Russian Federation
UDK 631.615 топей, болот, торфянников и т. п.
UDK 631.559 Урожайность
UDK 631.811 Питание растений. Питательные элементы. Ростовые вещества
The article analyzes the efficiency of sluicing of depleted peatlands with reference to the hydrothermal coefficient (HTC) during cultivation of perennial grasses against the various agricultural background for the period from 2014 to 2022. The sluicing efficiency, expressed as an increase in yield, is 30-40 % at HTC<1 without application of mineral fertilizers. After fertilizing, the efficiency of sluicing increases by 2 times.
depleted peatlands, sluicing, hydrothermal coefficient, yield, mineral fertilizers
Введение
Регулированию водного режима выработанных торфяников посвящено много работ [1–6]. Исследователи выделяют ряд особенностей этих объектов, связанных главным образом с особенностями рельефа и подстилающих пород, по причине которых управление водным режимом на них осложняется или становится не эффективным [7]. Вместе с тем, в силу гидроморфного характера таких почв, они неплохо подходят для обустройства на них систем двустороннего регулирования водного режима, посредством оборудования шлюзов на оставшейся после осушения болота гидрографической сети [3, 8, 9]. Однако эффективность шлюзования – величина изменчивая, которая сильно зависит от погодных условий конкретного года. Лучше всего характеризует погодные условия гидротермического коэфициента (далее – ГТК). В данной работе проанализирована зависимость эффективности шлюзования от ГТК при возделывании многолетних злаковых трав на производственном и удобрительном агрофонах.
Материалы и методы
Наблюдения проводили с 2014 г. на производственном поле одного из кормовых севооборотов, расположенном в границах осушенного низинного торфомассива «Гадовское», который находится в 30 км к юго-западу от г. Кирова Кировской области. После осушения болота и проведения торфоуборочных работ на полях осталась действующая система осушительных каналов, оборудованная шлюзами и использующаяся для двустороннего регулирования водного режима на выработанной территории. Относительно выравненная поверхность полей после фрезерной торфодобычи, некоторый слой остаточного торфа и относительно неглубокое залегание грунтовых вод позволили успешно использовать эти территории для производства кормовых культур. С 2014 г. и до настоящего времени на одном из полей возделывают многолетние злаковые травы. Мощность остаточного слоя торфа в границах поля колеблется от 0 до 50 см, однако пахотный слой на основной территории представлен не торфом, а торфяно-песчаной смесью в разных соотношениях, а вблизи осушительных каналов отмечена примесь карбонатных глин и суглинков. По мнению белорусских исследователей, выработанные торфяники, находящиеся в таком состоянии, правильным будет относить к типу дегроторфоземов остаточно-оглеенных с дальнейшим подразделением на подтипы в зависимости от содержания органического вещества [10–12]. Уровень грунтовых вод (далее – УГВ) на поле в течение года может варьировать от 30 до 140 см. Водный режим здесь удается регулировать путем шлюзования. Шлюзование – это способ подпочвенного увлажнения путем повышения УГВ. Для наблюдений в границах поля с многолетними травами были выбраны два участка с разной степенью осушения: ключевой участок 3 (далее – КУ 3) со средневегетационным за девять лет УГВ = 90 см и КУ 4 – с УГВ = 70 см. Травостой на 80 % состоит из ежи сборной (Dactylis glomerata). В связи с этим, под эффективностью шлюзования в указанном случае подразумевали прибавку урожайности на менее осушенном участке (КУ 4), по сравнению с более осушенным (КУ 3), в разные по гидротермическому коэффициенту годы. Данные по атмосферным осадкам и температурам воздуха были получены на местной метеорологической станции. Для анализа использовали результаты урожайности за девять лет, полученные с делянок укосным методом в четырехкратной повторности без применения удобрений (производственный фон), и дополнительно – за последние три года с применением минеральных удобрений в дозе N120P90K160.
Результаты и их обсуждение
Среднее многолетнее значение ГТК, согласно данным, полученным с местной метеостанции, составляет 1.4, что вполне соответствует условиям зоны, в которой находится регион. В среднем за девять лет наблюдений значение ГТК примерно соответствует среднему многолетнему значению и составляет 1.5 (табл. 1).
Эффективность шлюзования, выраженная в прибавке урожая, в среднем за девять лет составила 10 % без применения удобрений.
