Что такое фитомелиоранты и почему их посев проводят в несколько этапов

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 19.09.2024

Одностороннее, сориентированное на производство зерна, использование пахотных земель в современных системах земледелия Иркутской области приводит к их ускоренной деградации. По результатам агрохимического обследования пахотных земель площади почв с высоким содержанием гумуса за 15 лет снизились на 131,6 тыс. га. За этот период времени увеличились площади почв с низким содержанием гумуса на 74,9 тыс. га, а со средним - на 130 тыс. га (1).

Среди почв, характеризующихся низким и неустойчивым плодородием, наиболее распространенными (46,7 % всех пахотных земель) в Иркутской области являются серые лесные (2).

Для повышения плодородия почв рекомендуются разнообразные приемы мелиорации, в т.ч. реплантация (землевание), глинование, пескование, битумизация (оструктуривание), известкование и др.

Фитомелиорация (улучшение) почв - агроэкологически и экономически выгодный прием повышения их плодородия.

По сравнению с другими приемами мелиорации применение фитомелиорации в 5-20 раз дешевле.

Фитомелиорация (растительная мелиорация) осуществляется с помощью новых и малораспространенных растений: свербига восточная, горец растопыренный, козлятник восточный, обладающих сверхвысокой биологической продуктивностью, мощной корневой системой. Эти растения интродуцируются в Иркутской области по инициативе автора.

Хорошо развитая корневая система этих растений дренирует пахотный слой почвы, улучшает физико-химические свойства почв. Корни проникают в подпахотные горизонты, извлекают питательные вещества из труднорастворимых соединении и переносит их в пахотный слой. Растения формируют сверхвысокий фотосинтетический потенциал (ФП = 3,0 - 5,0 млн. м 2 /га/дней), продуцирует большое количество свежего органического вещества, которое выполняет разнообразные функции: защитную, экологическую, физиологическую и продукционную.

Производственные затраты на проведение фитомелиорации составляет 7-10 тыс. рублей на 1 гектар.

За четыре года возделывания фитомелиорантов в почву вносится 40-60 т/га сухого органического вещества, 600 кг/га азота, содержание водопрочных структурных агрегатов повышается до 75 %.

После четырех лет возделывания почвы в течении двух лет используются как предшественники для зерновых культур. Урожайность зерновых культур достигает 30-35 ц/га (без применения средств химизации), повышаются хлебопекарные качества зерна (3).

1. Система ведения агропромышленного производства Иркутской области в 1991 - 1995 гг./Рекомендации. - Новосибирск, 1991. - 491 с.

2. Кузьмин В.А. Почвы Предбайкалья и Северного Забайкалья. - Новосибирск: Наука, 1988. - 159 с.

3. Хуснидинов Ш.К. Нетрадиционные сидеральные культуры и плодородие почв Прибайкалья. - Иркутск: ИрГСХА, 1999. - 185 с.

Рекультивация земель и почв, которая частично проводится, должна соответствовать экологическим требованиям. Повышенный уровень и значительные площади загрязнения почв различными углеводородами, некоторыми тяжелыми металлами, наиболее характерны для г. Грозного и ареалов промышленной или использовавшейся кустарной добычи и переработки нефти. На всей территории Чеченской Республики характерно значительное ухудшение состояния сельскохозяйственных угодий, снижение плодородия почв. Излишне большое, сверх нормативов, количество выпасаемого скота, бессистемное, нерациональное использование пастбищ затеречных полупустынных ландшафтов, привели к утрате растительного покрова на больших площадях, к опустыниванию, к выдуванию маломощных почв ветрами. Более 350 тыс. гектаров полупустынных ландшафтов подвержены ветровой эрозии. В результате, в 1992 году терские пески были объявлены зоной экологического бедствия. Лишь в последние годы, в результате прекращения хозяйственной деятельности, выпаса излишне большого количества овец, здесь появились сенокосы, начался процесс самовосстановления природы. В результате нарушается структура почв, уменьшается количество органических и минеральных веществ, утрачивается плодородие земель, развивается эрозия.

