Ресурсосберегающие технологии в земледелии. Учебное пособие

Как известно, оросительные нормы изменяются в зависимости от зоны возделывания культур и погодных условий года, применяемых приемов агротехники, уровня залегания грунтовых вод и других факторов. Они увеличиваются для отдельных культур от северных районов к южным, а в границах одной зоны значительно изменяются в зависимости от погодных условий вегетационного периода от 1000 до

6000 м3/га.

Как правило, при проектировании и эксплуатации оросительных систем поливные режимы планируют для среднесухого года (75%-я обеспеченность осадков). Однако в последние годы, во избежание недобора урожая в засушливые годы из-за недостаточной обеспеченности оросительных систем, признано целесообразным вести их проектирование и строительство с учетом погодных условий сухого года (95%-я обеспеченность). При близком залегании грунтовых вод (менее 3 м) оросительную норму снижают, и тем больше, чем они ближе к поверхности.

Влагозарядковые поливы проводят с целью накопления воды в глубоких (80–100 см) слоях почвы и использования ее во время вегетации культур. В степной зоне они высокоэффективны под озимые, а также поукосные и пожнивные культуры и на посевах многолетних трав нормами 800– 1000 м3/га. При водосберегающем режиме орошения можно ограничиться увлажнением слоя 0,6–0,8 м, для чего достаточно 600–700 м3/га. Прирост урожая озимой пшеницы от влагозарядкового полива обычно составляет 20–25 ц/га при общем уровне его 45–50 ц/га.

Предпосевные поливы проводят непосредственно перед поливом культуры. Основное назначение их – накопить достаточное количество воды в верхних слоях почвы (0– 60 см), чтобы получить дружные, равномерные всходы и обеспечить нормальный рост и развитие растений на разных этапах. Эти поливы применяют под поукосные и пожнивные посевы, а также под яровые культуры, особенно мелкосе-

121

мянные, в годы с острозасушливой весной в случае пересыхания посевного слоя почвы, когда не представляется возможным получить хорошие всходы. В зависимости от содержания влаги в верхних слоях почвы норма их колеблется от 150–200 до 400–600 м3/га.

Вегетационные поливы проводят во время роста и развития культурных растений. Для большинства из них это основное условие получения высоких и устойчивых урожаев независимо от естественной влагообеспеченности, так как они устраняют дефицит воды, снимают и ослабляют пагубное воздействие засух. Оптимальной предполивной влажностью почвы, при которой обеспечивается максимальная или близкая к ней урожайность, для большинства культур считается на тяжелосуглинистых почвах 75–80%, на средне- и легкосуглинистых – соответственно 70–75 и 60–65% наименьшей влагоемкости. Для правильного установления поливной нормы, исключения потерь воды в глубокие слои почвы необходимо принимать во внимание глубину активного (расчетного) слоя почвы, который обусловливается характером распространения основной массы корневой системы растений. Установлено, что при глубоком залегании грунтовых вод на среднесуглинистых почвах при орошении озимой пшеницы, озимого ячменя, кукурузы, сои, томатов и капусты следует увлажнять 50–70-сантиметровый слой; люцерны, подсолнечника, сахарной и кормовой свеклы – 70–100; злаковых трав, картофеля, огурцов, лука, пожнивных культур – 40–60-сантиметровый. Однако при близком залегании грунтовых вод глубина увлажнения почвы вегетационными поливами должна соответственно уменьшаться, чтобы исключить проникновение поливной воды в грунтовую.

Наряду с регулированием водного режима почвы правильным орошением можно в определенной степени регулировать и фитоклимат посевов, что особенно важно в периоды острых воздушных засух. Наиболее эффективными являются освежительные поливы небольшими (50–200 м3/га) нормами.

122

Освежительные поливы по сравнению с обычными вегетационными обеспечивают повышение урожайности озимой пшеницы на 3–6,8 ц/га, зерна кукурузы – 15–18, раннего картофеля – 10–25, сои – 1,8–6,2, семян люцерны – на 0,5– 1,6 ц/га. При длительной воздушной засухе освежительные поливы рекомендуется повторять через 3–4 сут.

Орошение проводят поверхностным способом по неглубоким бороздам или полосам, дождеванием, подпочвенным или капельным способами.

Отрицательное влияние на рост и урожайность естественной и культурной растительности связано с наличием обменного натрия в поглощающем комплексе. Токсическое действие обменного натрия наблюдается, когда его содержание составляет 10–15% от емкости поглощения почвы, а при 20–25% растения сильно угнетаются или погибают.

