Урожайность многолетних трав

Весеннее отрастание трав началось в конце первой декады мая. Ко второй декаде высота растений достигала 5-6 см. По мере увеличения среднесуточных температур скорость отрастания трав увеличилась.

Данные учета урожая показывают, что при внесении удобрений урожайность многолетних трав увеличивается. Так, прибавка сена на варианте N60P60K60 составила 38,6 ц/га. Наибольшая прибавка наблюдалась на варианте Ni20P60K120 при урожае 93,1 ц/га сена (Приложение 4, табл. 1). Урожай первого укоса в 2,0-2,5 раза больше, чем урожай второго укоса. Необходимо отметить, что внесение микроудобрений не оказало существенного положительного влияния на повышение урожайности трав. В 1987 году июль и август были оптимальными для роста и развития растений. Высота трав по второму укосу была на контроле 68 см и 70 - 88 см на удобренных участках. Следовательно, урожай второго укоса был в 3-4 раза больше урожая первого укоса.

По данным химического анализа кормов, качество полученного сена хорошее. Причем, внесение удобрений практически не оказало влияния на химический состав и питательную ценность сена. Количество кормовых единиц соответственно по первому и второму укосам составило 0,32 и 0,40. По содержанию сырого протеина (9,6-17,5%) сено первого укоса можно отнести к первому классу; по содержанию каротина ко второму и третьему классу (13,0-26,0 г/кг); по содержанию клетчатки (24,4-28,1%) ко второму классу (Приложение 4, табл.

Расчет экономической эффективности показал, что наибольший условно-чистый доход получен на варианте N120P60K120, наибольшая окупаемость на 1 рубль - на вариантах N60P60K90 и N60P60K60. Максимальная окупаемость урожаем одного килограмма действующего вещества отмечена на варианте N60P60K60 (Приложение 4, табл. 4). Влияние мелиоративных параметров на почвенные режимы

Как известно, степень увлажнения торфяников оказывает существенное влияние на процесс минерализации органического вещества торфа (Бамбалов, 1984; Алексеева, Снегирёва, 1977; Скрынникова, 1961). Снижение влажности торфяной залежи увеличивает скорость минерализации органического вещества до 4-5 см в год. В Белоруссии (Скоропанов, Белковский, Брезгунов, 1976) при интенсивном иссушении выработанных и осушенных торфяников срок их сельскохозяйственного использования в результате биологической сработки торфа был сокращён до 10-20 лет.

В отношении рекультивированных торфяников вопрос оптимизации водного режима стоит особенно остро, так как согласно рекомендациям (Основные положения о рекультивации земель, 1977) экологически целесообразно оставлять слой торфа мощностью 0,5 м. Таким образом, при интенсивной минерализации органического вещества сработка торфяной залежи может наступить через 10 лет. Эти результаты получены для европейской территории. В условиях Западной Сибири таких исследований не проводилось.

Объекты и методы исследований. На торфяном месторождении «Таган» для исследования влияния мелиоративных параметров (осушение и мощность торфяной залежи) на почвенные режимы были выбраны следующие точки: на участке неосушенного болота в естественной залежи (в дальнейшем «естественная точка»), на рекультивированном участке с мощностью остаточного торфа 0,5 и 1,0 м (соответственно точки «0,5» и «1,0» без удобрений), две точки «1,0 N60» и «1,0 N120» на делянках с дозами минеральных удобрений соответственно Ыб0Рб0К60 и N120P60K120 с мощностью торфа 1м для изучения влияния интенсивности сельскохозяйственного использования.

Методы исследований аналогичны изложенным в главе 3.3.1. На всех точках торфяной слой представлен древесным и древесно-травяным видом (Приложение 5). Торф хорошо разложившийся (40-60%) с зольностью 630% и рН равным 5,5-6,5.

Функционирование выработанной торфяно-болотной экосистемы при разном антропогенном воздействии. Влияние внешних факторов на водный и агрохимический режим рассмотрим на примере 1986 года, погодные условия которого были описаны выше. Согласно данным воднофизических свойств торфов на опытных точках в верхних горизонтах происходит процесс минерализации органического вещества, интенсивность которого определяется увлажнением, мощностью остаточного слоя торфа и активностью сельскохозяйственного использования (табл. 30).

