Влияние фитомелиорации на агрофизические и физико-химические свойства темно-каштановых почв Акмолинской области

Аннотация

Фитомелиорация - комплекс мероприятий по улучшению условий природной среды с помощью культивирования или поддержания естественных растительных сообществ. Фитомелиоративные меры позволяют управлять и интенсивностью процесса эрозии, который достигает максимума при возделывании пропашных и минимизирован под посевами многолетних трав. Фитомелиорантами являются растения (рапс, горчица, донник, кормовое просо, вико-овсяная смесь) сидеральных и так называемых комбинированных паров, которые позволяют, сохранив ценные качества паров как влагонакопителей и очистителей от сорняков, обогатить почву органическими веществами и резко снизить опасность эрозии, ветровой и водной. В то же время многолетние травы (и отчасти - однолетние бобовые, обогащающие почву азотом) ввиду хорошо развитой корневой системы, а также благодаря ее более продолжительной деятельности, способствующей образованию гумуса, обладают мощным фитомелиоративным эффектом. Кроме того, высокое проективное покрытие многолетних трав и мощная корневая система с сильно разветвленной сетью мелких корешков удерживают частицы почвы от вымывания и выдувания. Поэтому их рассматривают как почвовосстанавливающие культуры.

Введение

Во всех областях Казахстана отмечается устойчивая тенденция к снижению в почве содержания гумуса, питательных веществ и продуктивности сельхозкультур. Содержание гумуса в почве за последние 60 лет снизилось в условиях неорошаемой зоны на одну треть от исходного его содержания. C урожаем сельскохозяйственных культур ежегодно отчуждаются из почвы питательные элементы, и их вынос превышает в сотни раз, чем поступление их с удобрениями [1].

По результатам последних агрохимических исследований Республиканского научно - методического центра агрохимической службы, почвы с низким содержанием гумуса на неорошаемых землях составляют 63 % [2].

В настоящее время в Акмолинской области с каждым годом усиливаются процессы деградации и антропогенного опустынивания, которые принимают все более угрожающий характер. Снижается плодородие почвы, растут площади вторично засоленных и загрязненных земель. Все это ведет к ухудшению почвенномелиоративного состояния почв, трансформации их в неплодородные малопригодные земли, снижению почвенного плодородия и продуктивности пашни [1].

Восстановление и повышение продуктивности растительного покрова деградированных экосистем имеют особую значимость для районов с аридными климатическими условиями, поскольку в сельской местности часто основным источником дохода является содержание домашнего скота. Превышение пастбищной нагрузки в регионе приводит к снижению доли в травостое многолетних растений, ценных в кормовом отношении, однолетними видами, не образующими дернину. Восстановление исходного растительного покрова, устойчивой продуктивности пастбищ, утративших способность к самовосстановлению, возможно с помощью фитомелиорации - улучшения деградированных экосистем посевом многолетних кормовых трав [3].

Изучение влияние фитомелиорации на свойства почвы проводилось российскими учеными. Исследования Туртовой Л.H., Костенковой Н.М., Киселевой И.В., Емельяновой А.В. на атрогенных почвах Приморья показали, что посевы фитомелиорантов оказывают позитивное влияние на плодородие агротемногумусовых подбелов. В составе гумуса среди гуминовых кислот доминировали свободные связанные с Ca²⁺ гуминовые кислоты. Исследованиями физических показателей (плотности почв) установлено её возрастание на вариантах с посевами люцерны (1,36) и донника (1,25 г/см³) по сравнению с контролем (1,13 г/см³). Наиболее благоприятные условия среды на вариантах с посевами фитомелиорантов в 2014 году складывались в посевах с люцерной и клевером, в пахотных горизонтах которых установлено наибольшее возрастание содержания и запасов гумуса [4].

В своей работе Макарычев С.В. пришел к выводу, что под влиянием фитомелиорации произошло улучшение структуры почвы, так как свежеобразованные гуминовые кислоты способствовали образованию водопрочных агрегатов. Так, количество таких агрегатов по сидеральному пару составило 74%, по контрольному только 34% [5].