Низкое плодородие немелиорированных солонцовых почв связано с наличием плотного иллювиального (солонцового) горизонта с отрицательными физико-химическими и агрономическими свойствами, обусловленными в большинстве случаев влиянием иона натрия в почвенном поглощающем комплексе. Наличие среди зональных пахотных почв пятен солонцов, обладающих низкой водопроницаемостью, высокой липкостью и вязкостью во влажном состоянии, высокой твердостью и глыбистостью при высыхании, создает трудности в одновременной обработке почвенных массивов, ведет к нарушению оптимальных сроков полевых работ, неравномерному созреванию культур.

Разнообразие солонцов по мощности надсолонцового (гумусового) горизонта, степени и типу засоления водорастворимыми солями, глубине залегания карбонатного и гипсоносного горизонтов и по другим генетическим особенностям, а также разная влагообеспеченность территорий, где они распространены, требуют дифференцированного подхода к выбору способов мелиорации и дальнейшего освоения солонцов.

123

Впрактике сельского хозяйства разных стран широко применяются методы химической мелиорации (внесение гипса, фосфогипса и других Ca-содержащих материалов, а на сильнощелочных почвах – кислование). Для мелиорации содовых солонцов используют серу, техническую серную кислоту, сульфиды железа и другие отходы химической промышленности. Однако в условиях засушливого климата степей и полупустынь эффективность гипсования в богарных условиях часто низка или равна нулю. Здесь более эффективна глубокая мелиоративная вспашка (метод самомелиорации солонцов), в процессе которой разрушается плотный солонцовый горизонт и вовлекаются в пахотный слой природные мелиоранты – соли кальция подсолонцовых горизонтов.

Глубокая мелиоративная вспашка целесообразна на солонцовых почвах, где такие горизонты находятся на сравнительно небольшой глубине, доступной для обработки. Глубина вспашки зависит от глубины залегания карбонатного (или гипсоносного) горизонта иот мощности солонцового.

Впроизводство внедрены следующие приемы обработки солонцов: при сравнительно небольшой глубине карбонатного или гипсоносного горизонта – плантажная и трехъярусная; при глубоком залегании карбонатного или гипсоносного горизонта – отвальная или глубокое рыхление без оборота.

Вповышении эффективности мелиоративных вспашек важное значение имеет установление оптимальной их глубины. Рекомендовать какую-то определенную глубину обработки для всех солонцовых почв практически невозможно из-за различной мощности и мелиоративных свойств вовлекаемых в пахотный слой горизонтов.

Вспашка должна проводиться на глубину, обеспечивающую механическое разрушение и перемешивание толщи собственно солонцового горизонта. Поэтому за критерий глубины мелиоративной обработки следует принять суммарную мощность надсолонцового (для целинных почв) или па-

124

хотного (для распаханных почв) и солонцового горизонтов плюс 5–10-сантиметровая припашка карбонатного или гипсового горизонта для улучшения кальциевого питания растений и физических свойств пахотного слоя.

8.3. Технология возделывания сельскохозяйственных культур на осушенных землях

В гумидной зоне осушительные мелиорации направлены на улучшение сельскохозяйственных угодий, преобразование переувлажненных земель в плодородные почвы, на которых можно получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур. Переувлажнение часто является следствием недостатка в почве минеральной пищи для растений, который связан с разрушением комковатой структуры в период почвообразования.

Предотвратить его можно введением в системы земледелия на большой территории многолетних трав, воссоздающих структуру почвы. Лесные насаждения на водоразделе и на непахотноспособных участках (овраг, пески и т.д.), полевой севооборот, насыщенный многолетними травами, система правильной обработки почвы, создание лесных полос на склоне и кормовой севооборот в низинах решительно уменьшают общий поверхностный сток и весенний паводок. При этом переувлажнение почв делювиальными потоками в низинах и образование слоистых почв уменьшается, в то же время улучшается почвенная структура. На еще малоструктурных и маловлагоемких почвах при уклоне местности меньше 0,003–0,005 вспашку следует осуществлять вдоль склона для ускорения стока воды с поверхности почвы; при большем уклоне во избежание размыва почвы вспашка должна проводиться поперек склона. Переувлажненные земли по покровным отложениям разделены на два типа: торфяники и минеральные почвы. В процессе осушения создается

125

оптимальный водно-воздушный режим почвы, который характеризуется такими показателями, как аэрация и влажность почвы, допустимая продолжительность затопления почвы, норма осушения, критическая глубина залегания грунтовых вод.