Торф на «естественной точке» характеризуется низкими значениями объёмной массы в верхних слоях, большой влагоемкостью, низкой пороз- ностью аэрации. При осушении происходит уплотнение торфяной залежи, уменьшение влагоёмкости торфа, увеличение порозности аэрации. Особенно отчётливо это проявляется на вариантах с более интенсивным сельскохозяйственным использованием на точках «1,0 N60» и «1,0 N120», где глубина этих изменений достигает 50-60 см.

Таблица 30 Водно-физические свойства остаточного торфяного слоя

Примечание.

Такой же процесс происходит и на точке «0,5», но уже на глубине 30 - 40 см, где торф перемешивается с подстилающим песком. Изменение водно-физических свойств оказало влияние и на динамику влажности. За вегетационный период 1986 года наибольшая влагообеспеченность отмечалась на «естественной точке». Запас влаги в слое 0-30 см составлял 80-100% от ПВ, что значительно выше по сравнению с осушенными вариантами. Запасы влаги в точках «1,0», «1,0 N60» и «1,0 N120» в начале вегетации изменялись от 0,7 до 0,8 ПВ, а затем в течение двух месяцев (с 20 июня по 20 августа) уменьшались (ниже 0,7 ПВ) и только в конце августа увеличились до оптимальных значений.

Ещё большее иссушение наблюдалось в торфяной залежи точки «0,5». Здесь на протяжении всего вегетационного периода (за исключением июня) влажность торфяной залежи изменялась в пределах 52-57% от ПВ (табл. 31).

Видимо, данный факт можно объяснить водно-физическими свойствами оставшейся торфяной залежи: крупная пористость песка исключает капиллярное подпитывание верхних слоёв грунтовыми водами. Можно предполагать, что такой водный режим будет способствовать активизации процесса минерализации органического вещества торфа.

Таким образом, динамика влажности на естественном участке и на объекте рекультивации свидетельствует, что осушение рекультивированного торфяника с сетью каналов с расстоянием между ними 80 м приводит к его переосушению.

Таблица 31 Запасы влаги, % от ПВ

Динамика подвижных форм азота.

Как известно (Уланов, 1985; Фёдоров, 1980; Хон, Коренова, Харламова, 1980) для процесса нитрификации необходимо оптимальное сочетание гидротермических условий. На выработанном торфянике, характеризующемся неудовлетворительным увлажнением, содержание нитратов очень низкое. Оно не превышает 3,11 мг/100г почвы на неудобренных торфяниках, 8,9 - на удобренных и 1,2 - на участке с остаточной мощностью торфа 0,5 м (табл. 32).

Таблица 32 Содержание подвижных форм азота, мг/100г почвы

Примечание: «-» - не определялось, «сл.» - следы

Такое содержание нитратного азота или его отсутствие в торфах объясняется неблагоприятными условиями для процесса нитрификации, а также потреблением азота многолетними травами (Фёдоров, 1980; Леуто, Бойко, 1979).

В динамике N-NO3, наблюдаемой на выработанном торфянике в точках «1,0 без удобрений», «1,0 N6o» и «1,0 N12o», отмечается следующая закономерность: в начале вегетации при влажности ы, равной 0,7 ПВ, нитраты концентрируются в верхнем слое торфяной залежи, а к середине лета в условиях снижения влажности в корнеобитаемом слое их наибольшее содержание (до 8,2 мг/100г почвы) наблюдается на глубине 80-100 см.

В условиях, неблагоприятных по увлажнению, активность процесса нитратообразования была низкой, в то время как на «естественной точке», характеризующейся оптимальным уровнем влажности, в июне наблюдалось более высокое содержание N-NO3 .

Для исследуемых вариантов характерно преобладание аммонийной формы азота, что свидетельствует о более активном процессе аммонификации по сравнению с нитрификацией на протяжении всего периода вегетации. Причём, наибольшее содержание N-NH4 в среднем наблюдается в торфяной залежи «естественной точки» (до 17 мг/100 г), наименьшее - в точке «0,5» (8,8 мг-100 г), что находится в прямой зависимости от степени влагообеспеченности. Следует отметить, что на варианте «1,0 N60» со средней дозой удобрения количество N-NH4 выше, чем на других вариантах рекультивированного торфяника.

Изучаемые варианты в целом обеспечены минеральным азотом за счёт аммонийных соединений. Причём, наибольшее количество его наблюдается в вариантах «1,0 N60» и на «естественной точке».

