 64
3.4. Влияние удобрений на содержание валовых форм элементов питания в надземных органах люцерны и сорго 71
3.4.1. Зависимость содержания валовых форм элементов питания в растениях от внесения возрастающих норм удобрений (азотно-фосфорных) 74
3.5. Влияние минеральных удобрений и орошение маргинальными водами на урожайность люцерны и сорго в условиях засоленных почв . 76
3.5.1. Зависимость урожайности люцерны от норм удобрений.. 81
3.6. Вынос элементов питания урожаем люцерны и сорго в условиях засоленных почв при орошении маргинальными водами 83
ГЛАВА IV. Экономическая и энергетическая эффективность применения минеральных удобрений под люцерну и сорго при орошении маргинальными водами в условиях засоленных земель 87
Результаты производственной проверки 92
Выводы 94
Предложения производству 95
Список использованной литературы
- Значение кормовых культур как освоителей засоленных земель
- Характеристика изучаемых сортов люцерны и сорго
- Использование маргинальных вод для полива засоленных почв
- Влияние минеральных удобрений и орошение маргинальными водами на урожайность люцерны и сорго в условиях засоленных почв
Значение кормовых культур как освоителей засоленных земель
Большинство исследователей [137; 134; 130; 131; 83] в качестве культуры освоителя засоленных земель использовали различные виды сельскохозяйственных растений. Как было отмечено выше, особое значение среди них приобретают кормовые культуры, поскольку они формируют высокую биомассу растений, способствующие затенению поверхности почвы и тем самым уменьшают ее испарение.
Опыты Закавказских и Центрально-азиатских научно-исследовательских институтов [12] выявили, что выращивание культуры куриного просо, как освоителя содовых солонцов-солончаков, приводит к рассолению почв. В течении одной его вегетации из полуметрового слоя солончака было вынесено 38 % общих солей. Выдерживая повышенную концентрацию солей в почве и высокую щелочность, урожай зерна куриного просо составил 4,7 т/га, соломы 5,5 т/га.
В последние годы эффективность применения многолетних и однолетних трав, в том числе люцерны и сорго, как освоителей засоленных земель изучались многими исследователями [6; 90; 124; 41; 121; 39; 60; 94]. Они подчерки 12 вают, что выращивание почвоулучшающих трав на сегодняшний день, является наиболее эффективным и низкозатратным способом улучшения плодородия малопродуктивных земель.
По данным Э.Б. Дедовой [38] в Российской Федерации при возделывании топинамбура на засоленных почвах Калмыкии с близким залеганием грунтовых вод, в течение одной вегетации происходит опреснение корнеобитаемой зоны, при этом количество хлор ионов уменьшается на 40 %, натрия на 18 % и происходит некоторое обогащение кальцием (6 %). Такой мелиорирующий эффект сочетается с получением высокого урожая зеленой массы (59,6 т/га), клубней (25,1 т/га) с выходом кормовых единиц 19,5 т/га.
На почвах Центральной Азии высокая солеустойчивость джугары (сорго) была отмечена ещё Д.Н. Прянишниковым [92].
Эффективность выращивания джугары и суданской травы при освоении пухлых солончаков была отмечена К. Калимбетовым [63]. По результатам фенологических наблюдений эти культуры показали устойчивость к почвенному засолению, дали нормальные всходы и высокий урожай (54,3 т/га).
Многие хозяйства Прикаспийской низменности (с 1962 года) осваивали сильнозасоленные почвы, возделывая на них сорго [61]. На среднезасоленных почвах, при поливе урожайность сахарного сорго составляло 35,0 т/га зеленой массы, на сильнозасоленных -9,0 т/га.
В исследованиях А.О. Мамалаевой [82] изучен фитомелиоративный потенциал сахарного сорго к слабо и сильнозасоленной лугово-каштановой почве, урожайность зеленой массы которого, соответственно составила 33 и 51 т/га, вынос солей из почвы составил от 55 до 133 кг/га. При этом происходило обогащение почвы органическим веществом.
Высокая солеустойчивость и урожайность выявлена у местных и различных сортообразцов африканского просо и сорго на засоленных орошаемых землях Согдийской области, при использовании на орошение минерализованных коллекторных вод (1,5-2 г/л). Урожай биомассы лучших сортов просо и сорго, составил соответственно 88, 0 и 57,6 т/га [129].
Урожайность зеленой массы сорго в дельтовой зоне реки Волги в зависимости от степени засоления почвы хлор ионом показала следующие результаты: при слабой засоленности (0,012 %) – 105,0 т/га, средней засоленности (0,037 %) – 73,3 т/га, а при засолении (0,063 %) – 44,3 т/га [116].