Неправильное применение тех или иных агротехнических приемов, нарушение рекомендованных технологий также могут привести к некоторым отрицательным последствиям: прогрессирующему снижению запасов органического вещества почвы, вымыванию остаточных продуктов химизации с дренажными водами и загрязнению рек и водоемов, повышенному содержанию нитратов и пестицидов в растениеводческой продукции. Современные научные разработки по системе земледелия на осушенных землях позволяют без существенного вреда для окружающей среды эффективно использовать эти земли.

Повышение технического уровня и экологической надежности осушительных систем, внедрение научно обоснованной системы земледелия вместе с увеличивающимися поставками различного ассортимента минеральных удобрений сельскохозяйственному производству создают условия для гарантированного регулирования основных факторов жизни растений, возможности программирования и получения высоких и устойчивых урожаев на осушенных землях. На таких системах продуктивность выращиваемых культур достигает 180–200 ц/га сухого вещества.

Возрастание урожайности сельскохозяйственных культур наблюдается уже в первые годы после осушения и продолжается по мере окультуривания почв, обеспечивая устойчивую продуктивность осушенных земель.

Осушение переувлажненных земель – первое, но не единственное условие повышения эффективности и устойчивости земледелия на них. Мелиоративные мероприятия должны дополняться системой агротехнических и организационных мероприятий, направленных на максимальное и

126

эффективное использование почвенных, климатических, трудовых и материальных ресурсов.

Создание оптимального водного режима для растений является важнейшей основой эффективности других агротехнических мероприятий. Для формирования 1 т уро-

жая многолетние травы (в расчете на сено) используют 400– 700 м3 воды, картофель – 62–96, кукуруза (зеленая масса) – 32–50, сахарная свекла – 60–130, морковь столовая – 40–75, капуста поздняя – 50–90, зерновые культуры – 350–600 м3. Естественно, и глубина залегания уровней почвенногрунтовых вод при выращивании тех или иных культур должна быть различной. Так, на торфяных почвах хорошие условия для роста и развития однолетних культур создаются при поддержании влажности пахотного слоя почвы на протяжении вегетации в пределах 60–70% полной влагоемкости и уровня почвенно-грунтовых вод (нормы орошения): во время предпосевной обработки и сева – 60–70 см от поверхности почвы, от появления всходов до начала максимального прироста растений – 70–90 и до уборки урожая – 90–120 см. Для многолетних трав уровень их в течение вегетации не должен опускаться ниже 75–90 см, а в период сева – 50–60 см от поверхности почвы.

Результаты опытов показали, что при снижении уровня грунтовых вод под многолетними травами до 120 см от поверхности почвы продуктивность их падает на 15–20%, а при повышении до 50–60 см урожай картофеля уменьшается

вдва раза, зеленой массы культуры – на 100 ц/га и более.

Ввесенний предпосевной период на торфяных почвах уровень почвенно-грунтовых вод не должен опускаться ниже 70 см, так как высота капиллярного поднятия влаги здесь составляет 60–70 см. Это может привести к пересыханию верхнего слоя почвы, распылению его и возникновению ветровой эрозии.

На осушенных минеральных почвах почвенногрунтовые воды в течение вегетационного периода должны

127

залегать от поверхности не ближе: под зерновыми и силосными культурами на супесчаных почвах – 55–60 см, на суглинистых и глинистых – 70–80, под картофелем и корнеплодами – соответственно 60–80 и 80–100, под многолетними травами на сено – 50–60 и 60–70 см.

На вновь освоенных почвах перед проведением основной обработки для улучшения осушительного действия закрытого дренажа (например, на торфяных землях) и для улучшения вспашки на тяжелых минеральных почвах используют дополнительные агромелиоративные мероприятия: сплошное глубокое рыхление, сплошное и послойное рыхле- ние-кротование и сочетание сплошного глубокого рыхления с кротованием. Все приемы глубокого рыхления и рыхлениякротования проводят на осушаемых дренажем глинистых и суглинистых карбонатных и кислых почвах различной степени заболоченности, коэффициент фильтрации в подпахотных горизонтах которых менее 0,1 м/сут. Полосное рыхле- ние-кротование на глубину 0,6–1,0 м с кротователем диаметром 6–9 см в сочетании со сплошным глубоким рыхлением или сплошным рыхлением-кротованием проводят на тяжелосуглинистых и глинистых почвах при коэффициенте фильтрации подпахотного слоя менее 0,01 м/сут. При этом рыхле- ние-кротование осуществляют перпендикулярно закрытым дренам, а сплошное глубокое рыхление или рыхлениекротование – параллельно им.

