Приемы повышения продуктивности многолетних трав и их влияние на плодородие почв в условиях Нижнего Поволжья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.01, доктор сельскохозяйственных наук Киричкова, Ирина Владимировна

• Киричкова, Ирина Владимировна
• доктор сельскохозяйственных наук
• 2009

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Киричкова, Ирина Владимировна

Введение

1. Влияние многолетних трав на воспроизводство и регулирование плодородия почв в различных почвенно-климатических зонах.

1.1. Роль многолетних трав в регулировании плодородия почв в полевых севооборотах.

1.2. Эффективность использования соломы в качестве органического удобрения на различных типах почв.

2. Комплексная оценка агроклиматических и почвенных ресурсов Нижнего Поволжья.

2.1. Радиационные и агроклиматические ресурсы Нижнего Поволжья и их оценка в жизненном цикле сельскохозяйственных культур.

2.2 Характеристика почв зоны исследований.

3. Программа и задачи исследований.

3.1 Цель и задачи исследований, схема опытов, методика исследований.

3.2 Объекты исследований и агротехника в опытах.

4. Влияние навоза и соломы на рост, развитие, урожайность и агрофизические показатели светло-каштановых почв в условиях орошения.

4.1. Влияние органического материала на рост и развитие люцерны в условиях орошения по годам жизни.

4.2 Водопотребление и его слагаемые в посевах люцерны по годам жизни.

4.3 Влияние органического материала на урожайность зелёной массы люцерны по годам жизни.

4.4 Влияние органического материала на агрофизические показатели светло-каштановых почв в посевах люцерны по годам жизни.

4.5 Микробиологическая активность и токсичность почвы в посевах люцерны по годам жизни.

4.6 Влияние органического материала на накопление пожнивно-корневых остатков и восполнение гумуса в посевах люцерны разных лет жизни при орошении

4.7 Питательный режим почвы в посевах люцерны при применении навоза и соломы.

4.8 Последействие пласта люцерны на урожайность последующих культур в севообороте.

5. Особенности роста и развития многолетних трав по годам жизни и оценка влияния длительности их возделывания на почвенное плодородие чернозёмов.

5.1. Особенности роста, развития и продуктивность многолетних трав первого года жизни.

5.2. Продуктивность многолетних трав первого года жизни в зависимости от способа посева и удобрений.

5.3. Особенности роста и развития многолетних трав во второй и последующие годы.

5.4. Фотосинтетическая продуктивность сеянных агрофитоценозов многолетних трав во второй и последующие годы. 178 5.5 Продуктивность и питательная ценность многолетних трав во второй и последующие годы.

5.6. Изменение агрофизических свойств почвы под посевами многолетних трав в зависимости от видового состава и продолжительности использования.

5.6.1. Влияние продолжительности использования и видового состава многолетних трав на плотность сложения поч

5.6.2. Структурное строение пахотного слоя почвы под многолетними травами по годам жизни.

5.6.3. Общая пористость и пористость аэрации в посевах многолетних трав по годам жизни.

5.7 Влияние продолжительности использования травостоя многолетних трав на накопление органического вещества в почве.

6. Эффективность биологического и минерального азота при возделывании многолетних бобовых трав.

6.1 Формирование ризобиального аппарата у люцерны и эспарцета разных лет жизни в зависимости от условий питания.

6.2 Размеры биологической фиксации молекулярного азота посевами люцерны и эспарцета по годам жизни в зависимости от условий питания.

6.3 Микробиологическая активность почвы в посевах многолетних трав в зависимости от возраста и удобрений.

6.4 Влияние последействия пласта многолетних трав на урожайность последующих культур севооборота.

7. Влияние способов обработки почвы на рост, развитие и продуктивность многолетних трав в богарных условиях на черноземных почвах

7.1 Полевая всхожесть и сохранность растений в зависимости от технологий обработки почвы.

7.2 Влияние способов обработки почвы на плотность стеблестоя многолетних трав по годам жизни.

7.3 Засорённость травостоев многолетних трав в зависимости от способов обработки почвы.

7.4 Влагообеспеченность в посевах многолетних трав по годам жизни в зависимости от способов обработки почвы.

7.5 Продуктивность многолетних трав по годам жизни в зависимости от способов обработки почвы.

8. Влияние продолжительности использования многолетних трав на содержание тяжёлых металлов

8.1 Тяжёлые металлы в почвах и растениях в условиях техногенеза и их экологическая роль.

8.2 Влияние условий произрастания на аккумуляцию тяжёлых металлов в посевах многолетних трав.

9. Биоэнергетическая и экономическая эффективность возделывания многолетних трав на светло-каштановых и чернозёмных почвах Нижнего Повол

9.1 Биоэнергетическая и экономическая эффективность применения органических удобрений под люцерну в условиях орошения.