Таким образом, исследованиями вышеуказанных авторов отмечена эффективность возделывания кормовых культур, в том числе люцерны и сорго, как один из способов уменьшения засоленности почвы.
Вопрос внесения удобрений под сельскохозяйственные культуры на засоленных почвах без их мелиорации, а также на фоне мелиорации в условиях Таджикистана - слабо изучен. Ввиду значительного удельного веса этих земель в орошаемых районах, данный вопрос приобретает большое значение. Мнения о потребности во внесении минеральных удобрений на засоленных почвах разные. Некоторые исследователи к этому вопросу относятся отрицательно [16], и лишь при применении современной агротехники и мелиорации это становится актуальным [115; 54].
Разработанные меры борьбы с засолением почв сводятся в основном, к их промывке на основе хорошо действующих коллекторов. В результате промывок почва сильно истощается, ибо вместе с вредными солями вымываются и питательные вещества. Исследования И.М. Липкинда [79], проведенные по данному вопросу в Вахшской почвенно-мелиоративной станции показали, что после промывки нормой 4000 м3/га, внесенный аммиак в количестве 56 г/м2, содержал только 11,5 г. Результаты анализов по определению подвижного фосфора до и после промывок показали, что частичное вымывание фосфора происходило на глубину не более 35 см. Калий в засоленных почвах при промывке вымывался до глубины 50 см.
Следовательно, промывка засоленных почв наряду с большой эффективностью по улучшению их использования, вызывает ряд таких отрицательных процессов [16], как вымывание питательных веществ из верхнего корнеобитае-мого слоя, загрязнение водоемов и подъем уровня грунтовых вод.
Таким образом, удаление солей без промывки на основе выращивания со-леустойчивых кормовых культур при применении минеральных удобрений является экономически выгодным, особенно в условиях дефицита воды.
Засоленные почвы относятся к слабоокультуренным почвам и в целях повышения и поддержания плодородия таких почв необходимо применять минеральные и органические удобрения. По мнению А.А. Шахова [123] возделываемые в условиях сильнозасоленных почв сельскохозяйственные культуры испытывают недостаток питательных веществ, особенно фосфора, что в дальнейшем влияет на количество и качество урожая. Поэтому для повышения соле-устойчивости культивируемых на таких почвах растений и получения высокого их урожая необходимо регулирование режима минерального питания.
Как показали работы В.А. Ковды [73] В.А. Ковды и Л.Я. Мамаевой [72] избыток легкорастворимых солей в почве отрицательно действует на поступление минеральных веществ в растение. По мнению этих исследователей, растение помимо солевого отравления, испытывает и голодание в отношении необходимых питательных веществ. Необходимо отметить, что в литературе много сведений о применении удобрений на засоленных почвах, большинство которых относятся к исследованиям культуры хлопчатника.
Характеристика изучаемых сортов люцерны и сорго
Для широкого внедрения и создания производственных посевов наиболее перспективными оказались сортообразцы люцерны - Эврика и Скиптер, которые обладают высокой продуктивностью, хорошей морозостойкостью и скороспелостью.
Сорта Вахшская-233 и Вахшская-300 выведены на Вахшской зональной сельскохозяйственной станции и рекомендуются как более скороспелые и высокопродуктивные. Эти сорта по своим хозяйственно-биологическим особенностям более соответствуют природно-климатическим условиям Таджикистана.
Sugar grase – сахарное сорго, один из самых скороспелых, высокорослых, тонкостебельных и сильно кустистых сортов. Урожайность листостебельной массы 113,0 т/га и сухих веществ 25 т/га. Продолжительность вегетации 85-115 дней. Высота растений 200-290 см. Это сочностебельный сорт с содержанием сока 84-91 %. Содержание сахара в соке 19-22 %. Сорт засухоустойчив, жаро- и солевынослив, устойчив к полеганию. Важной биологической особенностью сорта является, способность его расти и развиваться при высоких температурах и при минимальных запасах влаги.
Speed feed- сахаристое, техническое сорго. Растение скороспелое высокорослое, тонкостебельное. Продолжительность вегетации 105-136 дней. Зеленая биомасса составляет 97,0 т/га, сухая биомасса 16 т/га.
Сорта ICSV-745 и ICSV-172 позднеспелые. Продолжительность вегетации 96-110 дней. Урожайность листостебельной массы 58 т/га, сухая биомасса 12 т/га.
