Повышение эффективности возделывания люцерны в рисовых севооборотах

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кортунова Донского государственного аграрного университета

Повышение эффективности возделывания люцерны в рисовых севооборотах

В. В. Макаров

Целью исследований являлось повышение продуктивности люцерны третьего и четвертого года жизни в рисовых севооборотах на фоне щелевания при орошении дождеванием и поливах по полосам. Методология исследований основана на использовании методов системного анализа и полевого эксперимента. Обработка данных осуществлялась методами математической статистики. В статье приводятся результаты исследований в рисовом севообороте в зависимости от способов орошения (дождевание и полив по полосам) влияния такого агромелиоративного приема как щелевание на динамику питательных веществ в течение вегетационного периода по укосам люцерны третьего и четвертого года жизни. После четырехлетнего использования люцерны запасы легкогидролизуемого азота в пахотном слое составили 0,11 т/га. При повышении влажности почвы растения люцерны усваивают из нее большие количества азота, фосфора и калия, которые переходят из недоступных форм в легкодоступные. На фоне щелевания почвы при различных способах орошения перезимовка посевов и сохранность люцерны в осенне-зимнее время, т. е. к началу вегетации происходила лучше на 4,6-5,2 %. Установлено, что урожайность зеленой массы люцерны находится в прямой зависимости от водообеспеченности при поддержании порога влажности почвы на уровне 75-80 % НВ в метровом слое. Наиболее эффективное использование воды отмечалось на люцерне третьего года жизни при поливах на фоне щелевания по полосам, когда в условиях засушливого года суммарное водопотребление составило 7741 мі/га при урожайности зеленой массы люцерны 48,1 т/га и коэффициенте водопотребления 161 мі/т. Определено, что высокая продуктивность люцерны третьего (44,3 и 48,1 т/га) и четвертого года (42,3 и 45,1 т/га) жизни при возделывании на зеленную массу в условиях рисовых оросительных систем достигается в сухой год на фоне щелевания путем проведения семи вегетационных поливов дождеванием, четырех поливов по полосам и осенней влагозарядке. люцерна рисовый севооборот орошение щелевание

Ключевые слова: агромелиоративные приемы, продуктивность, орошение, водообеспеченность, урожайность.

V. V. Makarov, Z. V. Roshchina

Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute of Don State Agrarian University, Novocherkassk, Russian Federation

IMPROVING THE EFFICIENCY OF ALFALFA CULTIVATION

IN RICE CROP ROTATIONS

The aim of this study was to increase the productivity of alfalfa of the third and fourth years in rice crop rotations in the background of soil slotting under sprinkling and furrow irrigation. Research methodology is based on using system analysis and field experiment methods. Data processing was carried out by methods of mathematical statistics. The article presents the results of investigations in rice crop rotation depending on methods of irrigation (sprinkling irrigation and furrow irrigation), the effect of such agromeliorative method as slotting on the dynamics of nutrients throughout the growing season by mowing alfalfa of the third and fourth years. After four years of using alfalfa easily hydrolyzing nitrogen supplies in topsoil were 0.11 t/ha. With the increase of soil moisture, alfalfa plants absorb from it large quantities of nitrogen, phosphorus and potassium, which pass from inaccessible forms into easily accessible ones. Against the background of soil slotting with different methods of irrigation, crops wintering and alfalfa preservation in autumn and winter, i. e. by the beginning of vegetation was better by 4.6-5.2 %. It was found out that the alfalfa green mass yield depends directly on water supply, at maintaining the soil moisture threshold at 75-80 % of HB in the meter-deep layer. The most efficient use of water was reported on alfalfa of third year, when watering at a background of slotting in strips, when under dry year the total water consumption was 7741 m cubic/ha with the average yield of green mass of 48.1 t/ha and the rate of alfalfa water consumption was 161 m cubic/t. It was determined that the high productivity of alfalfa the third (44.3 and 48.1 t/ha) and the fourth year (42.3 and 45.1 t/ha) during cultivation for green mass in rice irrigation systems is achieved in a dry year in the background of slotting by seven vegetation cultivation on green mass: sprinkling, four border irrigations and vegetation cultivation.