9.2 Биоэнергетическая и экономическая эффективность возделывания многолетних трав в богаре в зоне южных чернозёмов Нижнего Поволжья.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Приемы повышения продуктивности многолетних трав и их влияние на плодородие почв в условиях Нижнего Поволжья»

Несмотря на то, что за последнее десятилетие площади орошаемых земель уменьшились, проблема сохранения и повышения плодородия орошаемых земель остаётся наиболее актуальной.

В орошаемом земледелии наиболее полно проявились негативные явления. Практически на всех орошаемых системах региона отмечена прогрессирующая дегумификация зональных почв. За последние 30 лет потери гумуса в чернозёмах, тёмно-каштановых, каштановых и светло-каштановых почвах Волгоградской области составили от 0,2 до 0,8% и гумусовое состояние многих почв оценивается как критическое (Филин В.И., Оконов М.М., 2004). Для орошаемых земель характерны водная, в том числе ирригационная и ветровая эрозия, переуплотнение и вторичное засоление в результате подъёма уровня грунтовых вод, ухудшение питательного режима и агрофизических свойств почвы.

Решение указанных проблем должно основываться на разработке адаптивно-ландшафтного земледелия в условиях многоукладного сельского хозяйства. Поскольку все элементы системы земледелия (севооборот, обработка почвы, удобрения и др.) оказывают определённое влияние на биологические, агрофизические и агрохимические свойства почвы, поэтому необходим системный подход и к управлению почвенным плодородием. Зональные и региональные системы почвозащитного земледелия должны быть направлены на рациональное использование земельных ресурсов, расширение воспроизводства почвенного плодородия и повышение урожайности возделываемых на пашне сельскохозяйственных культур.

В Волгоградской области произошло резкое снижение поголовья, которое в сравнении с 1990 годом в настоящее время по КРС сократилось в 14,0 раз, в том числе коров в 11,5 , свиней в 7,2 овец и коз в 12,2 раза . В связи с этим, в -степных условиях засушливого Нижнего Поволжья при острейшем дефиците навоза возникает необходимость более полного использования других источников пополнения почв органикой для воспроизводства плодородия и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Значительному обогащению почвы органическим веществом может способствовать, как показали исследования, возделывание многолетних трав, внесение навоза и применение соломы. Результаты проведённых нами научных исследований и производственный опыт показывают, что за счёт оптимальной структуры посевов многолетних бобовых трав в одновидовых и смешанных посевах можно приостановить дегумификацию почв, улучшить физические, физико-химические и микробиологические свойства почвы. Значительному обогащению почвы органическим веществом способствует внесение соломы зерновых культур путём заделки её в почву. Это доступный, экологически чистый и дешёвый источник пополнения почв органическим веществом. В степных условиях Нижнего Поволжья пополнение биогенных элементов в почве за счёт внесения соломы позволяет поддерживать почву в жизнеспособном, биологически активном состоянии.

Эффективно применение соломы и как защитного средства на полях, подверженных эрозии, особенно с заделкой её в верхний слой почвы. Положительное влияние, как показали наши исследования, проявляется при применение соломы на солонцовых комплексных почвах в условиях орошения.

В последние годы в научных исследованиях особое внимание уделяется биологизации земледелия, так как применение минеральных удобрений значительно сократилось по причине их дороговизны и отсутствия в хозяйствах финансовых средств.

В современных условиях при адаптивно-ландшафтном земледелии воспроизводство гумуса в почвах требует самых минимальных затрат. Базовым условием реализации данного принципа, как указывает В.И. Филин (2001), является сбалансированность минерализации и гумификации органического вещества в почве. Достигается такое уравновешенное состояние при оптимизации соотношения гумуса и негумифицированного органического вещества за счёт непрерывного поступления в почву достаточного количества свежего органического вещества. Для повышения коэффициентов гумуфикации свежего органического вещества в почве предусматривается оптимизация в нём отношения C:N

В данной ситуации особую значимость приобретают исследования по изучению влияния многолетних трав на плодородие, агрофизические свойства почвы и урожайность зерновых и кормовых культур в последействии их пласта.

Среди проблем отечественного сельскохозяйственного производства также актуальным остается производство кормов. Основным источником получения разнообразных кормов в Нижнем Поволжье является полевое кормопроизводство. Кормопроизводство в современных условиях имеет решающее значение не только в создании прочной кормовой базы для животноводства, но и оказывает большое влияние на всю отрасль растениеводства в стране. Важное значение приобретает организация адаптивного кормопроизводства на основе создания высокопродуктивных агрофитоценозов путем подбора культур, которые наиболее полно используют биоклиматические условия зоны.

В Нижнем Поволжье подобных исследований проведено крайне недостаточно и изучение этого вопроса имеет важное научное и производственное значение. Из экспериментальных данных заслуживают внимания исследования Г.А. Медведева (1982,1989); В.П. Зволинского (1992); В.М. Жидкова (1990); A.M. Гаврилова (1997); В.Н. Чурзина (1990); В.Н. Чурзина, Г.С. Егоровой, C.B. Хусаинова (2001); Т.Н. Дроновой (1995, 2000, 2003); Д.В. Шульги (2001); В.И. Филина, М.М. Оконова (2004); Д.В. Гордеева (2005); Е.Ю. Гу-зенко (2006); Г.С. Егоровой, A.A. Околеловой, О.С. Безугловой (2007); и др.