Агротехника основана на знании биологии выращиваемой культуры, ее требований к обработке почвы, урожайности в различных природно климатических зонах и влияния на продуктивность земель. Применение правильной агротехники улучшает питательный режим культурных растений, снижая вредность солей, что особенно необходимо в условиях засоленных почв. Это подтверждается литературными данными. Так, на слабо и среднеза-соленных почвах по сульфатному типу, совхоза «Малик» в Голодной степи при соблюдении хорошей агротехники и ведении хлопково-люцернового севооборота заметно снижалось вредное действие солей. При этом урожайность хлопчатника повышалась почти в 2 раза, по сравнению с применением низкой агротехники на той же по степени засоления почве [64].
Агротехника люцерны. После проведения планировки в первом году на опытном участке, где предусматривался сев люцерны, зяблевая вспашка была произведена в ноябре месяце на глубину 28-35см. Предварительно были внесены фосфорно-калийные удобрения в расчете на 3 года выращивания. Предпосевная обработка почвы (весна) заключалась в двукратном бороновании в 2 следа. Посев люцерны проведен 31 марта 2008 года из расчета 12 кг/га семян. Необходимо отметить, что в первом году исследований люцерна была посеяна совместно с ячменем. Однако растения ячменя плохо развивались и имели карликовый рост, т.е. эта культура оказалась не устойчива к содержанию солей в почве и поливу маргинальными водами. Одновременно с посевом были даны азотные удобрения (30 кг/га). После посева произведен вызывной полив нормой 800 м3/га. Для разрушения почвенной корки до появления всходов было проведено боронование легкими зубчатыми боронами. До первого укоса люцерне дали 3 полива. За период вегетации были даны 6 поливов (01.IV, 14.IV, 20.IV, 23.V, 16.VI, 04.VII) по 600-800 м3/га. Прополки были проведены по мере появления сорняков (вручную). На опытном участке основным злостным сорняком был свинорой (аджирик), которого пропалывали вручную, кетменем.
Уборка зеленой массы была проведена в фазу бутонизации и начало цветения, сплошным способом вручную. В первый год были получены 2 укоса, в последующие три.
Уход за посевами 2 –го и 3-го года жизни люцерны заключался в проведении ранневесеннего и послеукосного боронования. Сроки проведения агротехнических мероприятий подробно описаны в приложении 1. Агротехника сорго. Вспашка зяби под культуру сорго была проведена 10 ноября. Предварительно были внесены фосфорно-калийные удобрения. Предпосевная подготовка почвы, заключалась в проведении чизелевания и ранневе-сеннего боронования. Перед посевом поле выравнивалось (молованием). Посев был проведен в первом году 10 апреля, во втором 11 апреля. В третьем году из-за затяжных дождей срок посева был отодвинут до первой декады мая (5 мая). Расстояние в междурядьях составило 45 см, между растениями 10 см. Норма высева на зеленый корм составила 15 кг/га. В период посева даны азотные удобрения в половинной норме. После посева произведен полив нормой 500 м3/га. Количество поливов за вегетационный период составило 5-6, в зависимости от потребности растений. Подкормка азотом была дана в фазу 3-4 листа.
Сроки агротехнических мероприятий под сорго приводятся в приложении 2. Агротехнические мероприятия под сорго несколько отличаются от люцерны, поскольку биологические особенности этих культур различны. Люцерна растет очень медленно и в первый год её жизни интенсивно растет подземная масса. У культуры сорго интенсивный рост начинается в фазу кущения. Продолжительность периода от всходов до бутонизации у культуры люцерны гораздо меньше по сравнению с сорго. Водный и питательный режимы этих культур также различны. Сорго имеет растянутый период потребления питательных веществ, основная часть которых используется во вторую половину вегетации, т. е. в период усиленного роста надземной массы.
Обеспеченность элементами питания особенно фосфорными удобрениями в начале вегетации люцерны является фактором лучшего роста ее корневой системы. По сравнению с люцерной сорго переносит дефицит влаги, поскольку эта засухоустойчивая культура и поливная норма ее может быть меньше, чем для люцерны.
Использование маргинальных вод для полива засоленных почв
Основными параметрами приживаемости растений на засоленных почвах является их густота стояния на 1 м2. Количество растений люцерны на 1м2 по годам исследований приводятся в таблице 20.
