Автореферат (Повышение природно-ресурсного потенциала деградированных сельскохозяйственных угодий Калмыкии средствами комплексной мелиорации), страница 9

Экологический эффект от выращивания культур-мелиорантов в рисовых севооборотах мелиоративного поля заключается в следующем: почвы рисовых полей лучше просушиваются, что является результатом интенсивного потребления и транспирации воды растениями; улучшается аэрация почвы и ускоряется наступление ее физической спелости весной, так общая пористость увеличивается по сравнению со звеном севооборота “рис – рис” на 5…7%; плотность сложения в звене севооборота “рис – культуры-мелиоранты” уменьшается на 7,52…10,3%, количество наиболее агрономически ценных агрегатов почвы (0,25…10 мм) возрастает на 9,95…16,04%, а коэффициент структурности увеличивается с 0,9 до 1,7…1,9; обеспечивается снижение геоэкологического риска подтопления территории на 35%; запахивание растительных остатков рапса и горчицы (более 4,0 т/га) в поверхностный слой почв рисовых полей позволяет увеличить содержание гумуса на 15…18%, что способствует усилению биологической активности почвы и повышению доступности растениям риса основных элементов питания.

Рис.14. Повышение энергопотенциала деградированных орошаемых вторично засоленных почв

с использованием нетрадиционных культур-мелиорантов. Зерно-кормовой севооборот (контроль):1- люцерна 1 г.ж .+ яровой ячмень; 2- люцерна 2 г.ж.; 3 - люцерна 3 г.ж.; 4 - озимая пшеница; 5 - яровая пшеница; 6 - суданская трава. Предлагаемый мелиоративный севооборот: 1 - пырей; 2 - пырей; 3 - пырей; 4 - топинамбур; 5 - топинамбур; 6 – топинамбур.

Рис. 15. Повышение энергопотенциала деградированных рисовых агроландшафтов

Базовый севооборот (контроль):1 - люцерна 1 г.ж .+ яровой ячмень; 2 - люцерна 2 г.ж.; 3 - люцерна 3 г.ж.; 4 - рис; 5 - рис; 6 - рис; 7- рис. Предлагаемый севооборот: 1- люцерна 1 г.ж .+ яровой ячмень; 2- люцерна при затоплении 2 г.ж.; 3- люцерна при затоплении 3 г.ж.; 4 - рис; 5 - горчица, рапс; 6 - рис; 7- рис.

При этом также достигается благоприятное направление основных процессов в почве: до посева риса доминируют окислительные, а в период вегетации (после заделки растительной массы) – восстановительные, что увеличивает подвижность фосфора и калия, которые наряду с азотом являются основными элементами питания растений риса; общее количество свежего органического вещества с корневыми и поукосными остатками люцерны за три года исследований поступает 14,6…14,8 т/га, при этом содержание гумуса в бурой полупустынной почве рисового севооборота возрастает в горизонте (0…30 см) с 1,19 до 1,48…1,49%, а в слое 0…20 см с 1,24 до 1,52…1,54%; при размещении посевов культур-мелиорантов в мелиоративном поле по остаточной влаге создаются более благоприятные агрогидрологические условия и солевой режим почв (снижается уровень грунтовых вод на 0,4…0,6 м, минерализации на 5…12%, практически не происходит реставрации засоления); улучшается фитосанитарная обстановка на рисовых полях, так как при запашке растительных остатков ярового рапса и горчицы сарептской в почвенный раствор переходят физиологически активные соединения, обладающие высокой аллелопатической способностью и оказывающие угнетающее воздействие на сорняки; повышается урожай зерна риса на 0,39…1,13 т/га при возделывании после предшественников – культур-мелиорантов.