Однако в разные годы ГТК сильно различался, варьируя за период наблюдений от 0.8 до 2.0. Если соотнести показатели эффективности шлюзования и ГТК, то можно заметить, что в наиболее засушливые годы (2016 и 2021 гг.) эффективность шлюзования заметно повышалась. Однако, несмотря на то, что при ГТК<1 эффективность шлюзования заметно возрастает по сравнению с годами, близкими к норме, зависимость все же нельзя назвать прямой, поскольку при ГТК 0.9 эффективность шлюзования составила 44 %, а при ГТК 0.8 – всего лишь 31 %. Вероятно, более верным здесь следует говорить не о зависимости от конкретного фактора, а лишь о тенденции или направленности процесса в тех или иных обстоятельствах. Эта мысль подтверждается также и тем, что в условиях увлажнения, близких к норме, подобная зависимость также не наблюдается, а имеет место лишь характер направленности, т. е. повышение ГТК, как правило, сопровождается некоторым снижением эффективности шлюзования. Если сравнить значения урожайности в годы с ГТК>1.5, то совсем не обязательно, что при ГТК 1.6 эффективность шлюзования будет выше, чем, например, при ГТК 1.7. Так, в 2019 г. при ГТК 1.6 эффективность от шлюзования не отмечена, тогда как в 2020 г. при ГТК 1.7 она составила более 8 %.
Поскольку в формировании урожая принимают участие многие факторы, попытка провести параллель лишь с одним показателем не позволит получить полной картины, однако при определенных обстоятельствах даже такое сопоставление вполне может прояснить ситуацию. В условиях дефицита влаги этот фактор из общей картины факторов начинает заметно оттягивать на себя внимание, а поскольку шлюзование позволяет в некоторой степени устранить этот дефицит, мы и можем заметить связь между применяемыми средствами и конечным результатом, т. е. урожайностью. В условиях, когда дефицит влаги не наблюдается, анализ ГТК уже не позволяет ничего выделить из общего количества факторов. На первое место здесь выходит не количество осадков само по себе, а характер их распределения в течение вегетационного периода, ровно, как и температур воздуха. Содержание элементов питания в почве, хотя и низкое, но может отличаться от участка к участку, что при прочих равных условиях также может повлиять на величину урожайности.
На участках, где режим питания регулируется внесением рекомендуемых доз минеральных удобрений, мы можем исключить этот фактор при сопоставлении вышеупомянутых показателей. Это значит, что доля влияния других в общей картине увеличится, что позволит более точно оценить взаимосвязь сравниваемых показателей.
При анализе показателей с удобренных участков обращает на себя внимание эффективность шлюзования в засушливый вегетационный период 2021 г. (ГТК 0.8), когда она достигла 88 % (табл. 2).
То есть возникает ситуация, когда, с одной стороны, мы устранили из области сравнения питательный режим, чисто математически увеличив относительную долю влияния водного режима на формирование урожая, а с другой – достаточная обеспеченность элементами питания позволила растениям более эффективно использовать влагу для формирования урожая. Иными словами, можно утверждать, что применение минеральных удобрений увеличивает отзывчивость многолетних злаковых трав к подпочвенному увлажнению в условиях дефицита осадков. Эффективность шлюзования, выраженная в прибавке урожая, в среднем за три года составила 33 % при использовании удобрений.
Вместе с тем, в 2020 г. при ГТК 1.7 эффективность шлюзования на удобрительном фоне совсем не наблюдалась, тогда как без применения удобрений она составила 8 % (см. табл. 1), т. е. при достаточной обеспеченности как влагой, так и элементами питания, эффективность шлюзования, выраженная в прибавке урожайности, наблюдаться не будет, поскольку обоих факторов в достатке. При достаточной обеспеченности только лишь влагой на участках может быть различная урожайность, обусловленная той самой разницей в обеспеченности участков элементами питания. Поэтому не совсем ясно, была ли прибавка урожайности в варианте без удобрений обеспечена именно шлюзованием, а не более благоприятным питательным режимом (см. табл. 1, 2020 год).
Заключение
Таким образом, можно заключить, что эффективность шлюзования на многолетних травах в условиях выработанных торфяников, выраженная в прибавке урожайности, в среднем за девять лет составила 10 % без применения удобрений и 33 % – с их применением (в среднем за три года). Наибольшая эффективность шлюзования достигается при сочетании таких факторов, как засушливый вегетационный период и применение минеральных удобрений.