Keywords: land improvement practices, productivity, irrigation, water, supply, productivity.

Основной сопутствующей культурой риса является люцерна, мелиорирующая роль которой общеизвестна [1]. Люцерна - многолетняя культура, характеризующаяся большой пластичностью, высокой зимостойкостью, длительной жизнеспособностью, быстрыми темпами отрастания после скашивания, относится к биологическим мелиорантам, обладает высокой солеустойчивостью и способствует рассолению почвы [2].

Люцерна - засухоустойчивое, теплолюбивое и светолюбивое растение ярового типа развития. Период яровизации и световая стадия развития растений короткие и протекают при повышенных температурах (свыше 10-12 °С). Обладая высокой засухоустойчивостью, люцерна отзывчива на хорошо увлажненные почвы. Наибольшая потребность во влаге проявляется в период усиленного роста вегетативной массы (бутонизация -

начало цветения). Избыточное водообеспечение (затопление) приводит к гибели растений из-за отсутствия воздуха в почве. При затоплении травостоя люцерны в течение 10-15 дней резко снижается ее урожайность. Наилучшим образом люцерна растет и развивается на почвах с влажностью 60-80 % НВ.

Рисовые оросительные системы (РОС) обычно располагают на засоленных землях. Улучшение мелиоративного состояния земель РОС может обеспечиваться как за счет их совершенствования, так и при включении в рисовый севооборот бобовых культур, в частности люцерны. В условиях орошения люцерна развивает мощную корневую систему, которая дренирует плотные слои почвы, что улучшает ее водно-физические свойства. Обычно люцерна эксплуатируется в севообороте два года и распахивается.

Исследователями И. В. Криволаповым, П. В. Клюшеным, Н. А. Ивановой установлено, что многолетние бобовые травы являются лучшими предшественниками для риса во всех зонах рисосеяния [3-5]. В севообороте они идут отдельным звеном с длительным выделением почвы из затопления. В зонах рисосеяния России, а также в других странах известны различные предшественники риса. Так, например, на Дальнем Востоке основной сопутствующей рису культурой является соя [3, 4]. В Казахстане в рисовом севообороте в качестве промежуточных культур возделывают люцерну и сою [6]. В Узбекистане - клевер, люцерну, сою, кукурузу [7]. В Японии - кукурузу, овощи, люцерну, сою [8].

В Краснодарском крае и Ростовской области в качестве сопутствующих рису культур используют люцерну и сою, однако наиболее традиционной является люцерна. Как многолетнее растение она имеет ряд преимуществ перед соей. Люцерна обогащает почву азотом, органическим веществом, структурирует ее и способствует повышению плодородия [5].

Между урожаем предшественника и риса существует прямая зависимость. Так, по данным Е. М. Харитонова, на выщелоченной черноземно-луговой почве в среднем за 9-15 лет прибавка урожая риса по обороту пласта люцерны достигла 1,17-1,28 т/га [9].

З. Ф. Тулякова считает, что единственным средством восстановления плодородия почвы рисового поля является возделывание риса в севообороте с многолетними травами - люцерной и клевером. По ее данным, урожайность риса в хозяйствах Ростовской области составила: 5,80-5,85 т/га по пласту люцерны, 4,05-5,14 т/га по занятому пару и 2,68-4,70 т/га три года рис по рису [10].

О зависимости урожая риса от урожая предшественника, в частности люцерны, утверждает С. Д. Гончар [11].

Из вышеизложенного следует, что люцерна на РОС имеет огромное значение не только как сопутствующая рису культура, позволяющая получать высокобелковые корма, но и как мелиорирующая, обеспечивающая улучшение мелиоративного состояния почв рисовых систем. Однако следует отметить, что все ее преимущества перед другими культурами обеспечиваются при ее высокой продуктивности на протяжении ряда лет. В связи с этим возникла необходимость в разработке приемов повышения продуктивности посевов люцерны в рисовом севообороте.

