В четвертой главе “Влияние фитомелиорантов на показатели плодородия деградированных орошаемых земель” представлены результаты полевых исследований по подбору культур-фитомелиорантов и степени их влияния на агрофизические, агрохимические и агрогидрологические свойства вторично засоленных орошаемых земель. В условиях коллекционного питомника на зональных светло-каштановых среднесуглинистых солонцеватых почвах с хлоридно-сульфатным типом засоления и содержанием легкорастворимых солей в слое 0…1,0 м 0,20…0,80% проводилось агроэкологическое испытание по подбору нетрадиционных культур-мелиорантов с целью освоения вторично засоленных почв. Режим орошения для всех культур основывался на поддержании влажности почвы в слое 0…0,7м 70…75% НВ. Полив проводился напуском. В результате исследований выделены высокопродуктивные, устойчивые к экстремальным условиям растения многоцелевого назначения (табл. 9). Вынос солей из почвы связан с уровнем содержания их в укосной массе, наличием сухого вещества и величиной урожая. Общий вынос солей по культурам варьирует в пределах 60,6…308,8 кг/га. Нетрадиционные культуры оказывают определенное влияние на химизм засоления почвогрунта. В метровом слое почвы после возделывания культур преобладает хлоридно-сульфатный тип засоления. Из почвенно-поглощающего комплекса вытесняются токсичные ионы магния, хлора, гидрокарбонаты. Так, снижение ионов хлора происходило по всему почвенному профилю на 16,7…66,7%: после козлятника восточного в пахотном слое хлор снизился с 0,4 до 0,2 мг-экв., в корнеобитаемом (0…0,6 м) – с 1 до 0,6, в метровом – с 1,27 до 0,8 мг-экв на 100 г почвы, после мальвы Мелюка - соответственно 0,4…0,2, 1…0,45 и 1,27…0,43 мг-экв.

Таблица 9. Продуктивность и вынос токсичных солей надземной массой нетрадиционных культур при орошении

Примечание - * сумма солей в водной вытяжке (слой почвы 0…0,7 м), %

Практически у всех культур в слое почвы 0…1,0 м снизилось содержание обменного натрия с 5,9 (весна) до 5,56…1,44 мг-экв. на 100 г почвы. Мелиорирующий эффект при возделывании топинамбура показан на примере сезонной динамики содержания наиболее токсичного элемента в почве - натрия (рис. 10). За два года при орошении топинамбура происходит рассоление почвы в слое 0…1,0 м: запасы водорастворимого натрия уменьшаются на 246 г/м²; хлора на 398 г/м²; сульфатов на 383 г/м². При этом по содержанию кальция отмечается тенденция к увеличению.

Запасы натрия в почве:

в естественных условиях

при орошении топинамбура

Рис.10. Сезонная динамика запасов водорастворимого Na при орошении топинамбура

В результате применения культур-мелиорантов на вторично засоленных землях было установлено, что почва приобретает способность восстанавливать структуру почвенного слоя. Так, за годы исследований на опытном участке под агрофитоценозом топинамбура плотность сложения почвы уменьшилась в слое 0…0,4 м на 11,7 %, а в слое 0…0,7 м – на 10 %. Возделывание топинамбура при орошении оказывает положительное влияние и на общую пористость вторично засоленной почвы, приближая ее значения к оптимальным.

В процессе комплексной мелиорации общая пористость увеличивалась по сравнению с исходным состоянием на 5 % в слое 0…0,4 м и на 5,6 % в слое 0…0,7 м. Улучшились агрохимические показатели: после уборки урожая в почве остается в зависимости от засоления от 2,7 до 9,0 т/га корневых остатков, в которых содержится 0,80…1,93% N, 0,11…0,18% Р₂О₅, 0,80…2,48 % К₂О.

Установлено, что возделывание культур-мелиорантов на мелиоративном поле также оказывает положительное влияние на общую пористость и пористость зоны аэрации, приближая их значения к оптимальным. Так, в звене рисового севооборота уменьшается плотность сложения на 7,52…10,3%, плотность твердой фазы на 1,3…3,6%, увеличивается общая пористость по сравнению с исходным состоянием на 5…7% (табл. 10, рис. 11-12).