Выводы

1. Комплексная оценка природных ресурсов Калмыкии позволила установить, что территория располагает богатейшими радиационными (47,2 ккал/см²) и тепловыми (∑t _>10 > 3600⁰С) ресурсами, но дефицит испаряемости в 3…7 раз превышает количество выпадающих осадков. Вероятность засушливых лет превышает 30%. Почвенный покров характеризуется большой пестротой и пониженным бонитетом. Более 80% всех пахотных земель и свыше 60% орошаемых представлены комплексами светло-каштановых и бурых полупустынных почв с солонцами. В республике из 6264 тыс. га сельскохозяйственных угодий 77,9% подвержено различным типам деградаций, из них переувлажненных – 93,96 тыс.га, эродированных – 526,18 тыс.га, дефлированных – 1753,92 тыс.га, засоленных – 2505,6 тыс. га. Индекс суммарной деградации варьирует в зависимости от природно-климатического комплекса: в степном – 18,3…21,4 балла, в сухостепном – 60,6…76,2, в полупустынном – 62,1…83,0 и в пустынном – 63,8…116,8. Анализ литературы и опыт мелиорации земель в Калмыкии показал, что для повышения природно-ресурсного потенциала деградированных сельскохозяйственных угодий перспективным направлением является применение комплексных мелиораций на основе фитомелиоративного подхода.

2. Теоретические исследования особенностей формирования и функционирования природно-антропогенных ландшафтов аридной зоны позволили разработать концепцию повышения природно-ресурсного потенциала деградированных сельскохозяйственных угодий средствами комплексных мелиораций с использованием фитомелиоративных технологий. Представлена концептуальная модель, отражающая механизм мелиоративного воздействия на деградационные процессы, протекающие на землях сельскохозяйственного использования под влиянием природных и антропогенных факторов. Предложены комплексы мелиоративных мероприятий, дифференцированные для различных видов земель сельскохозяйственного использования, обеспечивающие создание оптимальных условий для повышения природно-ресурсного потенциала аридных экосистем и направленные на предупреждение опустынивания территорий, нивелирование комплексности почвенного покрова, снижение природной и антропогенной засоленности, солонцеватости и риска развития других негативных процессов. Для их практической реализации представлена классификация фитомелиорантов различных экологических групп, основанная на использовании закономерностей адаптивной стратегии продукционного потенциала, естественной средообразующей и средооптимизирующей функции растений.

3. Выявлены закономерности влияния фитомелиоративной структурообразующей способности растений на восстановление земель, деградированных вследствие вторичного засоления, обоснованы в качестве нетрадиционных культур-мелиорантов - пажитник сенной, никандра физалисовидная, амарант метельчатый, мальва, топинамбур и др. Установлено, что нетрадиционные фитомелиоранты при орошении с поддержанием предполивной влажности почвы на уровне 70…75% НВ на засоленных землях (с содержанием воднорастворимых солей в слое 0…1,0 м 0,25…0,80%) способны формировать от 2,5 до 18,7 т/га а.с.в., с которым выносится из почвы 60,6…308,8 кг/га солей. При этом происходит опреснение корнеобитаемой зоны почвы (0…0,7м) за счет вымывания токсичных ионов (Cl - на 16,7…66,7%, Nа –18,7…72,3%) и некоторое обогащение ее кальцием (на 6…11%).

4. Разработана технология восстановления природно-ресурсного потенциала вторично засоленных орошаемых земель с использованием топинамбура, являющегося нетрадиционной культурой-мелиорантом. Технология возделывания топинамбура на засоленных землях при близких грунтовых водах, включает дифференцированный режим орошения по фазам развития растения и двухукосное использование зеленой массы, обеспечивает экономию оросительной воды на 30 %, получение до 20 т/га к.ед, улучшение свойств почвы и повышение ее плодородия.

5. Выполненная эколого-мелиоративная оценка пастбищных фитоценозов показала, что количество стадий дигрессионного ряда зависит от сформированности растительного покрова (ярусная полнота и функциональная замещаемость видов). Так, при преобладании злаковых и злаково-полынных типов пастбищ на легкосуглинистых и супесчаных почвах дигрессионный ряд включает 4 стадии смен растительности. Для восстановления продуктивных качеств фитоценозов деградированных пастбищ разработаны технологии их коренного улучшения с применением на бурых легкосуглинистых солонцеватых почвах житняка пустынного, а на бурых супесчаных почвах – житняка сибирского, позволяющие получать соответственно 5,3…8,2 т/га и 4,7…6,9 т/га зеленой массы.