Испытание большого набора многолетних трав показало, что все культуры (люцерна, эспарцет, клевер, козлятник, кострец безостый, донники) обладают не только высокой продуктивностью, но и оказывают положительное влияние на почвенное плодородие, агрофизические и водно-физические свойства почвы.

До последнего времени, ведущей кормовой культурой из многолетних бобовых трав была люцерна, её продуктивность может достигать до 80 — 100 т/га зелёной массы или до 20,0 т/га сена (Г.А. Медведев, 1989; В.Н. Чурзин, 1990; Т.Н. Дронова, 1995,, 2004, 2007; Г.С. Егорова, 1999; И.П. Кружилин, В.Н. Часовских, 1999; Г.А. Медведев, В.М. Иванов, В.Н. Чурзин и др., 2000; Е.П. Боровой, 1999; A.B. Смыков, 2005 и др.). Полевое травосеяние было и остаётся гарантом устойчивости отрасли кормопроизводства, сохранения и повышения плодородия почв.

Основными направлениями развития кормопроизводства на период до 2010 г., в свете решений национального проекта «Развитие АПК», предусматривается увеличение площадей многолетних трав до 20 — 21 млн., в том числе на орошении - до 5. 6 млн. гектаров.

Цель работы заключалась в разработке приемов возделывания многолетних трав, обеспечивающих получение устойчивых урожаев на орошаемых и неорошаемых землях, исследовании направленности почвенных процессов при применении органических удобрений и соломы, способствующих повышению почвенного плодородия и изменению агрофизических свойств почвы в зоне светло-каштановых и черноземных почв Нижнего Поволжья.

В задачу исследований входило:

-определить эффективность влияния различных обработок почвы на рост , развитие и продуктивность многолетних трав на южном черноземе;

- изучить особенности роста и развития многолетних трав при различных уровнях питания на светло-каштановых почвах в условиях орошения и на южном черноземе в условиях богары;

- изучить направленность почвенных процессов под воздействием многолетних трав на светло-каштановых и чернозёмных почвах;

- выявить продуктивность многолетних трав в зависимости от уровня минерального питания и поступления в почву органического материала;

- исследовать влияние органического материала на активность симбио-тической азотфиксации, микробиологическую активность почвы на посевах многолетних бобовых трав;

-изучить влияние многолетних трав на накопление корневой массы и элементов питания в пахотном слое почвы и агрофизические свойства южного чернозема;

-определить трансформацию ботанического состава многолетних трав в смешанных посевах в зависимости от продолжительности использования травостоев;

- установить влияние многолетних трав на урожайность и качество продукции последующих культур;

- провести оценку содержания тяжёлых металлов в системе почва — растение в зависимости от видового состава и продолжительности использования травостоев;

- дать экономическую и энергетическую оценку возделывания многолетних трав на различных типах почв в зависимости от изучаемых приёмов агротехники.

Научная новизна исследований.

Впервые изучена эффективность различных обработок почвы под многолетние травы на южном черноземе.

Выявлена положительная роль многолетних трав и применения органического материала на изменение направленности почвенных процессов в севооборотах с многолетними травами.

Изучено действие уровня питания на рост, развитие и продуктивность многолетних трав, а также выявлена зависимость качества продукции последующих культур севооборота от урожайности многолетних трав в различных почвенно-климатических зонах Нижнего Поволжья.

Выявлена эффективность биологического и минерального азота при возделывании многолетних бобовых трав (люцерны, эспарцета) в различных почвенно-климатических зонах Нижнего Поволжья в богарном и орошаемом земледелии.

Проведена оценка содержания тяжёлых металлов в системе почва — растение в зависимости от видового состава и продолжительности использования травостоев;

В результате многолетних исследований с учетом агроклиматических ресурсов региона и биологических особенностей растений разработаны теоретические и практические основы формирования высокопродуктивных аг-рофитоценозов многолетних трав.

Дана экономическая и энергетическая оценка возделывания многолетних трав на различных почвах в зависимости от изучаемых приёмов агротехники.

Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии по целевой комплексной научно-технической программе № 78081355.

Диссертационная работа выполнена в ВГСХА на основе исследований автора в 1992 - 2007 годах по материалам полевых и лабораторных опытов и наблюдений, проведённых самостоятельно и под руководством академика A.M. Гаврилова и консультаций профессоров М.П. Лобанова, Е.А. Литвинова. Доля личного участия автора в выборе направления научных исследований, разработке схемы и методики проведения опытов, получении и обработке научной информации, написании и апробации полученных результатов составляет более 80%. В проведении исследований принимали участие студенты ВГСХА. Выражаю глубокую признательность и благодарность администрации академии за создание благоприятных условий для проведения исследований, написания и оформлении диссертации.