Проблема рекультивации земель, загрязненных нефтепродуктами чаще всего затруднена чрезвычайно высоким уровнем их загрязнения, препятствующим деятельности углеродоокисляющих бактерий и естественному самоочищению. В связи с этим в каждой конкретной ситуации, в зависимости от масштаба и характера распределения загрязнения, вырабатывается оптимальная технология рекультивации горных пород и заключенных в них подземных вод. Лимитирующим климатическим фактором является влагообеспеченность. Территория располагается в засушливых условиях, коэффициент увлажнения составляет 0,45 и количество осадков не превышает 300–400 мм в год.

В биогеохимическом воздействии нефти на почвы участвует множество углеводородных и неуглеводородных компонентов, в том числе минеральные соли и микроэлементы. Токсичные действия одних компонентов могут быть нейтрализованы присутствием других, поэтому токсичность нефти не определяется токсичностью отдельных соединений, входящих в ее состав. Необходимо оценивать последствия влияния комплекса соединений в целом. При нефтяном загрязнении тесно взаимодействуют три группы экологических факторов: сложность, уникальная поликомпонентность состава нефти, находящегося в процессе постоянного изменения; сложность, гетерогенность состава и структуры любой экосистемы, находящейся в процессе постоянного развития и изменения; многообразие и изменчивость внешних факторов, под воздействием которых находится экосистема: температура, давление, влажность, состояние атмосферы, гидросферы и т. д.

При фитомелиорации происходит прежде всего: рост корней приводит к рыхлению почвы, благодаря чему увеличивается доступ кислорода в более глубокие слои загрязненной почвы; бобовые растения обогащают загрязненную почву азотом, что стимулирует углеводородокисляющую микрофлору и самоочищение почвы от углеводородов нефти; растения способны самостоятельно метаболизировать углеводороды нефти. Воздействие нефти на растения начинается сразу после посева семян в грунт. Наблюдается прямая зависимость между степенью загрязнения и всхожестью семян овсяницы луговой и костра безостого. Например, всхожесть семян овсяницы луговой при слабой степени загрязнения составляет 42,5 %, при средней — 9,8 % и при сильной — 3,7 %. В большей степени влияние нефти сказывается на росте растений, а не их развитии. На протяжении трех лет жизни растений не выявлены и какие-либо морфологические аномалии. Из внешних проявлений воздействия нефти необходимо отметить побурение и засыхание листьев, особенно у молодых растений.

Посев многолетних травянистых растений непосредственно в грунт, загрязненный нефтью, без внесения органических удобрений непригоден при проведении рекультивационных мероприятий. В этом случае растения к концу первого и началу второго года жизни почти полностью выпадают или формируют очень незначительную фитомассу, не обеспечивающую выполнение культурным фитоценозом фитомелиоративных функций. Внесение в нефтезагрязненный грунт одних минеральных удобрений дает кратковременный и в целом незначительный положительный эффект и не может рекомендоваться в качестве способа мелиорации.

Для формирования культурных фитоценозов на дренированных участках нефтезагрязненных земель наиболее перспективны следующие злаки (перечисление дается по степени уменьшения нефтетолерантности): ежа сборная, полевица белая, тимофеевка луговая, овсяница луговая, овсяница красная, костер безостый, костер прямой, бекмания восточная, волоснец сибирский, а также бобовые: люпин многолетний, лядвенец рогатый, клевер шведский, клевер луговой, клевер ползучий. Из дикорастущих видов местной флоры, самопроизвольно поселяющихся на нефтезагрязненных землях, для целей рекультивации могут быть рекомендованы пырей ползучий, вейник наземный и канареечник тростниковидный.

Биологическая рекультивация нарушенных земель под пашню включает двукратное снегозадержание путем устройства валиков через 8–10 м в течение двух лет; ежегодное весеннее боронование в два следа; внесение органических и минеральных удобрений; вспашку на глубину 20–22 см с одновременным боронованием; сплошную культивацию и предпосевное боронование в два следа; прикатывание почвы до и после посева, посев трав в первый год; прикатывание сидератов на пашне на второй год освоения и дискование их на глубину до 30 см с одновременным боронованием осенью второго года. После завершения мелиоративного периода рекультивированные участки пашни можно использовать в системе необходимого севооборота. Мелиоративный срок восстановления нарушенных земель под пастбища составляет 3 года. В первый год разовое внесение органических удобрений под основную вспашку составляет 30 т/га.