6. С целью улучшения экологически безопасного функционирования рисовых мелиоративных агроландшафтов проведен подбор высокорентабельных сопутствующих культур -мелиорантов многоцелевого назначения (горчица сарептская, рапс яровой, подсолнечник, люцерна синегибридная); изучена степень их агромелиоративного влияния на плодородие почв и продуктивность риса; выявлены закономерности продукционного процесса в зависимости от изучаемых факторов. Определено суммарное водопотребление посевами культур-мелиорантов в рисовом севообороте. Так при возделывании ярового рапса и горчицы сарептской на семена водопотребление составляет соответственно 2437…2836 м³/га и 2762…2944 м³/га; на зеленый корм ярового рапса – 1077…1625 м³/га; люцерны второго года жизни при четырех укосах с поливами – 8016м³/га, без поливов 4094 м³/га; люцерны в третий год 6437 м³/га и 3600 м³/га. В структуре водного баланса при возделывании культур-мелиорантов на остаточных после риса запасах влаги на долю атмосферных осадков приходится в среднем 34,1…40,7%, доля почвенной влаги составляет – 36,8…40,4%, подпитывание грунтовыми водами – 22,5…25,9%.

7. Обоснована экологическая эффективность мелиорирующего воздействия культур-мелиорантов в рисовом севообороте: улучшаются водно-физические свойства (общая пористость и пористость аэрации увеличиваются соответственно на 5…7% и 9…12%); плотность сложения уменьшается на 7,52…10,3%; количество наиболее агрономически ценных агрегатов почвы (0,25…10 мм) возрастает на 9,95…16,04%, а коэффициент структурности увеличивается с 0,9 до 1,7…1,9; снижается уровень грунтовых вод и риск подтопления территории на 35%. Запахивание растительных остатков (от 4,0 до 14,8 т/га) позволяет увеличить содержание гумуса на 15…18%, улучшить фитосанитарное состояние рисовых полей (на 42…75%), повысить урожайность зерна риса на 0,39…1,13 т/га.

8. Разработаны, усовершенствованы и оптимизированы технологии возделывания горчицы сарептской, ярового рапса, люцерны на остаточных после риса запасах влаги (до 320 мм). Установлено, что наибольшая продуктивность семян ярового рапса и горчицы сарептской (2,0…2,5 т/га) формируется при норме высева 2,5 млн. шт./га с междурядьем 30 см на фоне внесения N_90…120P₆₀ кг/га д.в.; урожайность зеленой массы ярового рапса 22…26 т/га достигается у раннеспелого сорта Визит при ширине междурядий 15см, у среднеспелого сорта Ратник - при ширине 45 см на фоне азотного питания N₁₂₀. Для формирования максимально возможного урожая люцернового сена необходимо поддерживать влажность почвы не ниже – 75…80% НВ, что обеспечивает получение в первый год жизни трех укосов с общей урожайностью 4,62 т/га, на остаточных запасах влаги – 3,75 т/га; во второй и третий год жизни получено по четыре укоса за вегетационные периоды (при поливе 10,24…11,68 т/га, на остаточных запасах влаги – 8,11…8,64 т/га).

9. Анализ экономической эффективности возделывания культур-мелиорантов показал, что прирост чистого дисконтированного дохода составляет при возделывании ярового рапса 2,9…4,1 тыс. руб./га с индексом доходности 3,26…3,34; горчицы сарептской соответственно 2,1…4,3 тыс. руб./га и 2,80…3,30; люцерны посевной на сено – 6,73…7,2 тыс. руб./га и 1,71…2,05.

Предложения производству

1. Для рекультивации деградированных засоленных орошаемых земель на светло-каштановых солонцеватых почвах Калмыкии следует предусматривать возделывание нетрадиционных культур-мелиорантов (топинамбура, амаранта, мальвы мелюка, пажитника сенного) при поддержании предполивного порога увлажнения не ниже 70…75 % НВ.

2. Для воссоздания и повышения продуктивности деградированных пастбищных биоценозов рекомендуется использовать технологии коренного улучшения, которые позволяют за два-три года возродить некогда уничтоженную многовидовую травянистую растительность. На песчаных и супесчаных почвах целесообразней в III декаде сентября - I декаде октября высевать житняк сибирский нормой высева 6,0…6,5 млн.шт./га с одновременным внесением азотных удобрений N_30…40 кг/га д.в. На почвах среднего гранулометрического состава следует использовать житняк пустынный, который способен развиваться даже при очень сильном хлоридном и сильном содово-хлоридном засолении. Посев производится с одновременным внесением N_20…30 кг/га д.в. в III декаде марта – I декаде апреля, нормой высева 5,5…6,0 млн.шт.