Автореферат (Повышение плодородия почв выработанных торфяников Мещерской низменности удобрениями длительного действия), страница 2

Автором предложена концептуальная модель повышения плодородия почв (рис. 1), из которой вытекает рабочая гипотеза: для поддержания бездефицитного баланса гумуса на почвах выработанных торфяников необходимо разработать систему целенаправленных агротехнических, биологических и мелиоративных мероприятий, обеспечивающих постоянное поступление в почву органического вещества, создание благоприятных гидротермических условий для процесса его гумификации, повышение биологической активности почвы путем внесения микробных препаратов.

Рисунок 1 – Концептуальная модель повышения плодородия торфяных почв

Во второй главе приведена характеристика природных условий Рязанской Мещеры, расположенной на юге Нечерноземной зоны Европейской части РФ в пределах Мещерской низменности, а также объекта исследований. Большая часть территории характеризуется высоким потенциалом развития сельскохозяйственного производства, занимающего более 50 % площади и специализирующегося на молочно-мясном скотоводстве с развитым зерновым хозяйством и кормопроизводством. Климатические условия Мещерской низменности характеризуются значительным колебанием выпадающих осадков по годам и неравномерностью в течении года. В отдельные годы их избыток приводит к заболачиванию пониженных форм рельефа, в другие годы недостаток увлажнения отрицательно сказывается на росте и развитии растений. Неоднородность и разнообразие рельефа и микрорельефа, состава почвообразующих пород, типов и режимов водного питания, характера растительности определили типы почвенных разностей. Зональными почвами Рязанской Мещеры считают дерново-подзолистые почвы, но преобладают здесь болотно-подзолистые, встречаются также и типично подзолистые почвы, господствующие под лесами. Торфяно-болотные почвы занимают около 20 % территории, из которых наиболее ценными являются низинные торфяники, подстилаемые тонкозернистыми песками и супесями (Анненская и др., 1983). Однако при длительном использовании они претерпели значительные изменения: уменьшение влагоемкости, общей скважности, увеличение плотности, повышение степени разложения, зольности, доступных для растений форм фосфора и калия.

Почвы выработанных торфяников с мощностью торфа до 40 см характеризуются большей частью низким содержанием гумуса и доступных для растений питательных веществ и микроэлементов, а также легким гранулометрическим составом и, как правило, подстилаются песком или супесью. Плодородие их в естественном состоянии низкое, обусловленное неблагоприятными водным, воздушным, тепловым и пищевым режимами в корнеобитаемом слое. Под влиянием мелиоративных мероприятий почвы выработанных торфяников весьма заметно изменяют агрофизические и агрохимические свойства.

Объектом исследований был выбран опытно-производственный участок Тинки-II, находящийся в опытно-производственном хозяйстве «Полково» в пределах Рязанской Мещеры. Осушительная система была построена в 60-х г.г. прошлого века и представлена магистральным каналом длиной 1,2 км, глубиной 2,5 – 3,0 м, шириной по дну 1,5 м и уклоном дна 0,0015, сетью открытых каналов, глубиной 2,0 м и расстоянием между ними 200 м. В настоящее время осушительные каналы заросли лесом и заилены, что значительно снижает их осушительное действие.

З
а последние 7 лет в ОПХ «Полково» продуктивность многолетних трав изменялась от 1,17 до 2,5 т/га сухого вещества, что составляет 15-17 % потенциальной продуктивности сельскохозяйственных угодий (с учетом формирования 2 укосов за вегетационный период) (рис. 2). Наибольшая урожайность многолетних трав была отмечена в 2006 г. и составила 2,5 т/га сухого вещества.

*Обеспеченность года по осадкам за вегетационный период

Рисунок 2 – Динамика урожайности многолетних трав в ОПХ «Полково»

Низкая фактическая урожайность объясняется неблагоприятными климатическими условиями в отдельные периоды, ухудшением агрохимических свойств почв в процессе длительного использования, неудовлетворительной работой осушительной системы, а также отсутствием необходимого комплекса агротехнических и мелиоративных мероприятий, которые не позволяют достичь продукционного потенциала.

В 2005 г. на участке Тинки-II были отобраны пробы почв пахотного горизонта методом конверта для определения основных водно-физических и агрохимических свойств. Результаты средних проб пахотного горизонта из 5-ти повторностей представлены в табл. 1.

Таблица 1 – Водно-физические и агрохимические свойства почв выработанного торфяника по горизонтам на участке Тинки-II

Примечание. Нг – гидролитическая кислотность (ГОСТ 26212-91); С_орг - содержание органического углерода (по Тюрину) ; N_общ – содержание общего азота (по Кьельдалю); Р₂О₅ и К₂О – содержание подвижного фосфора и обменного калия соответственно (ГОСТ 26207-91); зольность почвы определялась в соответствии с ГОСТом 27784-88.

Как видно из таблицы, пахотный горизонт уплотнен, его зольность составляет 40 %, что значительно больше, чем у торфяных почв длительного использования. Осредненное значение гумуса составляет 7,1 %, что характерно для почв выработанных торфяников.

В настоящее время грунтовые воды на объекте исследования в вегетационный период залегают на глубине 0,7 – 1,9 м. В периоды весеннего снеготаяния они поднимаются практически до поверхности земли, вызывая переувлажнение и оглеение почв. Летом уровень грунтовых вод резко понижается, и растения испытывают недостаток влаги, что негативно сказывается на урожайности и качестве продукции.