Заключение диссертации по теме «Общее земледелие», Киричкова, Ирина Владимировна

ВЫВОДЫ

1. В Нижнем Поволжье увеличить производство высококачествен-• ных кормов сбалансированных по белку можно за счёт расширения посевов люцерны при орошении, а в богарных условиях на южных чернозёмах за счёт возделывания люцерны, эспарцета и костреца безостого.

Высокая продуктивность агрофитоценозов многолетних трав определяется их видовым составом, уровнем питания и почвенно-климатическими условиями возделывания.

2. Радиационные и тепловые ресурсы подзоны светло-каштановых почв Волго-Донского междуречья вполне достаточны для формирования в подпокровном посеве орошаемой люцерны в первый год пользования 3-х укосов с урожаем зелёной массы 40 — 67 т/га, 4-х укосов на посевах второго года с урожаем 60,0 - 80 т/га. В посевах 3-го года урожайность зелёной массы снижается до 53,0 т/га.

3. Полевая всхожесть люцерны под покровом зерновых культур при орошении, как и полнота всходов, могут колебаться в значительных пределах и зависят от влажности верхнего слоя, температуры почвы, погодных условий в период посев-всходы и вариантов опыта. Так, в 1992 году полнота всходов по вариантам составила от 52,4% при внесении 10 т/га соломы до 61,7 % с использованием 60 т/га навоза при сумме осадков за этот период 27,3 мм.

Снижение количества выпавших осадков в 1994 г. до 1,3 мм за указанный период значительно снизило и полевую всхожесть, которая составила от 42,3 % (солома - 10 т/га) до 50,5 % (навоз - 60 т/га). Полнота всходов также всецело зависела от сложившихся условий тепло- и влагообеспеченности, а также от видов и доз вносимых органических удобрений.

Максимальный показатель 59,2 % получен на варианте с внесением 60 т/га навоза и 57,1 - навоз 60 т/га + солома 10 т/га. На контрольном варианте (без удобрений) этот показатель составил 56,6 %, наименьшая полнота всходов получена на варианте с внесением 10 т/га соломы.

4. Режим использования люцерны первого года жизни оказывает определяющее влияние на сохранность растений. Так, проведение укоса покровной культуры в оптимальные сроки (фаза вымётывания) обеспечивало сохранность люцерны после укоса овса в 1992 году по вариантам опыта от 83,4 % (навоз - 60 т/га + солома - 10 т/га) до 80,5 % на варианте - (солома - 10 т/га), в 1993 году сохранность составила от 80,6 % до 82,5 %. В 1994 году более высокая изреженность люцерны (22,1 %) отмечалась на варианте внесения соломы. После уборки покровной культуры проводили два укоса в фазу начала цветения люцерны. Сохранность люцерны при таком режиме использования была высокой. Так, сохранность к полным всходам за вегетацию по годам исследований на контроле составила от 68,5 до 73,1 %, на варианте солома - 10 т/га от 70,2 до 74,2 %, при внесении навоза 60 т/га от 71,3 до 74,3 %, на варианте их совместного внесения сохранность за вегетацию к полным всходам достигала 71,6 — 74,5 %.

5. Суммарное водопотребление люцерны изменялось по годам жизни в соответствии- с режимом орошения- и метеоусловиями вегетационного периода.

Для поддержания предполивного порога влажности почвы на уровне 75-80 % НВ требуется проведение 10-11 вегетационных поливов о в год с оросительной нормой 5317-5850 м /га.

В годы исследований величина эвапотранспирации в посевах люо церны первого года жизни составила в среднем 8135 м /га, изменяясь от 7559 м3/га (1993 год) до 8727 м3/га (1994 год). Наибольшую долю в суммарном водопотреблении люцерны первого года пользования имела оросительная вода — 65,4 %, в среднем за годы исследований, изменяясь от 53,9 % (1994 год) до 80,7 % (1993 год).

В посевах люцерны второго года жизни суммарное испарение во все годы жизни было выше и составило в среднем за три года - 8316 м3/га, изменяясь от 7902 м3/га в 1995 году до 9065 м3/га - в 1994 году. Доля оросительной воды в суммарном водопотреблении достигала в среднем за три года - 71,0 %, при колебаниях от 56,3 %, до 80,2 %. Расход влаги из почвы изменялся от 5,8 до 8,0 %.

В посевах люцерны третьего года жизни при проведении трёх укосов суммарное водопотребление изменялось от 5865 мЗ/га до 7762 мЗ/га, при среднем значении 6813 м /га. Доля оросительной воды при трёх укосах снижалась до 48,6 - 64,8 %, а расход влаги из почвы увеличился с 6,8 до 13,4 %.

6. В среднем за три года органические удобрения оказывали заметное влияние на урожай зеленой массы люцерны по годам использования.