Важным агромелиоративным приемом по регулированию водного режима осушенных земель является крото-

вой дренаж, применяемый обычно осенью, когда уровень почвенно-грунтовых вод опускается до 1 м и ниже, а поля освобождены от урожая. Закладывают его на глубине 80– 90 см каждые 2–3 года на средних и глубоких торфяниках. Там, где глубина залегания торфа составляет 40–50 см и меньше, его проводить нецелесообразно. На таких площадях, а также на минеральных переувлажненных почвах применяют гончарный дренаж и проводят дождевание в засушливые

128

периоды вегетации. Но наиболее совершенным способом улучшения мелиоративного состояния таких почв является комбинированная осушительная система. Она включает гончарный или пластмассовый дренаж в сочетании с кротовым и комплекс агромелиоративных приемов – глубокое щелевое рыхление оглеенных почв на глубину 45–60 см через каждые 3–4 года, узкозагонную вспашку, а в районах с избыточным увлажнением – поверхностное бороздование, посадку культур на гребнях. Следует иметь в виду, что низкие урожаи сельскохозяйственных культур могут быть одной из причин ухудшения их мелиоративного состояния. Так, если норма осушения рассчитана на получение 70–80 ц/га сена и, следовательно, на расход влаги 3500–4000 м3/га, то при фактической урожайности 20–30 ц/га расходуется лишь 1000–1500 м3/га воды. Не использованные растениями 2500 м3 воды вызывают переувлажнение почвы.

Установлено, что только путем правильного регулирования водного режима осушенных минеральных и торфяных почв урожайность сельскохозяйственных культур можно увеличить на 20–40%, практически устранив влияние неблагоприятных погодных условий.

При установлении оптимальной структуры посевных площадей необходимо исходить из требований рациональной организации земледелия на всей площади сельскохозяйственных угодий хозяйства или объединения, учитывая их специализацию и особенности почв. Хозяйства, имеющие осушенные земли, специализируются в основном на производстве животноводческой продукции, а расположенные вблизи крупных городов – и на производстве овощей. В связи с этим выгодно использовать торфяные почвы в основном под кормовые и овощные культуры, однако возделывание овощных культур приводит к сработке торфа. Поэтому их желательно использовать под многолетние травы. Осушенные минеральные почвы следует занимать преимущественно зерновыми (45–55%), кормовыми (28–35%) и техническими культурами

129

(14–19%). На торфяных почвах можно выращивать и зерновые культуры, где они дают урожай в 1,5–2 раза выше, чем на прилегающих дерново-подзолистых супесчаных почвах. В структуре посевных площадей здесь удельный вес зерновых культур может составлять 20–25% пашни. Из зерновых предпочтение необходимо отдавать озимой пшенице, озимой ржи и ячменю, имеющим сорта, лучше приспособленные к специфическим условиям осушенных земель. Из кормовых культур – прежде всего кормовой свекле, урожаи которой достигают 800–1000 ц/га.

Высокие урожаи на осушенных землях обеспечивают такие овощные культуры, как морковь и капуста (600– 800 ц/га), а также столовая свекла (500–700 ц/га).

Осушенные дерново-подзолистые почвы, особенно с гончарным дренажом, следует использовать в системе зерно- во-кормовых севооборотов. Почвы, продолжительное время затапливаемые весенними водами, а также луговые целесообразно вводить в кормовые и сенокосно-пастбищные севообороты. Неглубокие торфяники со слоем торфа до 50–60 см и сильно минерализованные, подверженные ветровой эрозии, необходимо занимать под культурные сенокосы и пастбища, организуя систему сенокосно-пастбищных севооборотов, а среднемощные и мощные торфяники – под кормовые и кормоовощные севообороты.

Чтобы поддерживать на высоком уровне плодородие торфяных почв, избежать непроизводительных потерь органического вещества, севообороты должны быть максимально насыщены многолетними травами – 50–100% севооборотной площади. На почвах с недостаточно разложившимся торфом однолетние культуры могут занимать 45–50% площади, в том числе пропашные – 25–30%, на хорошо окультуренных торфяных почвах посевы их не должны превышать 40% севооборотной площади, в том числе пропашные – 20%. На засоленных почвах вводят специальные севообороты с набо-

130