Россия
УДК 631.615 топей, болот, торфянников и т. п.
УДК 631.559 Урожайность
УДК 631.811 Питание растений. Питательные элементы. Ростовые вещества
В статье приведены результаты анализа эффективности шлюзования многолетних злаковых трав в условиях выработанных торфяников в зависимости от гидротермического коэффициента на различном агрофоне за период с 2014 по 2022 г. Установлено, что эффективность шлюзования, выраженная в прибавке урожая, составляет 30–40 % при ГТК<1 без применения минеральных удобрений. При использовании удобрений эффективность шлюзования увеличивается в два раза.
выработанные торфяники, шлюзование, гидротермический коэффициент, урожайность, минеральные удобрения
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. Александров, В. Г. Водный режим выработанных торфяников / В. Г. Александров // Труды ЦТБОС. № 6. - Москва, 1982. - С. 59-66.
2. Алексеева, Ю. С. Выработанные торфяные месторождения под многолетние травы / Ю. С. Алексеева, А. В. Снигирева. - Ленинград : Колос, 1977. - 79 с.
3. Голованов, А. И. Режим противопожарного шлюзования осушенных торфяников (на примере Мещерской низменности) / А. И. Голованов, К. С. Семенова // Мелиорация и водное хозяйство. - 2015. - № 5. - С. 20-25.
4. Донских, И. Н. Почвенные режимы в освоенных низинных торфяных почвах Северо-Запада РСФСР : автор. дис. ... доктора с.-х. наук / И. Н. Донских. - Ленинград - Пушкин, 1982. - 51 с.
5. Маслов, Б. С. Четверть века исследований на Смоленском мелиоративно-болотном стационаре / Б. С. Маслов, А. П. Лысенок, В. А. Шаманаев [и др.] // Мелиорация и водное хозяйство. - Москва, 1996. № 5-6. - С. 26-32.
6. Тимофеев, А. Ф. Почвы выработанных торфяников Кировской области и их водный режим / А. Ф. Тимофеев, Л. А. Комарова // Труды ГСХИ. Т. 41. - Нижний Новгород, 1971. - С. 56-58.
7. Уланов, А. Н. Торфяные и выработанные почвы южной тайги Евро-Северо-Востока России / А. Н. Уланов. - Киров, 2005. - 320 с.
8. Игнатёнок, Ф. В. Системы двустороннего действия / Ф. В. Игнатёнок // Закрытый дренаж почв. - Киров, 1955. - С. 43-45.
9. Кожанов, К. Я. Эффективность регулирования влажности торфяно-болотных почв посредством шлюзования / К. Я. Кожанов // Труды института. Т. II. - Минск, 1956. - С. 138, 139.
10. Зайко, С. М. Классификация минеральных почв, образовавшихся на месте сработанных торфяников / С. М. Зайко, Л. Ф. Вашкевич, А. В. Горблюк // Почвоведение. - 1997. - № 1. - С. 36-41.
11. Лученок, Л. Н. Эволюция ландшафтов в регионе Белорусского Полесья при осушении болот / Л. Н. Лученок // Болота и биосфера : материалы Междунар. IX школы молодых ученых. - Владимир, 2015. - С. 87-92.
12. Смеян, Н. И. Классификация, диагностика и систематический список почв Беларуси / Н. И. Смеян, Г. С. Цитрон // РУП Институт почвоведения и агрохимии. - Минск, 2007. - 220 с.