Так, на контроле (без удобрений) в посевах люцерны первого года жизни было получено в сумме за 3 укоса'43,6 т/га зелёной массы, а-при внесении навоза (60 т/га) — 57,0 т/га. При этом следует отметить, что урожай зелёной массы по укосам- очень резко колебался. Например, на варианте без удобрений за первый- укос в среднем было получено 26,8 т/га зелёной массы, а во второй и-третий укосы — соответственно, 8,1 и 8,7 т/га. При внесении 10 т/га соломы эти показатели составили: 25,5 т/га - в первый укос; 7,8 т/га — во второй, укос; 8,7 т/га — в третий укос. Навоз в дозе 60 т/га повышал продуктивность до 35,1; 11,0 и 10,9 т/га, соответственно, в первый, второй и третий укосы. Максимальная продуктивность была получена при совместном внесении навоза и соломы - 61,8 т/га и распределялась по укосам следующим образом: 1 укос — 37,4 т/га, 2-й - 12,1 т/га, 3-й - 12,3 т/га.

7. При прогрессирующей дегумификации зональных почв (потери гумуса за последние 30 лет составили от 0,2 до 0,8 %) сохранение, поддержание и воспроизводство эффективного и потенциального плодородия почв возможно лишь за счет пополнения ресурсов органического вещества не только навоза, но и сидератов, растительных остатков возделываемых культур и особенно многолетних трав, которые по воздействию на плодородие почв и урожайность превосходят навоз.

8. Применение органического материала под люцерну в орошении способствует улучшению агрофизических свойств почвы в посевах на протяжении трёх лет пользования.

Наибольшее положительное влияние на величину плотности почвы оказывало внесение навоза 60 т/га -ь солома 10 т/га. По всем годам жизни отмечается увеличение плотности сложения к концу вегетации и её разуплотнение к периоду начала весеннего отрастания.

В посевах третьего года жизни плотность сложения в слое 00,30 м по вариантам опыта весной изменялась от 1,30 т/м на контроле, до 1,27 т/м на варианте совместного внесения навоза и соломы, с увел личением к концу вегетации соответственно до 1,34-1,30 т/м .

9. Применение органического материала увеличивает общую пористость в посевах первого года в пахотном слое до 54,2 %, при соотношении капиллярной пористости и некапиллярной — 1,8, на контроле — 2,4. В посевах второго года в слое 0-0,30 м общая пористость составила 54,0 %, капиллярная - 36,1 %, соотношение капиллярной и некапиллярной пористости повышалось до 2,0, при 46,3 % и 33,3 % на контроле.

Установленные закономерности изменения показателей пористости под влиянием органического материала характерны и для третьего года жизни (52,7 %, 36,5 %, 2,2 %), при 46,1 %; 32,3 % и 2,3 % на контроле.

10. Органические удобрения являются главным фактором, определяющим микробиологические свойства орошаемых светло-каштановых почв. Биологическая активность почвы была максимальной в посевах второго года и достигала в среднем 412 мкг/г полотна на варианте навоз + солома. Наиболее высокая токсичность почвы характерна для посевов первого года при внесении соломы (10 т/га) и достигала 54 усл. ед.

11. Положительное влияние люцерны на последующие культуры обусловлено обеспечением почвы органическим веществом, улучшением водно-физических свойств почвы и накоплением азота.

Так, прибавка урожая зерна озимой пшеницы на варианте последействия применения навоза с соломой по отношению к контролю составила по пласту двух лет 0,78 т/га, по пласту трёх лет - 0,71 т/га и позволяет получать высококачественное зерно без применения азотных удобрений. По оценке использования пласта люцерны в последействии на качественные характеристики зерна озимой пшеницы сорта Донщина в условиях орошения существенных различий не выявлено.

12. Положительное влияние разновозрастного пласта люцерны проявилось и в опыте с кукурузой (гибрид Молдавский 291 АМВ).

Так, урожайность кукурузы на контроле по* пласту люцерны второго года достигала 5,77 т/га, по пласту люцерны третьего года -6,10 т/га. Высоко также в последействии внесение навоза 60 т/га, где прибавка урожайности кукурузы составляла 2,01 и 1,72 т/га или 34,8 и 28,2 % к контролю.

Более высокая прибавка урожая кукурузы отмечалась на варианте последействия совместного применения навоза и соломы, где она составила - 2,14 т/га по пласту люцерны второго года и 2,30 т/га по пласту люцерны третьего года. По отношению к контролю величина прибавки составила 37,1-37,7 %.

13. В богарном земледелии в зоне южных чернозёмов эффективны посевы многолетних трав (люцерна, эспарцет, кострец безостый). Предпосылкой создания высокопродуктивных травостоев многолетних трав в богарных условиях является формирование оптимальной плотности стеблестоя, которая во многом определяется способом посева, биологическими особенностями культуры и условиями влагообеспеченности. Полнота всходов у люцерны составила от 42,3 до 47,1 %, эспарцета от 46,7 до 56,8 %, костреца безостого от 48,9 до 55,1 %. В травосмеси (люцерна + эспарцет + кострец) полнота всходов изменялась незначительно.

Показатели сохранности многолетних трав первого года более низкими были у люцерны (69,0-75,1 %), при 72,7-79,3 % у эспарцета и 79,5-85,7 % у костреца безостого.