Также в работе Молчанова Н.П. выявлено, что лучшее воздействие на плотность почвы отмечено в смешанных посевах. Кострец безостый интенсивно разрыхлял верхний слой 0-20 см до 1,27 г/см³, а козлятник - слой 0-30 см до 1,29 г/см³. В более глубоких горизонтах под этими культурами почва сохраняла свою первоначальную плотность 1,43-1,45 г/см. Смешанные посевы люцерны с кострецом безостым обладали наибольшей разрыхляющей способностью в пахотном слое за счет костреца безостого, а в подпахотном - за счет корневой системы люцерны. Плотность почвы при этом соответственно составила 1,30 и 1,29 г/см³. На общую пористость почвы пахотного горизонта темно-каштановой почвы положительно воздействовал подсев костреца безостого в люцерну и козлятник. Это повышало общую пористость почвы, особенно в слое 0-10 см. По сравнению с одновидовыми посевами люцерны и козлятника, в этом слое смешанные посевы имели пористость на 4,5% и 1,1% больше. В слое 0-50 см наибольшая общая пористость была под одновидовыми и смешанными посевами люцерны. Она составила 50,1 и 51,4%.

Капцов И.Ф. в своих исследованиях обозначил влияние фитомелиорантов на почву. Многолетние бобовые травы улучшали структуру почвы. Количество агрономически ценных агрегатов под смешанными посевами люцерны и костреца безостого возрастало по сравнению с одновидовыми посевами люцерны с 67,2 до 75,0% или на 7,8%.

Под смешанными посевами козлятника и костреца в слое 0-30 см общее количество агрономически ценных агрегатов возросло с 71,1 до 74,3 % по сравнению с одновидовыми посевами козлятника, т.е. на 3,2 %.

Под смешанными злаково - бобовыми посевами отмечена наибольшая степень водопрочности структурных агрегатов. В слое 0 - 30 см водопрочность структурных агрегатов под люцерной равнялась - 75,2%, под козлятником восточным - 80,3%, под кострецом безостым - 81,7%, а под многолетними смешанными посевами - 82,8 и 82,5%. На контроле степень водопрочности структурных агрегатов превышала 69,5% [6].

В исследованиях, проведеных на черноземных почвах лесостепи Среднего Поволжья установлено, что применение биомелиорантов существенно увеличивало количество гумуса в почве. На пятый год возделывания люцерны содержание гумуса на богаре в пахотном слое увеличилось на 0,42, в подпахотном - на 0,29%. Аналогично изменялось и содержание лабильного органического вещества.

На пятый год использования люцерны содержание водопрочных агрегатов увеличивалось на богаре на 16,3. Выпаханность снизилась на 9,5-16,0%. На седьмой год возделывания козлятника восточного содержание водопрочных агрегатов возросло в богаре на 8,9%. Наиболее благоприятное влияние на восстановление структуры из сидератных культур оказали донник белый, вика и редька масличная. Они увеличивали содержание водопрочных агрегатов на 11,2-15,6%.

Применение биомелиорантов уменьшало плотность почвы. На богаре люцерна на пятый год снижала равновесную плотность пахотного горизонта с 1,25 до 1,20, в богарных условиях с 1,22 до 1,17 г/см.

На пятый год под люцерной отмечено увеличение наименьшей влагоемкости почвы. В богарных условиях увеличение наименьшей влагоемкости отмечено к пятому году - на 4,3% [7].

Многолетние травы значительно повысили количество органического вещества в темно - каштановой почве за счет пожнивно-корневых остатков. Наибольшее их количество накопили житняк, кострец и рожь многолетняя - соответственно 11,0; 9,1 и 8,6 т/га, а из бобовых культур - люцерна синегибридная и желтогибридная - 9,6 и 9,1 т/га. Содержание гумуса увеличилось с 2004 по 2007 годы под злаковыми травами на 0,04% под овсяницей и рожью, на 0,07% - под кострецом, на 0,08 - под житняком, накопление гумуса под люцерной составило 0,07-0,08%, под эспарцетом и козлятником - 0,04%. На контроле уровень гумуса снизился на 0,01%.

Под воздействием злаковых трав житняка, костреца и ржи со второй по четвертые годы жизни происходит разуплотнение слоя почвы 0-30 см на 0,05 л 0,11 г/см; под воздействием бобовых трав люцерны желтогибридной, синегибридной и эспарцета плотность каштановой почвы в слое 30-60 см снижается на 0,03-0,06 г/см. На четвертый год жизни многолетних трав наибольшие значения пористости аэрации наблюдаются в слое 0 - 30 см под житняком и кострецом - 27,0 и 26,37%, а в слое 30 - 60 см - под люцерной синегибридной и желтогибридной - 26,18 и 25,60%.