Сравнение урожайности растений свидетельствует о том, что на грунтах, загрязненных нефтью в средней и, особенно, слабой степени, при совместном внесении торфа или навоза с минеральными удобрениями возможно создание культурных фитоценозов, незначительно уступающих по продуктивности сельскохозяйственным угодьям. Культурные фитоценозы, формирующиеся на грунтах, загрязненных нефтью в сильной степени, даже при соблюдении указанных агротехнических приемов, обладают очень низкой продуктивностью, при которой их фитомелиоративная роль для целей рекультивации неудовлетворительна.

При проведении комплекса фитомелиораций по реабилитации территорий необходимо: во-первых, подбирать наиболее толерантные к конкретному загрязнителю виды декоративных растений, способных достаточно хорошо произрастать в экстремальных условиях атмосферного и почвенного загрязнения; во-вторых, при выращивании подобранных культур важно, чтобы они очищали почву от загрязняющих веществ, выполняя функции фитомелиорантов.

Высевают фитомелиоранты после нанесения почвенного слоя и проведения комплекса агротехнических работ в основном в два этапа. На первом этапе высаживают растения-фитомелиоранты, способные выносить из почвы загрязняющие вещества. На втором этапе высевают дернообразующие травы. Травосмесь желательно составлять из двух, трех и более компонентов с таким расчетом, чтобы обеспечить хорошее задернение рекультивируемой территории.

Травы, используемые для рекультивации, должны быть апробированных сортов и местных популяций. Высаживаемые растения должны быстро акклиматизироваться, обладать устойчивостью к неблагоприятным условиям микроклимата и отрицательным физическим и химическим свойствам грунта, иметь сильно развитую корневую систему, обладать способностью к симбиозу с микроорганизмами.

Озеленение подобных территорий не завершается посадкой растений, а представляет собой длительный и трудоемкий процесс, требующий регулярного ухода за растительностью. Рекультивацию можно считать завершенной после создания густого и устойчивого травостоя, при этом концентрация остаточных нефтепродуктов со значениями коэффициента окисления нефти более 90 % не должна превышать в среднем по участку 8,0 % в органогенных и 1,5 % в минеральных и смешанных грунтах.

В связи с интенсивной нефтедобычей в Республике, в течении XX века, наблюдается локальное загрязнение нефтепродуктами в результате переливов из скважин, а также отчуждении земель под отстойники нефтяных вод и испарителя, где накапливаются соли с наборoм микрокомпонентов, в том числе токсичных. Общая площадь отчужденных земель составляет порядка тысячи га. Нефть, разлитая на поверхность суши или воды, трансформируется, происходит испарение, поглощение и фильтрация части компонентов нефти на поверхности почвы или воды. В результате образуются новые химические вещества, исчезают или меняют свою структуру те, которые составляли раньше смесь, называемую нефтью.

Зафиксировано ежегодное убывание содержания гумуса. Ежегодно терялось более 0,7 % гумуса пахотного слоя. Потери со всей площади пашни республики составляли порядка 220 тыс. т. Часть гумуса терялась за счет дегумификации почв, то есть отрицательного баланса расхода гумуса и его восполнения, часть — за счет водной и ветровой эрозии.

Для удобства разработки мероприятий по рекультивации земель, загрязненных нефтью, проведена классификация земель по степени их загрязненности нефтью и продуктами ее переработки. К сильнозагрязненным землям отнесены земли, содержание нефти в почвенном профиле которых превышает 20 кг/кв. м, слабозагрязненные почвы — менее 8 кг/кв. м, среднезагрязненные земли занимают промежуточное положение между слабо- и сильнозагрязненными землями, то есть содержат нефть в количестве от 8 до 20 кг/кв. м.

Восстановление загрязненных нефтью земель — многоэтапный процесс, каждая стадия которого соответствует определенной последовательности естественной геохимической и биологической деструкции поступивших в почвы нефтяных углеводородов. использование фитомелиоративного эффекта является перспективным направлением улучшения физического состояния почв.

Наиболее быстро восстанавливаются такие физические свойства почв, как плотность, пористость, структурный состав. Более длительное фитомелиоративное воздействие требуется для восстановления водопрочности агрегатов. Эффективность фитомелиоративного улучшения почв связана с биологической продукцией растений, которая в свою очередь отражает климат.