В третьей главе дана методика проведения исследований и характеристика вариантов опыта. На опытно-производственном участке мелиоративной системы Тинки-II в 2005 году автором совместно с В.М. Яшиным, К.Н. Евсенкиным, И.В. Беловой, О.Б. Хохловой был заложен многолетний деляночный опыт по восстановлению плодородия деградированных почв выработанных торфяников. На основе анализа работ были выбраны органоминеральные удобрения длительного действия удобрительно-мелиорирующая смесь (УМС), разработанная во ВНИИГиМ (Л.В. Кирейчева, О.Б. Хохлова) и вермикомпост, обеспечивающие повышение гумусового запаса, улучшение микроагрегатного состава и водно-физических свойств почв.

Основным компонентом УМС являются карбонатные сапропели, которые при внесении в почву повышают в ней не только содержание стабильного органического вещества, отличающегося длительным периодом минерализации, но и обогащают почву коллоидными частицами тем самым, увеличивая ее влагоемкость. Высокое содержание извести и гуминовых веществ сформировало в нем особо устойчивую буферную систему ГВ – СаСО₃ с длительным сроком действия. В качестве органического наполнителя используется торф. Для активизации процессов гумусообразования в смесь вносится композиция почвенных микроорганизмов. Для того чтобы сбалансировать элементы питания растений добавляются необходимые макроэлементы. УМС сохраняет мелиорирующий эффект сапропелей, имеет удобрительное действие и приобретают новые свойства, как результат кумулятивного взаимодействия их составных частей.

В качестве вермикомпоста использовался препарат с фирменным названием «Биогумус», производимый корпорацией «ГринПикъ» (г. Ковров, Владимирская обл.). Биогумус содержит большое количество (до 32 % на сухую массу) гуминовых веществ (гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины), все питательные вещества находятся в нем в сбалансированном сочетании и в виде доступных для растения соединений. Кроме того, он содержит в себе полезные для почвы и растений микроорганизмы, которые при внесении в почву заселяют ее, выделяют фитогормоны, антибиотики, фунгицидные и бактерицидные соединения, что приводит к вытеснению патогенной микрофлоры.

Опыт был заложен в четырех вариантах с трехкратной повторностью с последовательным расположением делянок:

-вариант 1 –контроль 1 с орошением на общепринятом для данной зоны агротехническом фоне минеральных удобрений;

-вариант 2 – разовое внесение удобрительно-мелиорирующей смеси дозой 10 т/га сухого вещества и полив почвы раствором ЭМ-культуры из расчета 10 м³/га (на фоне минеральных удобрений);

-вариант 3 – разовое внесение в почву вермикомпоста «Биогумус» дозой 10 т/га сухого вещества (при влажности не более 8-10%) и дополнительная обработка почвы препаратом «Гумистар» из расчета 10 м³/га (на фоне минеральных удобрений) с орошением;

-вариант 4 – контроль 2 без орошения на фоне минеральных удобрений (заложен в 2007 году для оценки влияния орошения на урожайность многолетних трав).

Норма внесения минеральных удобрений для создания агротехнического фона составила N – 90 кг д.в./га, Р – 60 кг д.в./га, К - 90 кг д.в./га.

Опытно-производственный участок был оборудован наблюдательными скважинами, которые позволяют отслеживать уровень грунтовых вод. Для создания благоприятного водного режима в засушливые периоды в 2006 г. участок был оборудован комплектом ирригационным с переносными дождевальными крыльями (КИ-5) конструкции ВНПО «Радуга». Технические характеристики КИ-5: расход воды – 5,0 – 7,0 л/с; напор – до 52 м; средняя интенсивность дождя с учетом перекрытия – 9,2 – 12,8 мм/час; количество одновременно работающих дождевальных аппаратов – 6 шт., продолжительность полива с одной позиции при поливной норме 300 м³/га – 3,1 – 2,4 часа; площадь одновременного полива – 0,195 га. Поливы назначали при снижении влажности до 76- 80 % наименьшей влагоемкости (НВ).

Схема опытного участка приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема опытного участка на мелиоративной системе Тинки-II

В процессе исследований определялись агрохимические свойства, содержание NPK и гумуса в почве стандартными методами, изучался режим влажности термостатно-весовым способом и с применением влагомера, урожайность многолетних трав определялась сплошным методом, а качество травосмеси с использованием учетной рамки с каждой делянки, после чего проводилось взвешивание и сушка в хорошо проветриваемом помещении. Биометрические показатели: высоту растений, густоту стояния определяли перед каждым укосом в нескольких точках каждого варианта (метод конверта). Исследования качества многолетних трав выполнялось по требованиям и нормативам качества для сена. Опытные образцы сена отбирались по одному из каждого варианта – с делянок с УМС, вермикомпоста и контроля с орошением. Анализы проводили в государственной исследовательской лаборатории ФГУ САС «Подвязьевская» Рязанской области. Учет распределения массы корневых систем в почвенной толще осуществлялся количественно-весовым методом (Тарановская, 1957).

В четвертой главе представлены результаты исследований по оценке влияния удобрительно-мелиорирующей смеси и вермикомпоста на урожайность и качество растениеводческой продукции.

В первый год после посева трав на экспериментальном участке был проведен только один укос 25 августа в связи с поздним высевом. 2005 год характеризовался как средний по влажности год с вероятностью превышения (обеспеченностью) по осадкам 63 %. Наибольшая урожайность фитомассы наблюдалась в варианте с УМС – 24,6 т/га зеленой массы или 7,38 т/га сухого вещества. По сравнению с контролем произошло увеличение урожайности более чем в 2 раза. Урожайность в варианте с биогумусом составила 16,8 т/га зеленой массы или 5,18 т/га сухого вещества, что на 50 % больше, чем на контроле (табл. 2).

Урожайность во втором году оказалась выше, чем в 2005 г. На вариантах с внесением биогумуса и УМС она различалась менее чем на 4 % (10,93 и 11,34 т/га). По сравнению с контролем произошло увеличение продуктивности на 62,6% на варианте с УМС и на 68,8 % на варианте с биогумусом.