14. Целесообразность подпокровных посевов определяется получением полноценного укоса покровной культуры, что увеличивает продуктивность посевов первого года, а также снижает засорённость травостоя в посевах первого года.

Максимальная продуктивность у люцерны по выходу кормовых единиц (3,65 т/га) и протеина (0,57 т/га) характерна для травостоев третьего года, у эспарцета - 3,08 т/га корм. ед. и 0,48 т/га протеина для травостоев второго года, у костреца безостого — 3,36 т/га корм. ед. и 0,39 т/га протеина для травостоев третьего года. В травосмеси (люцерна + эспарцет + кострец) выход кормовых единиц более высоким — 3,24 т/га и протеина 0,47 т/га был на травостоях третьего года жизни (пользования).

15. Положительное влияние многолетних трав проявляется в улучшении агрофизических показателей почвы (плотности сложения, структуры, пористости) и в накоплении органического вещества (до 4,40 т/га в слое 0-0,30 м) и восполнении гумуса за счет корневых и пожнивных остатков. Проведённый расчёт количества гумуса в корневых и пожнивных остатках в пахотном (0-0,30 м) слое почвы обеспечивает восполнение гумуса в посевах многолетних трав второго года за счёт корневых остатков от 720 до 824 кг/га. В посевах третьего года от 800 до 824 кг/га, при этом более высокий показатель характерен для костреца, в посевах четвёртого года, где восполнение гумуса составляет от 820 до 860 кг/га.

16. Величина биологического азота в посевах люцерны второго года достигала на контроле (фон) - 130,9 кг/га, на варианте фон+Р90 — 160,6 кг/га, на варианте фон+ N30 - 135,6 кг. В посевах третьего года количество биологического азота составило, соответственно, 112,4 кг/га, 137,3 кг/гаи 123,2 кг/га.

В посевах эспарцета величина биологического азота наиболее высокой была во второй год и составила на контроле (фон) - 126,8 кг/га, на варианте фон+Р90 - 154,4 кг/га, на варианте фон+ N30 - 133,7 кг/га. На третий год величина биологического азота снижалась до 92,0 кг/га фон+Р90).

Коэффициент азотфиксации в посевах люцерны достигал до 0,65, у эспарцета - до 0,64. С возрастом он снижался до 0,46. Внесение соломы (5 т/га + N30) под основную обработку является достаточно эффективным способом не только улучшения агрофизических свойств почвы, но и обеспечения высокой азотфиксирующей способности у люцерны и эспарцета.

17. Оценка влияния пласта многолетних трав на урожайность последующих культур показала, что максимальная урожайность была получена по пласту люцерны третьего года и составила у кукурузы на зерно (4,7 т/га), кукурузы на силос (28,4 т/га), проса (2,30 т/га).

18. При безотвальной и поверхностной обработках благодаря созданию на поверхности почвы мульчирующего слоя за счёт внесения соломы, создаются лучшие условия для начального роста растений.

Во второй и последующие годы плотность стеблестоя несколько выше по отвальной вспашке и безотвальному рыхлению. Кострец безостый менее отрицательно реагирует на приёмы обработки, для которого допустима и поверхностная обработка.

По поверхностной обработке продуктивное долголетие эспарцета необходимо ограничить двумя годами пользования.

19. Оценка продуктивности многолетних трав по выходу кормовых единиц и протеина по годам жизни (пользования) показала, что в посевах люцерны второго-третьего года выход кормовых единиц достигал до 3,87 т/га по отвальной вспашке, до 3,55 т/га по безотвальному рыхлению, до 3,34 т/га по поверхностной обработке. В посевах эспарцета, соответственно,: 3,29 т/га,; 3,18 т/га и 3,03 т/га. В посевах костреца до: 3,61; 3,62 и 3,51 т/га кормовых единиц. На травостоях четвёртого года продуктивность у люцерны снижалась до 2,75 т/га, у костреца безостого до 3,24 т/га кормовых единиц.

20. На аккумуляцию тяжёлых металлов в изучаемых растениях влияет целый комплекс факторов. Так, содержание меди в надземной биомассе трав второго года находилось в интервале от 12,3 мг/кг (эспарцет) до 15,7 мг/кг у костреца безостого при ПДК для растений на уровне 15,0-20,0 мг/кг сухого вещества. Содержание меди снижалось в биомассе бобовых, что связано с тем, что медь играет значительную роль в жизнедеятельности клубеньковых бактерий и в некоторых физиологических процессах.

Содержание цинка у изучаемых видов в интервале от 12,7 мг/кг (эспарцет) до 18,6 мг/кг у костреца и 16,1 мг/кг у люцерны, при ПДК от 150 до 300 мг/кг. В биомассе четвёртого года содержание цинка было в интервале от 21,4 мг/кг (кострец) до 16,3 мг/кг (эспарцет).