Таблица 10. Изменение агрофизических свойств почвы в звене рисового севооборота с культурами-мелиорантами

Экспериментальные данные показали, что в первый год жизни люцерны в рисовом севообороте, когда корневая система еще недостаточно развита, под изучаемыми вариантами плотность сложения почвы мало отличалась от исходной. В период второго и третьего года жизни происходит значительный рост корневой системы, формируется при этом достаточно плотный травостой. В этих условиях плотность сложения почвы уменьшается, а количество наиболее агрономически ценных агрегатов почвы (0,25…10 мм) напротив существенно возрастает - на 35,3…41,1%, а коэффициент структурности почвы увеличивается с 0,9 до 1,7…1,9. Трехлетнее использование люцерны обеспечило уменьшение плотности от исходной 1,35 до 1,28…1,30 т/м³ в зависимости от режимов увлажнения почвы.

Данные баланса азота в посевах люцерны показывают, что в варианте с поливом приходная часть составляла 551,8 кг/га, а на остаточной влаге - на 71,9 кг/га меньше. В расходной части баланса азота, максимальное его значение выносится с урожаем - 478 кг/га в варианте с поливом и 402 кг/га - на остаточной влаге. Результаты учета фактически сложившихся приходных и расходных статей по изучаемым вариантам показывают, что баланс азота при возделывании люцерны в рисовом севообороте положительный: в варианте с поливом за годы исследований он достигал 11,9 кг/га, на остаточной влаге - 43,0 кг/га.

Влияние агроценозов масличных культур (горчица сарептская, яровой рапс и подсолнечник) на показатели плодородия бурой полупустынной почвы показали, что наибольшее количество корневых и пожнивных остатков в агроценозах ярового рапса наблюдается в варианте внесения азотного удобрения в дозе N₁₂₀ кг/га д.в. Установлена линейная регрессионная зависимость снижения плотности пахотного слоя почвы в результате запахивания корневых и пожнивных остатков ярового рапса (рис. 13). Математический анализ зависимости показывает, что дополнительное поступление пожнивных и корневых остатков в количестве 1,96…4,14 т/га снижает плотность почвы на 1,5…7,5%.

Рис. 13. Зависимость снижения плотности почвы от массы запахиваемых растительных остатков ярового рапса

Полевые исследования, проведенные в агроценозах горчицы, показали, что интенсивный рост и накопление корней наблюдалось при загущенном посеве горчицы 2,5 и 3,0 млн. шт/га на фоне минеральных удобрений (N₇₀P₄₀ и N₁₀₀P₆₀) – 2,74…3,21 т/га; на варианте без удобрений масса корней была меньше на 21,1…36,4%; на варианте с нормой высева 1,5 млн. шт/га масса корневых остатков составляла 1,62…2,53 т/га; на варианте с нормой высева 2,0 млн. шт/га – 1,74…2,70 т/га. Общее количество растительных остатков горчицы варьировало по вариантам опыта от 1,89 до 3,96 т/га. Заделка в почву органической биомассы горчицы оказывает положительное влияние на потенциальное плодородие почвы, о чем свидетельствует баланс питательных веществ (табл. 11).

Таблица 11. Баланс элементов питания в звене рисового севооборота (рис – горчица), кг/га

Мелиорирующая роль сопутствующих культур рисового севооборота заключается также в понижении уровня грунтовых вод с 1,4…1,78 м до 1,9…2,75 м, потреблении воды из глубоких горизонтов корневой системой и испарения листовой поверхностью этой влаги. Необходимо отметить, что в последнее пятилетие оросительные нормы риса уменьшились с 22…25 тыс.м³/га до 18…20 тыс.м³/га, за счет этого происходит изменение гидрогеологических условий на рисовых массивах, которое заключается в снижении уровня грунтовых вод с увеличением степени их минерализации с 3…4 г/л до 6,4…7,8 г/л. При более высоких оросительных нормах для риса происходило промывание верхнего слоя почвы (1,0…1,5 м) с выносом воднорастворимых солей в нижележащие горизонты и при этом наблюдалось смыкание грунтовых вод с поливной водой и образование опресненной верховодки. Но с уменьшением притока поливной воды уровень грунтовых вод находится на глубине расположения соленосного горизонта, что в свою очередь вызывает повышение их минерализации. Содержание легкорастворимых солей после возделывания риса, как правило, составляет 0,071…0,135%, что характеризует почву как незасоленную. Результаты полевых наблюдений показали, что за вегетационный период культур-мелиорантов не происходит реставрации засоления.