Под многолетними травами увеличивалось значение суммы поглощенных оснований в почве под многолетней рожью и житняком - до 42,47 и 41,48 мг - экв на 100г почвы соответственно, бобовых трав под козлятником до 40,82 мг - экв на 100 г почвы.

Под многолетней рожью и овсяницей в слое 0-30 см коэффициент структурности превысил значение под контрольным вариантом в 2,4 раза. Наибольших значений коэффициент структурности в слое 0-30 см достигал под кострецом - 5,71, и под эспарцетом - 5,02.

Многолетние бобовые травы, так же как и злаковые, значительно иссушают почву, особенно в глубоких слоях почвы. В слое 0-20 см влажность почвы под злаковыми травами была ниже, чем на контроле, на 4,5-7,2%, под бобовыми - на 3,9- 7,7%.

Наибольшие коэффициенты энергетической эффективности получены при выращивании желтогибридной люцерны и житняка - 3,33-3,36; с учетом повышения плодородия - под люцерной желтогибридной и синегибридной - 5,69-5,76. Наибольшая рентабельность отмечена при возделывании житняка и многолетней ржи - 164 и 169%; а так же люцерны желтогибридной и эспарцета - 170 и 175% соответственно [8].

Также украинскими учеными выявлено, что наибольшее количество ценных с агрономической точки зрения структурных агрегатов в слое почвы 0-20 см, как в первый, так и во второй год использования, зафиксировано под люцерной. Сумма агрегатов 10-0,25 мм в этом варианте составляла 86,8% в первый год и 89,2% - после двух лет использования культуры. При этом было замечено, что увеличение суммы агрономически ценных структурных агрегатов сопровождалось уменьшением пылеватой фракции - после двух лет она составляла 0,8% от общей суммы агрегатов [9].

Заключение

C 2015 года нами были проведены исследования на естественных пастбищах Целиноградского района Акмолинской области, находившихся под темно-каштановым почвенным покровом. Степные зоны Акмолинской области характеризуются наивысшей степенью антропогенной деградации природных ландшафтов из - за длительного воздействия сельскохозяйственного производства. В настоящее время произошла заметная трансформация зональных степных природно-территориальных комплексов в агроландшафты. Данный процесс сопровождается активизацией негативных процессов: снижением плодородия почв, уменьшением природноресурсного потенциала ландшафтов, естественное биоразнообразие степи утеряно, часто на деградированных участках фитоценоз представлен 4-5 видами растений. Почва между растениями оголяется, разбивается копытами многочисленных животных. Поверхность деградированных почв теряет свою структуру, комковатость, легко подвергается ветровой и водной эрозии. В результате проведенных нам исследовании были сделаны следующие выводы, что почвы Акмолинской области подвержены деградации и требют проведений мероприятий по ее улучшению.

Литература:

1. Казбеков А. - Охрана и рациональное использование земельных ресурсов. - Кокшетау, 2005. - 210-215 с.
2. Горчаков Я.В.. Дурманов Д.Н. Мировое органическое земледелие 21 века. Монография,- M.: 2002 г.. 402 с.
3. Шамсутдинов З.М. Биологическая мелиорация деградированных и низкоплодородных земель // Мелиорация и водное хозяйство. 1994. - № 2, 1. С. 32 - 34.
4. Пуртова Л.H.. Костенков Н.М.. Киселева И.В., Емельянов А.Н. Влияние фитомелиорации на показатели плодородия агрогенных почв Приморья // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 5.
5. Макарычев С.В. Влияние на улучшение теплофизического режима солонцовых почв сухостепной Алтайского района / Вестник Алтайского государственного аграрного университета. № 9 (143), 2016.
6. Молчанова Н.П. Влияние многолетних трав как фитомелиорантов на плодородие орошаемых темно - каштановых почв Заволжья // автореф. дисс. ... кандидат с.х.н. - Саратов. 2007.
7. Кузин Е.Н. Агробиологические основы применения различных мелиораций на выщелоченных черноземах Среднего Поволжья // автореф. дисс. ... канд. с.х.н. - Пенза, 1999.
8. Капцов И.Ф. Эффективность использования многолетних трав в качестве фитомелиорантов на каштановых почвах Заволжья // автореф. дисс. ... канд. с.х.н. - Саратов, 2008.
9. Цалко. Ю.Л. Вплив культур - фітомеліорантів на структурний склад чорнозе- му опідзоленого Лівобережного Лісостепу Украини / Ю.Л. Цалко, A.I. Огородня // Вісник ХНАУ імені В.В. Докучаева. - 2014. - № 2. - С. 20 - 25