Для обеспечения повышения плодородия почв рисовых систем рекомендуется 50%-ный рисовый севооборот, при этом вторую половину площадей севооборота занимают сопутствующие рису культуры [12].

С переходом сельскохозяйственного производства на рыночные отношения с начала 90-х гг. прошлого столетия наблюдается нарушение структуры рисовых севооборотов. Доля риса в таких севооборотах сокращается до 40-37 %, поля, не занятые рисом, используются под другие зерновые культуры, что нарушает рекомендуемую структуру рисовых севооборотов. Для обеспечения высокой продуктивности рисовых систем при минимальных затратах следует вводить в севообороты люцерну и увеличить сроки ее использования с двух до четырех лет. Увеличение сроков использования люцерны приводит к возникновению ряда проблем и, прежде всего, это необходимость обеспечения высокой продуктивности люцерны.

Одной из причин, препятствующих получению высоких урожаев сельскохозяйственных культур, является ухудшение водно-физических свойств тяжелосуглинистых почв в условиях орошения и, особенно, в рисовых чеках. Интенсивные поливы, частые укосы, комплекс агротехнических мероприятий, требующих большого количества проходов техники в одном чеке, приводят к уплотнению почв. В результате уменьшается активность физико-химических процессов в почве, нарушаются газообмен и жизнедеятельность почвенной микрофлоры, ухудшается водопроницаемость. Для снижения отрицательного влияния орошения на плодородный слой почвы и продуктивность люцерны последующих лет жизни применяют простейшие приемы - кротование и щелевание [13].

Щелевание почвы на посевах люцерны при поливах дождеванием и напуском является экономически выгодным агромелиоративным приемом и позволяет выдавать увеличенные поливные нормы [14].

Таким образом, целью проведения исследований являлось повышение продуктивности люцерны третьего и четвертого года жизни в рисовых севооборотах на фоне щелевания при орошении дождеванием и поливах по полосам.

Материалы и методы. Полевые исследования проводились на опытно-производственном участке в рисовых чеках ОАО «Южное» в условиях Манычской оросительной системы в 2001-2004 гг. Опытный участок выбран на наиболее распространенных в зоне почвенных разностях. Южные слабосолонцеватые черноземы несут в себе все черты степного черноземного почвообразования, но наряду с этим, в южных черноземах, хотя и слабо, проявляются признаки каштановых почв, конкретно выражающиеся в небольшой мощности гумусовых горизонтов, в некоторой слоеватости верхней коры горизонта А, залегающего в толще 20 см, и в несколько повышенном уплотнении горизонта В, расположенного от 20 до 60 см. Содержание гумуса в слое 0-40 см колеблется от 3,95-3,49 %. Вскипание от 10 % HCl начинается с поверхности почвы, бурное вскипание - с 17 см.

Перед проведением исследований во второй декаде сентября были отобраны почвенные образцы для химического анализа. Установлено, что в пахотном горизонте количество легкогидролизуемого азота было в пределах 4,4 мг/100 г абсолютно сухой почвы, фосфора - 4,1 мг/100 г абсолютно сухой почвы, калия - 32,0 мг/100 г абсолютно сухой почвы. По микроагрегатному составу почва тяжелосуглинистая иловато-пылеватая, содержащая 60-70 % глины, в среднем 20-22 % лессовой фракции, 30-40 % крупнопылеватой фракции и физического песка.

Емкость поглощения в горизонте А колеблется в пределах 25-26 ммоль/100 г почвы и увеличивается в горизонте В до 32 ммоль/100 г почвы, что связано с солонцеватостью; отношение кальция к магнию находится в пределах 1,0-1,9, что позволяет отнести почву к малонатриевым солонцам. Показатели водной вытяжки позволили установить, что с глубиной количество солей заметно возрастает. Средневзвешенный показатель плотного остатка в метровой толще составляет 0,230 г/дм3. По степени засоления почва относится к слабозасоленым, тип засоления сульфатно-натриево-магниевый. Реакция почвенного раствора слабощелочная, ближе к щелочной.