На участке с мощностью остаточного слоя торфа 0,5 м в течение всего периода фиксировалось низкое содержание подвижного азота, видимо, вследствие неблагоприятного водного режима. На варианте «1,0 N120» аналогичная динамика подвижного азота объясняется его выносом с урожаем многолетних трав, а также более активно протекающими биологическими процессами в условиях интенсивного использования торфяника. Подробные данные о динамике питательных элементов за 2 года исследований приведены в Приложении 6, табл. 1,2.

Биологическая активность. По данным результатов микробиологических исследований можно предположить, что весной в минерализации органического вещества торфа принимали участие аммонификаторы и олигонитрофилы, причём, наиболее многочисленная ассоциация была обнаружена на удобренном варианте «1,0 N60» (табл. 33). Нитрификаторы наблюдались лишь на варианте «1,0 N120».

По мере повышения температуры и уменьшения влажности торфяной залежи активность почвенной микрофлоры увеличивается в 2-16 раз. Наи-

более многочисленная ассоциация микроорганизмов отмечалась на удобренных вариантах, особенно « 1,0 N60».

Среди неудобренных вариантов наиболее интенсивным процессом минерализации органического вещества отличался вариант «0,5». В летний период здесь увеличивалась численность не только аммонификаторов и олигонитрофилов, но и денитрификаторов, количество которых было выше, чем на всех остальных вариантах опыта. На «естественной точке» в условиях сильного переувлажнения в летний период биологическая активность торфяной залежи оставалась низкой.

Таблица 33 Динамика численности микроорганизмов

К осени численность микроорганизмов на всех вариантах опытов кроме «естественной точки» резко уменьшилась. Исключение составили

денитрификаторы, причём, их количество на всех точках было больше, чем в другой период вегетации. Надо полагать, условия сухой и тёплой осени способствовали активизации этих микроорганизмов.

На «естественной точке» в сентябре увеличилась не только ассоциация денитрификаторов, но и аммонификаторов, олигонитрофилов. Их численность в этот период оказалась больше, чем в других вариантах, но, в целом, микробиологическая активность в 2 - 3 раза была ниже летней на освоенных вариантах торфяника.

Отмеченные выше закономерности характерны и для целлюлозоразрушающих микроорганизмов, о деятельности которых можно судить по степени разложения льняной ткани. Быстрее всего ткань разлагается в верхних горизонтах. Наибольшая убыль в весе ткани была в вариантах с минеральными удобрениями, причём, самая высокая целлюлозолитическая активность отмечена в период с 26 июля по 8 сентября во всех вариантах опыта (табл. 34).

Таблица 34              Скорость разложения целлюлозы

Примечание. «-» - не определялось

Рассматривая интенсивность выделения торфяной залежью углекислоты как суммарную характеристику её биологической активности, заметим, что самая низкая интенсивность выделения CO2 приходится на май, самая высокая - на июль.

К осени интенсивность дыхания снизилась незначительно, а на «естественной точке» и на «1,0 N120» повысилась. Но в целом, наименьшее выделение CO2 за весь период отмечалось на естественной залежи, а наибольшее - на интенсивно используемом рекультивированном участке «1,0 N120» (табл. 35).

Таким образом, осушение и рекультивация выработанных торфяников приводит к усилению биологической активности почв. Причём, существует зависимость её от степени увлажнения, мощности остаточного торфа и, что наиболее существенно, интенсивности сельскохозяйственного освоения.

Таблица 35 Активность почвенного дыхания

Примечание. «-» - не определялось

Однако в целом биологическая активность остаточного слоя торфяника низкая. Преобладают микроорганизмы, способные вызвать лишь первый этап минерализации органического вещества - аммонификацию. Таким образом, осушение данного рекультивированного торфяника мелиоративной сетью с расстояниями между каналами 80 м приводит к переосу- шению торфяной залежи. В цикле преобразования азотсодержащих органических веществ преобладают микроорганизмы, способные вызвать лишь первый этап минерализации - аммонификацию, а в пищевом режиме преобладает аммонийный тип питания. На интенсивность процесса минерализации органического вещества торфа оказывают влияние увлажнение, мощность остаточного слоя торфа и интенсивность сельскохозяйственного использования.

Судя по биологической активности остаточного слоя торфа в условиях разных мелиоративных параметров, процесс трансформации органического вещества на территории Западной Сибири замедлен. Именно поэтому после выработки торфяного месторождения без последующего вовлечения в сельскохозяйственное использование происходит его вторичное заболачивание, что и наблюдалось при обследовании выработанных торфяников (раздел 2).