Лучшим агротехническим приемом при выращивании многолетних трав на нефтезагрязненных землях следует считать применение навоза с внесением минеральных удобрений; Оптимальными сроками высева многолетних трав на нефтезагрязненных землях при слабой степени загрязнения следует считать 1 мес, при средней — 1 год.

Деятельность человека привела к значительному изменению в Чеченской Республике растительного и животного мира. Произошло резкое сокращение ареалов произрастания многих ценных видов растений. Некоторые из них оказались на грани полного исчезновения, например: облепиха, ромашка, валериана, алтей, бессмертник, белладонна кавказская.

Основные термины (генерируются автоматически): всхожесть семян овсяницы, загрязненная почва, земля, растение, углеводород нефти, грунт, нефть, почва, удобрение, Чеченская Республика.

Роль фитомелиорантов в улучшении мелиорации орошаемых земель

Бухарский филиал Ташкентского института ирригации и инженеров механизации сельского хозяйства, Узбекистан

Джураев Шарафиддин Бобокулович

Студент 3 –курса факультета гидромелиорации

Поставленная цель в способе фитомелиорации засоленных почв достигается тем, что осуществляют посев фитомелиорантов - солеустойчивых растений, сбор (скашивание) хозяйственно ценной части их биологического урожая в течение предусмотренного эксплуатационного срока травяного(ых) поля(ей) севооборота, при этом после сбора (скашивания) и вывоза остатков урожая осуществляют вычесывание пожнивных и корневых остатков фитомелиорантов.

Создание высокопродуктивных агроландшафтов возможно при проведении мелиорации засоленных орошаемых земель. Необоснованное введение в ирригационное освоение площадей с природными засоленными почвами и с высоким содержанием в почвенном покрове солонцов усугубляет неудовлетворительное состояние орошаемых земель. Возвращение таким землям прежнего плодородия одна из важнейших задач земледелия.

Мелиорация засоленных почв начинается с рассолительных мероприятий. Способ рассоления заключается в создании нисходящего водного потока в почвах, обеспечивающего выщелачивание легкорастворимых солей из корнеобитаемого слоя. Основным моментом данного способа является промывной режим орошения, осуществляемый методом дождевания. Увеличение оросительной нормы на 10-20% создает интенсивное увлажнение почвы и является промывным режимом орошения, обеспечивающим вынос солей вниз почвенного профиля. Зарубежный и отечественный опыт свидетельствует о положительных результатах использования промывных режимов орошения на засоленных почвах. Кроме того, они являются наиболее щадящими почвы мелиоративными приемами, не допускающими активного выщелачивания гумуса, кальция и других элементов питания.

Промывные режимы орошения осуществляются с глубокими почвенными обработками, такими как мелиоративные вспашки или глубокое рыхление, обуславливающими создание довольно мощного рыхлого слоя до 40 см. Такой агротехнический прием в 1,5-2 раза увеличивает скорость впитывания и фильтрации, особенно в солонцовых почвах. Он исключает подъем водносолевых масс обратно к поверхности и предупреждает снижение предполивного порога их увлажнения более чем на 70% НВ. В разрыхленном слое влага меньше расходуется на испарение с поверхности почвы, а следовательно, лучше сохраняется, не успевая перейти допустимые пределы увлажнения до следующего полива дождевальной техникой.

Последействие объемного рыхления и мелиоративной глубокой вспашки на водно-физические свойства почв сохраняется на 3-4 года.

Адаптационные принципы применения новых способов мелиорации почв позволяют в наибольшей степени использовать биопотенциал сельскохозяйственных культур, при учете которого обеспечивается экологичность производства растениеводческой продукции. Удовлетворительное рассоление почвы может быть достигнуто за 5-6 лет.

Основным источником получения кормовых средств в современном кормопроизводстве являются многолетние травы. Биологические особенности этой группы культур - высокая продуктивность, их соответствие физиологическим особенностям различных видов животных удачно сочетаются с целым рядом ценных хозяйственных качеств - высокой адаптивностью, способностью наиболее полно и рационально использовать условия произрастания. Следует отметить высокую ресурсосберегаемость этих культур, так как они растут на одном месте несколько лет, поэтому не требуются ежегодные значительные затраты энергии на их возделывание. В соответствии с этим себестоимость кормовой единицы многолетних трав самая низкая среди других культур. Велика также и агротехническая роль многолетних трав - они обогащают почву органическим веществом, посевы многолетних трав являются радикальным средством борьбы с эрозией. Кроме того, возделывание трав не только не наносит ущерба окружающей среде, но и способствует улучшению экологической обстановки в аридной зоне, так как снижает распаханность территории и уменьшает применение пестицидов, что особенно актуально для аридных регионов.