Грунтовые воды с минерализацией 0,278 г/дм3 на изучаемых участках залегали на глубине 2,5-2,8 м. По химическому составу они относятся к сульфатно-магниевым, по реакции - щелочным.

Таким образом, почвы опытного участка были пригодны для возделывания сельскохозяйственных культур, но требовали определенных режимов орошения, не допускающих развития процессов солонцеватости и засоленности.

Полевые исследования на посевах люцерны проводились с использованием методик и рекомендаций Б. А. Доспехова, М. М. Горянского, а также в соответствии с «Методическими указаниями по проведению полевых опытов с кормовыми культурами» (ВНИИК) [15-17]. Полевые опыты были заложены по следующей схеме:

Вариант 1. Влагозарядка + вегетационные поливы дождеванием без щелевания.

Вариант 2. Влагозарядка + вегетационные поливы дождеванием на фоне щелевания.

Вариант 3. Влагозарядка + вегетационные поливы по полосам без щелевания.

Вариант 4. Влагозарядка + вегетационные поливы по полосам на фоне щелевания.

Повторность вариантов в опыте с люцерной трехкратная. Опыты проводились на люцерне синегибридной третьего и четвертого года жизни на площади 12 га. Площадь опытных делянок 0,5-1,0 га. Минеральные удобрения вносились общим фоном дозой N120P120K60 кг д. в. на 1 га. Определение подвижных форм фосфора и калия выполнялось по методу Мачигина.

Щелевание почвы производили весной трехметровым щелерезом БЩН-3 с четырьмя стойками на глубину 38-40 см в агрегате с трактором ДТ-75М. Орошение посевов люцерны осуществлялось дождеванием с помощью дождевальной машины ДДА-100МА и поливами по полосам. Поливы проводились при снижении влажности почвы до 75-80 % НВ в метровом слое почвы.

Влагозарядковые поливы производились на люцерне второго и третьего года жизни в первой декаде октября поливной нормой 700 м3/га при дождевании и 1200 м3/га по полосам.

При проведении опытов количество осадков было приблизительно равным за период вегетации люцерны третьего и четвертого года жизни и составило в 2002 г. - 145,4 мм и 2003 г. - 130,5 мм. Данное количество осадков не обеспечивало нормального роста и развития люцерны. Поэтому в период вегетации для получения четырех укосов люцерны как на третьем, так и четвертом году жизни было выполнено семь вегетационных поливов дождеванием (поливной нормой 700 м3/га), четыре по полосам

(нормой 1100 м3/га) и по одному влагозарядковому поливу.

Результаты и обсуждение. При таком режиме орошения люцерны (75-80 % НВ в метровом слое при дождевании и поливах по полосам) на фоне щелевания ее старовозрастных посевов создаются различные условия для усвоения растениями питательных веществ из почвы.

Для изучения динамики азота, фосфора и калия в почвах на посевах люцерны третьего и четвертого года жизни в течение вегетационного периода по укосам велись наблюдения за изменением NPK при поливах дождеванием и по полосам в пахотном (0-25 см) и подпахотном (25-50 см) слоях почвы (таблица 1). Отбор образцов на NPK выполнялся через

2-3 дня после проведения укосов люцерны в последней декаде мая, июня, августа и сентября.

Таблица 1 - Динамика питательных веществ в почве на посевах люцерны (дождевание / по полосам) В мг/100 г сухой почвы

Из показателей таблицы 1 следует, что запасы легкогидролизуемого азота на люцерне четвертого года жизни после четвертого укоса снизились до 3,0 мг/100 г сухой почвы (0,10-0,11 т/га) за счет выноса его растениями при всех способах полива. Содержание фосфора уменьшилось в течение вегетации. Доля водорастворимого калия в почве невелика и составляет 1/5-1/10 от количества обменного калия.