Содержание свинца в биомассе второго года в интервале 0,26 мг/кг (люцерна) до 0,29-0,30 мг/кг (эспарцет, кострец), при ПДК - 1,514,0 мг/кг. С возрастом аккумулирующая способность у всех трав повышается и достигает максимальных значений до 0,56 мг/кг у костреца безостого.

21. С энергетической точки зрения, разработанные технологии возделывания многолетних трав имели высокий коэффициент. Так, возделывание люцерны в орошении обеспечивало величину Кээ до 4,42 ед. многолетних трав в богарных условиях до 6,30 (в травосмеси люцерна + эспарцет + кострец безостый). Кээ по способам основной обработки достигал более высоких значений в посевах люцерны и составил 6,18 (отвальная вспашка), 6,27 (безотвальная и поверхностная обработки).

Уровень рентабельности при трехлетнем сроке использования достигал при возделывании люцерны в орошении от 93,4 % (солома 10 т/га) до 104,5 % (навоз + солома).

В богаре уровень рентабельности при возделывании многолетних трав со сроком использования до 3-х лет изменялся от 85,0 % до 141,7 %.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для повышения плодородия и улучшения агрофизических свойств почв, снижения дефицита протеина в кормовом балансе в орошаемом земледелии Нижнего Поволжья на светло-каштановых почвах эффективно внесение под люцерну органического материала в виде навоза и соломы. Наибольшее положительное влияние на водно-физические показатели почвы оказывает внесение навоза 60 т/га + солома 10 т/га. Применение органического материала под люцерну в орошении улучшает агрофизические свойства почвы в посевах люцерны на протяжении трёх лет пользования.

2. Для поддержания предполивного порога влажности почвы на уровне 75-80 % НВ требуется проведение 10-11 вегетационных поливов с оросительной нормой 5317-5850 м /га.

3. Положительное влияние люцерны на последующие культуры обусловлено обеспечением почвы органическим веществом, улучшением водно-физических свойств почвы и накоплением до 150-250 кг/га азота. По пласту люцерны следует высевать озимую пшеницу или кукурузу на зерно.

4. В богарных условиях на южном черноземе внесение соломы (5 т/га + N30) под основную обработку является достаточно эффективным способом не только улучшения агрофизических свойств почвы, но и обеспечения высокой азотфиксирующей способности у люцерны и эспарцета.

5. В богарных условиях многолетние травы более высокое продуктивное долголетие имеют при посеве их в смеси (люцерна + эспарцет + кострец) по 50 % от нормы высева в чистом виде под покров овса с нормой не выше 2,5 млн всхожих семян/га.

В чистых (одновидовых) посевах продуктивное долголетие люцерны следует ограничить 3-4 годами, эспарцета - двумя годами, костреца безостого - четырьмя годами.

6. В системе основной обработки почвы под многолетние бобовые травы преимущество за отвальной и безотвальной обработках. Для костреца безостого допустима и поверхностная обработка.

308

Список литературы диссертационного исследования доктор сельскохозяйственных наук Киричкова, Ирина Владимировна, 2009 год

1. Авров, O.E. Агрометеорологические аспекты использования азота бобовыми растениями при внесении соломы / O.E. Авров // Круговорот и баланс азота в системе почва- удобрение- растение - вода.- М.: Наука, 1979.- С. 39-42.

2. Аврамов, С.Е. Использование соломы в сельском хозяйстве/С.Е. Аврамов, З.М. Мороз. Л.: Колос, 1979. 132 с.

3. Агроэкология. Учебник. Под. Ред. В.А.Черникова и А.И. Черекеса.- М.: Колос, 2000.- 536с.

4. Агроэкологическая характеристика пахотных почв Российской Федерации по содержанию тяжелых металлов, мышьяка и фтора.- М.: Агроконсалт, 2002.-50с.

5. Агроклиматический справочник по Волгоградской области. Л.: Гидрометиз-дат, 1967.-С. 4-43.

6. Агроэнергетическая оценка технологий возделывания сельскохозяйственных культур // Метод. Указания к дипломным и курсовым работам. ВСХИ. Волгоград, 2000.- 32с.

7. Акопов, Э.И О круговороте тяжелых металлов в биосфере / Э.И. Акопов, O.A. Ивашевская, В.П. Корженко // Биогеохимические циклы в биосфере.- М.: Наука, 1976.- С. 272-284.

8. Акулов, П.Г. Воспроизводство плодородия и продуктивность черноземов / П.Г. Акулов.-М.: Колос, 1992.- 221с.

9. Александрова, Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации / Л.Н. Александрова.- М., 1980.- 280с.

10. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев.- Л.: Агропромиздат, 1992.- 200с.

11. Алесеенко, В.А. Цинк и кадмий в окружающей среде / В.А. Алесеенко, Л.В. Алещук, Л.Е. Безпалько.- М.: Наука, 1992.- 197с.

12. Алексеев, A.M. Основы теории технологического процесса вспашки / A.M. Алексеев // Док. ВАСХНИЛ, выпуск 2, 1948.-25с.