В первом году использования травостоя густота стояния на удобренных вариантах колебалась в пределах от 110,7 до 187,6 шт/м2. Это обеспечивало получение на гектаре 1,1-1,8 млн. растений люцерны. На контрольном варианте количество растений на 1м2 составило 75,2 штук, а на гектаре 0,7 млн. растений, что в два раза меньше чем на удобренных вариантах. На второй год жизни число растений сокращается и на удобренных вариантах варьирует в пределах 66,8-130,6 шт/м2, и на контроле 46,5 шт/м2, К третьему году густота стояния растений люцерны на удобренных вариантах сохраняется в пределах 40,8-100,6 шт/м2, на контроле 38,6 шт/м2. Эти показатели свидетельствуют, что по годам исследований идет тенденция уменьшения густоты растений люцерны, о чем свидетельствуют показатели выпада растений в процентах. В конце второго года выпад растений люцерны в зависимости от вариантов варьировал в пределах 12,8-48,5 %, в третьем 9-39%.
Наиболее высокий рост имели сорта Эврика (68,6 см) и Кизилкесекская (54,2 см). Растения на контроле были ниже ростом (24,8 см). Наибольшая высота растений отмечалась во втором году, видимо погодные условия этого года, а также последействие фосфорных удобрений наиболее благоприятно повлияли на величину роста растений люцерны. Здесь отмечается ощутимая разница по сравнению с контрольным вариантом Вахшская-233, которая составляет 41,3- 42,9 см. Таблица 21. Высота растений люцерны по укосам и годам, см
На рисунке 17 показана средняя высота различных сортов люцерны в фазу бутонизации начало цветения. Наибольший рост растений имел сорт Кизилкесекская – 77 см, Эврика и Скиптер имели почти одинаковый рост, разница с растениями контрольного варианта составила 27 см. Местный сорт Вахшская-300 занял промежуточное положение между вышеуказанными сортами, средняя высота его составила 66,7 см. С повышением норм фосфорных удобрений происходит увеличение показателя линейного роста растений.
Как было отмечено выше, фосфорные удобрения на фоне азотно-калийных положительно влияли на рост растений, при этом увеличивалась плотность стеблестоя на 1 м2 (табл.22). Плотность стеблей у люцерны по укосам было следующим: в первом укосе у сорта Кизилкесекская 289,6-390,5, Вахшская-300 224,5-333,6, Эврика 322,3-423,5 и Скиптер 346,5-399,9 шт/м2, на контрольном сорте она составила 112,3 шт/м2. Во втором укосе плотность стеблей находилась в пределах, соответственно сортам (Кизилкесекская 261,0-362,0; Вахшская-300 189,5-347,5; Эврика 323,5-374,5; Скиптер 307,5-384,0 шт/м2). Наибольшее число стеблей в среднем за три года наблюдается у сорта Эврика на варианте фосфора 120 кг/га -385,4 шт/м2. Самый низкий показатель по данному признаку у сорта Вахшская-233 – 159,5 шт/м2 (ср. за 3 года).
На основании выше изложенного можно полагать, что с возрастом люцерны количество растений на 1 м2 уменьшается, а плотность стеблей имеет некоторую тенденцию к увеличению. В первом году стояния люцерны имелось около 1,1-1,8 млн. растений на гектар. Ко второму году это число уменьшилось до 0,6-1,3, к третьему году составила 0,4-1,0 млн. растений. Однако плотность стеблей люцерны по годам не снижается. Если, в первом году плотность стеблестоя колебалась в пределах от 128,2 (на контроле), а на удобренных вариантах – 332,0 шт/м2, в третьем году происходит увеличение этих показателей 174,7 (на контроле) 353,0 шт/м2 (на удобренных вариантов). Плотность стеблестоя повышалась независимо от удобренности вариантов, поскольку повышение наблюдалось и на контрольном варианте, что связано с способностью корневой шейки к вегетативному возобновлению. Таблица 22. Плотность стеблей люцерны по укосам и годам исследования, шт/м Сорт Норма удобрений 2008 2009 2010 в среднем за 3 года
Усредненные биометрические показатели по вариантам опыта отдельно по сортам приводятся в таблице 23. Наибольшие показатели роста и развития отмечается у сортов Кизилкесекская, Эврика и Скиптер. Сухая масса одного растения у данных сортов соответственно составляет – 6,73; 6,18; 6,23 граммов. Им соответсвует высокий выход сена (6,65; 7,20 и 6,73 т/га). У сортов Вахш-ская-233 и Вахшская-300 вес одного растения соответственно составляет 4,75 и 4,90 граммов. Наибольшей кустистостью характеризуется местный сорт Вахш-ская-300, количество побегов у которого составляет 3,6 шт.