Известно, что густота стояния растений является важным фактором, определяющим оптимальную площадь питания растений, и одним из условий формирования высокой урожайности.

В опытах синегибридная люцерна высевалась с расчетом получения 275-290 шт. растений на 1 м2. Ежегодно происходило сокращение количества растений. Так, в варианте 1 перед уходом люцерны второго года жизни в зиму насчитывалось 200 шт. растений на 1 м2, весной количество растений люцерны третьего года жизни уменьшилось на 42 шт. на 1 м2 (или на 21 %), в вариантах 2, 3 и 4 за зимний период выпадение составило соответственно 17,2 %; 18,5 % и 15,1 %. На люцерне четвертого года жизни количество растений весной еще сократилось за зимний период, и выпадение в варианте 1 составило 39 шт. (28,7 %), варианте 2 - 36 шт. (23,4 %), варианте 3 - 38 шт. (25,9 %) и варианте 4 - 33 шт. (21,3 %).

Опытные данные позволяют утверждать, что как при дождевании, так и поливах по полосам на фоне щелевания перезимовка посевов и сохранность люцерны в осенне-зимнее время, т. е. к началу вегетации происходила лучше на 4,6-5,2 %.

На формирование урожайности зеленой массы люцерны влияет сложный комплекс внешних условий, основными из которых являются водно-воздушный режим почвы, режим и способы орошения, а также условия перезимовки и весеннего отрастания растений.

Интегрирующий показатель урожайности зеленой массы люцерны неразрывно связан с величиной суммарного потребления люцерны третьего и четвертого года жизни (таблица 2).

Расход влаги за счет составляющих суммарного водопотребления по вариантам был следующим: используемый запас влаги из почвы - от 2,7 до 5,1 %, подпитка грунтовыми водами - 4,6-5,7 %, атмосферные осадки - 17,4 %, остальная часть приходится на оросительную норму.

На третьем году жизни люцерны максимальное значение суммарного водопотребления (7757 м3/га) было отмечено при поверхностном поливе: в варианте 3 при урожайности люцерны 36,5 т/га и коэффициенте водопотребления 212 м3/т продукции. В варианте 4 суммарное водопотребление было несколько ниже (7741 м3/га), а урожайность люцерны на 11,6 т/га выше, коэффициент водопотребления составил 161 м3/т. В варианте 2 при поливе дождеванием на фоне щелевания суммарное водопотребление - 7690 м3/га, урожайность люцерны - 44,3 т/га и коэффициент водопотребления - 176 м3/т. На посевах люцерны четвертого года жизни во всех вариантах опыта наблюдалось некоторое снижение ее продуктивности.

Таблица 2 - Водопотребление люцерны на зеленую массу третьего и четвертого года жизни (третий год / четвертый год)

В среднем продуктивность посевов люцерны четвертого года снизилась в сравнении с третьим годом жизни на 2,4 т/га (или на 7,4 %). Это объясняется некоторым выпадением растений люцерны в осенне-зимний период. Также было установлено, что коэффициент водопотребления на единицу продукции ниже в вариантах опыта с четырехлетней люцерной при проведении орошения дождеванием и по полосам на фоне щелевания. Так, в вариантах 2 и 4 коэффициент водопотребления составил 179 и 172 м3/т соответственно. При дисперсионном анализе данных опыта по определению урожайности люцерны третьего и четвертого года жизни для оценки частных различий вычисляют наименьшую существенную разность (НСР05) по годам опыта, которая для третьего года жизни люцерны составила 4,62 т, четвертого года - 4,94 т и в сумме за два года - 4,64 т.

Выводы

1 Установлено, что высокая продуктивность люцерны третьего (44,3 и 48,1 т/га) и четвертого (42,3 и 45,1 т/га) года жизни при возделывании на зеленную массу в условиях РОС обеспечивается при дождевании и поливах по полосам на фоне щелевания с поддержанием влажности почвы в слое 1,0 м до 75-80 % НВ, что достигается в сухой год проведением семи вегетационных поливов дождеванием и четырех по полосам на фоне осенней влагозарядки.