13. Алиев, Д.А. Фотосинтетическая деятельность, минеральное питание и продуктивность растений / Д.А. Алиев.-Баку, 1974.- 333с.

14. Алтунин, Д.А. Корневая система полевых культур /Д.А. Алтунин.-М. :Колос, 1962.-280с.

15. Алпатьев, С.М. Возрастание изменения испарения у растений и поливной режим / С.М. Алпатьев // Биологические основы орошаемого земледелия.- М.: Наука, 1966.-С. 57-68.

16. Андреев, Б.В. Повышение плодородия солонцов и солонцеватых почв / Б.В. Андреев.-Саратов, 1961.-32с.

17. Андриевская, Л.П. Накопление тяжелых металлов в агроландшафтах Нижнего Поволжья / Л.П. Андриевская //Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства. Мат. Междун. научно-практич. конф. Волгоград. ВГСХА, 2004.- С. 107-109.

18. Анищенко, С.Б. Использование биоклиматических коэффициентов для регулирования водного режима почвы в посевах семенной люцерны/ С.Б.Анищенко// Сб. научных трудов ВСХИ, Волгоград, 1979. Т. 71.-С.80-85.

19. Барановская, В.А. Влияние орошения на современный почвообразовательный процесс / В.А. Барановская // Динамика почвенных процессов и плодородия орошаемых земель.- Волгоград, 1990.- С.20-36.

20. Барановская, В.А. Состав гумуса староорошаемых почв Заволжья /

21. B.А.Барановская, В.И.Азовцев // Почвоведение,-1973.-№10.-С.43-48.

22. Барановская, В.А. Оптимизация гумусного состояния почв / В.А. Барановская // Почвенно-экологические проблемы в степном земледелии.-Пущино, 1992.1. C. 79-86.

23. Багров, М.Н. Режим орошения сельскохозяйственных культур ( применительно к условиям Нижнего Поволжья) /М.Н.Багров // Тр. ВСХИ. Волгоград, 1974.-81с.

24. Багров, М.Н. Режим орошения сельскохозяйственных культур в степной зоне Нижнего Поволжья / М.Н.Багров // Гидротехника и мелиорация.-1972.№7.-С.76-78.

25. Безуглова, О.С. Гумусное состояние почв юга России/ О.С. Безуглова.- Ростов н/д изд-во СКНЦВШ, 2001.- 228с.

26. Белик, Е.Т. Агробиологические особенности возделывания синегибридной люцерны на корм в Ростовской области: автореф. дис. . канд.с.-х. наук :06.01.09 / Белик Е.Т.-Нальчик, 1972.-21с.

27. Биологические основы плодородия почв // Под ред. O.A. Берестецкого. М.: Колос, 1984.-287с.

28. Болотин, А.Г. Оперативное управление водным режимом почвы на посевах с.х. культур/ А.Г. Болотин, Ю.Д. Губаюк, В.А. Плешаков // Оптимизация условий формирования урожаев на орошаемых землях.- Волгоград, 1988.- С. 16-25.

29. Большаков, А.Ф. Водный режим мощных черноземов Среднерусской возвышенности /А.Ф.Большаков.-М., Изд-во АН СССР, 1961.-200с.

30. Бондарев, А.Г. Водно-физические свойства почв сухостепной зоны и приемы их улучшения при орошении / А.Г.Бондарев // Физические условия почвенного плодородия: научн. тр. Почвенного института им. В.В.Докучаева. М.,1978.-С.53-60.

31. Бондарев, А.Г. Зонально-провинциальные особенности физических свойств и режимов почв Европейской части СССР / А.Г.Бондарев // В кн.: Проблемы почвоведения. М.: Колос, 1978.-С.21-27.

32. Бондарев, А.Г. Особенности структуры сложения почв в почвенном покрове комплекса Заволжья при орошении / А.Г.Бондарев, И.В.Кузнецова // Почвоведение.-1973.-№ 9.-С.52-59.

33. Борисевич, В.К. Симбиотическая активность и урожайность люцерны северного экотипа в зависимости от РН почвы и обеспеченности элементами минерального питания: автореф. дис. . канд. с.-х. наук : 06.01.09 / Борисевич

34. Виктор Константинович.-М., 1997.- 15с.

35. Боровой, Е.П. Научное обоснование техники и технологии внутрипочвенногоорошения кормовых культур: автореф. дис. д-ра с.-х. наук: 06.01.02 / Боровой Евгений Павловия.- Саратов, 1999.- 48с.

36. Брагин, A.A. Приемы создания травостоев многолетних трав для1 конвейерноf го производства кормов в степной зоне Среднего Поволжья: автореф. дис.гканд. с.-х. наук: 06.01.09 / Брагин Александр Александрович.- Кинель, 2004.-23с.

37. Блохина, Л.П. Формирование продуктивности многолетних бобовых трав и приемы возделывания донника желтого в лесостепи Среднего Поволжья: автореф. дис. . канд. с.-х. наук: 06.01.09 / Блохина Лилия Петровна.- Пенг