1. Aleksandrov, V. G. Vodnyj rezhim vyrabotannyh torfyanikov [Water regime of depleted peatlands] / V. G. Aleksandrov // Trudy CTBOS [Proceedings of the Central Peat Land Experimental Station]. - Moscow, 1982. - № 6. - P. 59-66.
2. Alekseeva, Yu. S. Vyrabotannye torfyanye mestorozhdeniya pod mnogoletnie travy [Depleted peat deposits for cultivation of perennial grasses] / Yu. S. Alekseeva, A. V. Snigireva. - Leningrad : Kolos. - 1977. - 79 p.
3. Golovanov, A. I. Rezhim protivopozharnogo shlyuzovaniya osu-shennyh torfyanikov (na primere Meshcherskoj nizmennosti) [The regime of fire-fighting sluicing of drained peatlands (on the example of the Meshcherskaya lowland)] / A. I. Golovanov, K. S. Semenova // Melioraciya i vodnoe hozyajstvo [Land Reclamation and Water Management]. - № 5. - 2015. - P. 20-25.
4. Donskikh, I. N. Pochvennye rezhimy v osvoennyh nizinnyh torfyanyh pochvah Severo-Zapada RSFSR [Soil regimes in the cultivated lowland peat soils of the North-West of the RSFSR] : extended abstract of Doctor’s thesis (Agriculture) / I. N. Donskikh. - Leningrad, Pushkin, 1982. - 51 p.
5. Maslov, B. S. Chetvert’ veka issledovanij na Smolenskom meliorativno-bolotnom stacionare [A quarter of a century devoted to the research at the Smolensk Reclamation Peatland Station] / B. S. Maslov, A. P. Lysenok, V. A. Shamanaev [et al.] // Melioraciya i vodnoe hozyajstvo [Land Reclamation and Water Management]. -1996. - № 5-6. - P. 26-32.
6. Timofeev, A. F. Pochvy vyrabotannyh torfyanikov Kirovskoj oblasti i ih vodnyj rezhim [Soils of the depleted peatlands of the Kirov Region and their water regime] / A. F. Timofeev, L. A. Komarova // Proceedings of the Gor’kiy Agricultural Institute. - 1971. - Vol. 41. - P. 56-58.
7. Ulanov, A. N. Torfyanye i vyrabotannye pochvy yuzhnoj tajgi Evro-Severo-Vostoka Rossii [Peat and depleted soils of the south taiga of the European North-East of Russia] / A. N. Ulanov. - Kirov, 2005. - 320 p.
8. Ignatenok, F. V. Sistemy dvustoronnego dejstviya [Double-acting systems] / F. V. Ignatenok // Zakrytyj drenazh pochv [Closed soil drainage]. - Kirov, 1955. - P. 43-45.
9. Kozhanov, K. Ya. Effektivnost’ regulirovaniya vlazhnosti torfyano-bolotnyh pochv posredstvom shlyuzovaniya [The efficiency of moisture regulation of peat soils by means of sluicing] / K. Ya. Kozhanov // Proceedings of the Institute. Volume II. - Minsk, 1956. - P. 138-139.
10. Zajko, S. M. Klassifikaciya mineral’nyh pochv, obrazovavshihsya na meste srabotannyh torfyanikov [Classification of mineral soils formed instead of depleated peatlands] / S. M. Zajko, L. F. Vashkevich, A. V. Gorblyuk // Pochvovedenie [Soil Science]. - 1997. - №1. - P. 36-41.
11. Luchenok, L. N. Evolyuciya landshaftov v regione Belorusskogo Poles’ya pri osushenii bolot [Evolution of landscapes in the region of the Belarusian Polesia during drainage of peatlands] / L. N. Luchenok // Bolota i biosfera [Peatlands and the Biosphere] : Materials of the IX Int. School of Young Scientists. - Vladimir, 2015. - P. 87-92.
12. Smeyan, N. I. Klassifikaciya, diagnostika i sistematicheskij spisok pochv Belarusi [Classification, diagnostics and systematic list of soils of Belarus] / N. I. Smeyan, G. S. Citron // RUE Institute of Soil Science and Agrochemistry. - Minsk, 2007. - 220 p.