2 Наиболее эффективное использование воды отмечалось на люцерне третьего года жизни при поливах на фоне щелевания по полосам, когда в условиях засушливого года суммарное водопотребление составило 7741 м3/га при урожайности зеленой массы люцерны 48,1 т/га и коэффициенте водопотребления 161 м3/т.

Список использованных источников

1 Арженовский, В. Н. Люцерна на орошаемых землях Дона / В. Н. Арженовский, В. В. Макаров, С. Д. Гончар. - Новочеркасск: НГМА, 2004. - 150 с.

2 Середа, М. В. Мелиоративное состояние засоленных земель на рисовых системах Ростовской области и мероприятия по их улучшению / М. В. Середа, В. К. Шишкин. - Краснодар: ВНИИ риса, 2002. - С. 68-69.

3 Криволапов, И. В. Рис на Дальнем Востоке / И. В. Криволапов. - Владивосток, 1971. - 240 с.

4 Соя на Северном Кавказе: монография / В. И. Трухачев, П. В. Клюшин. - Ставрополь: АГРУС, 2007. - 532 с.

5 Иванова, Н. А. Биоклиматические коэффициенты люцерны, кукурузы и амаранта / Н. А. Иванова, С. Ф. Шемет // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия / ГУ «ЮжНИИГиМ». - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000. - Вып. 31. - С. 64-67.

6 Жолбылеев, К. А. Соя в рисовых севооборотах / К. А. Жолбылеев // Сельское хозяйство Казахстана. - 1949. - № 9. - С. 40.

7 Когай, М. С. Соя в рисовых системах / М. С. Когай // Сельское хозяйство Узбекистана. - 1977. - № 7. - С. 41.

8 Дон, Р. Н. Соя: дорога в будущее / Р. Н. Дон. - М.: Мысль, 2005. - 215 с.

9 Харитонов, Е. М. Система рисоводства Краснодарского края / Е. М. Харитонов. - Краснодар: ВНИИ риса, 2005. - 340 с.

10 Тулякова, З. Ф. Рис на Северном Кавказе / З. Ф. Тулякова. - Ростов н/Д.: Росиздат, 1973. - 116 с.

11 Гончар, С. Д. Люцерна на орошаемых землях Северного Кавказа / С. Д. Гончар. - Новочеркасск: НПП «НОК», 2002. - С. 45-47.

12 Макаров, В. В. Особенности агротехники возделывания риса в Ростовской области [Электронный ресурс] / В. В. Макаров, М. В. Середа // Научный журнал КубГАУ: политематический сетевой электрон. журн. / Кубанский гос. аграрн. ун-т. - Электрон. журн. - Краснодар: КубГАУ, 2012. - № 05(79). - 10 с. - Режим доступа: http:ej.kubagro.ru/2012/05/pdf/52.pdf.

13 Линьков, В. Ф. Эффективность орошения люцерны в связи с щелеванием почвы на ее посевах / В. Ф. Линьков // Орошаемое земледелие. - Киев, 1970. - Вып. 10. - С. 58-63.

14 Иванова, Н. А. Мелиоративные приемы, снижающие уплотнение почв и их эффективность / Н. А. Иванова, С. Ф. Шемет, И. В. Гурина // Актуальные вопросы гидротехники и мелиорации на юге России: сб. науч. тр. / Новочерк. гос. мелиор. акад. - Новочеркасск: Лик, 2013. - С. 16-23.

15 Доспехов, Б. П. Методика полевого опыта / Б. П. Доспехов. - М.: Колос, 1979. - 416 с.

16 Горянский, М. М. Методика полевых опытов на орошаемых землях / М. М. Горянский. - М.: Урожай, 1970. - 172 с.

17 Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами / ВНИИК. - М., 1983. - 197 с.

Размещено на Allbest.ru