Высота различных сортов сорго приводится на рисунке 18. Применение возрастающих норм азотных удобрений не всегда повышает высоту главного стебля сорго. При норме азота N180+фон дальнейшего увеличения роста растений у сортов IСSR-172, IСSV-745 и Sugar grase по сравнению с нормой фон+N120 не наблюдается. Однако для сорта Speed feed применение возрастающих норм азота приводит к росту главного стебля. Так, если в среднем за три года на варианте с применением одного фона высота данного сорта составила 165 см, на варианте N180+фон этот показатель достиг 201 см, т.е. растения повысились в среднем больше чем на 30 см. По сравнению с IСSR-172, IСSV-745, сорта Sugar grase и Speed feed являются высокорослыми растениями.
Влияние минеральных удобрений и орошение маргинальными водами на урожайность люцерны и сорго в условиях засоленных почв
В условиях засоленных почв при поливном земледелии Таджикистана удобрения являются важнейшим фактором повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Получение высокого урожая достигается благодаря подъему культуры земледелия и широкому применению минеральных удобрений. Эффективность применения удобрений зависит от конкретных условий. Решающее значение имеют природно-экономические факторы и уровень культуры земледелия на этих почвах.
В качестве основных показателей при расчетах экономической эффективности приняты: средняя реализационная цена кормовых культур (люцерна, сорго), стоимость удобрений, затраты по их транспортировке и внесению, проведению агротехнических мероприятий, размеры чистого дохода в расчете на 1 га. Доходы были высчитаны по реализационным ценам, складывавшиеся за последние годы.
Расчеты экономической эффективности по всем вариантам опыта подробно приводятся в приложении 28. По мере увеличения норм фосфорных удобрений применяемых под солеустойчивыми и местными сортами люцерны увеличивается и затраты на применение, однако чистый доход также увеличивается и покрывает все сделанные расходы.
Возделывание интродуцируемых солеустойчивых сортов люцерны на засоленных почвах Аштского массива Северного Таджикистана позволяет получить от 2754 до 3298 сомони условно-чистого дохода, что в 4-6 раз выгоднее выращивания местных сортов, условно чистый доход, которых составил 509-590 сомони. Таблица 34. Экономическая эффективность применения минеральных удобрений солеустойчивых сортов люцерны на засоленных почвах при орошении маргинальными водами (в среднем за 2008-2010 г)
Объем валовой продукции на 1 сомони произведенных затрат сомони/га 1,3 1,7 1,1 1,8 1,7 Экономически наиболее целесообразным является выращивание сорта Эврика и Скиптер, где было получено, соответственно, 3298 и 2830 сомони чистого дохода. Расчеты экономической эффективности на посевах кормового сорго (приложение 29) показали, что условно-чистый доход, от возрастающих норм азотных удобрений на засоленных почвах снижается, что связано с большими его затратами на закупку и применение. Так если, на варианте с применением азота 60 кг/га сорта ICSV – 172 условно чистый доход получен в размере 1904 сомо-ни, то на варианте с внесением 180 кг азота этого же сорта этот показатель снизился до 1183 сомони. Такая тенденция наблюдается для всех исследуемых сортов. В таблице 35 приводятся средние по вариантам для каждого сорта. При внесении малой нормы азота 60 кг/га в зависимости от вариантов опыта, можно получить от 1797 до 6239 сомони чистого дохода. Экономически выгодными сортами оказались Speed feed и Sugar grase, условно-чистый доход которых, соответственно, составил 5429 и 5968 сомони.
Технологические приемы, применяемые при производстве сельскохозяйственной продукции должны быть экономически прибыльными и энергетически менее затратными. Экономическая и энергетическая эффективность имеют большое значение, однако по сравнению с экономической эффективностью, когда стоимостные показатели при сельскохозяйственном производстве оцениваются краткосрочно, энергетическая эффективность дает возможность объективно и долгосрочно определить применение тех или иных технологических приемов. Суть энергетической эффективности заключается в выражении количественных показателей в энергетическом выражении – джоулях.
Расчеты энергетической эффективности на посевах люцерны (табл. 36) показывают, что при применении возрастающих норм фосфорных удобрений повышаются энергетические затраты в мегаджоулях. Наибольшие показатели энергетических затрат наблюдается при внесении Фон+Р150. Эти показатели для всех сортов люцерны составляют 4743 МДж, где биоэнергетический КПД по сортам находится в пределах 5,9-9,9 единиц. Таким образом, с повышением норм фосфорных удобрений повышается и энергоотдача, т.е. с энергетической точки зрения выращивание интродуцируемых сортов люцерны в условиях засоленных почв при применении возрастающих норм фосфорных удобрений является эффективными, так как биоэнергетический КПД превышает единицу.