Возделывание сельскохозяйственных культур в качестве фитомелиорантов при освоении засоленных почв способствует улучшению проницаемости почвы, выделению углекислоты, уменьшению испарения с поверхности поля за счет затенения. Культура-мелиорант должна обладать способностью мобилизовать питательные вещества и вовлекать минеральные элементы в биологический круговорот зольных элементов. Фитомелиоранты дают хорошие урожаи при орошении на солонцовых засоленных почвах. Мощная корневая система этих растений способствует снижению уровня грунтовых вод.

Сегодня учёные пытаются повернуть вспять процессы деградации засолённых земель путём ввода солеустойчивых культур и многолетних трав. Фитомелиоративные и мелиоративные севообороты – это будущее засолённых почв. Какие культуры наиболее подходят для целей рассоления, изучают учёные КазНИИ почвоведения и агрохимии имени У.У.Успанова в рамках соглашения с ФАО – ГЭФ ИСЦАУЗР-2.

Полевой семинар, посвященный результатам проделанной в 2020 году работы по опреснению засоленных почв, прошел 3 ноября 2020 в Акдалинском массиве Балхашского района Алматинской области.

Причины засолённости и принятые градации

Исследования показывают, что в засоленных почвах минеральные соли содержатся в таких количествах, которые уже вредны для растений. Угнетение сельскохозяйственных культур начинается при содержании в профиле солей более 0,25% массы почвы. Большинство культурных растений при повышенном содержании водорастворимых солей в почвах не может развиваться или дает очень низкие урожаи.

Доказано, что при слабой степени засоления урожайность зерновых культур снижается на 15%, при средней степени – на 35%, а при сильной — на 85%.

Основной причиной повышения уровня засоленности почв является повышение уровня грунтовых вод на орошаемых площадях, которое в свою очередь происходит из-за прогрессирующего разрушения коллекторно-дренажных сетей, связанного с отсутствием достаточного финансирования для их правильной эксплуатации.

Подписанное 26 декабря 2019 года соглашение между КазНИИ почвоведения и агрохимии и проектом ФАО/ГЭФ нацелено на снижение содержания солей в почвах для повышения их плодородия и положительного воздействия на окружающую среду. Таким образом, ведущее научное учреждение страны, занимающееся фундаментальными и прикладными исследованиями в области почвенных и агрохимических наук и проект ФАО/ГЭФ, основной миссией которого является комплексное управление природными ресурсами в подверженных засухе и засоленных сельскохозяйственных производственных ландшафтах в странах Центральной Азии, включая Казахстан, объединили свои усилия в борьбе за будущее земель сельскохозяйственного назначения, затронутых проблемой засоления почв.

Опреснительные свойства сельскохозяйственных культур

В последнее время для улучшения мелиорации почв применяются фитомелиоративные и мелиоративные севообороты. Практика показала, что выращивание солеустойчивых многолетних трав — фитомелиорантов повышает биологическую активность засоленных почв и улучшает структуру почвы.

Фитомелиоранты, особенно бобовые кормовые травы, обладают опреснительными свойствами, накапливают биологический азот и, помимо этого, отличаются высокой питательной ценностью. В ходе развития корневых систем фитомелиорантов в почве усиливается активность микроорганизмов и идет накопление органических веществ, что в конечном итоге способствует повышению плодородия почвы. Кроме этого, диверсификация сельскохозяйственных культур за счет внедрения и интеграции различных методов ведения сельского хозяйства на засоленных и деградированных землях повышает продуктивность отрасли, что может способствовать увеличению доходов фермеров.

Карты, семена, агротехника

В ходе полевого семинара участники мероприятия убедились, что внесение в местный севооборот нетрадиционных и пока широко неиспользуемых кормовых и зернобобовых культур позволяет снижать уровень засоления почвы, обогащать ее необходимыми питательными веществами, а также восстанавливать структуру почвы.

Галофиты выносят соль с биомассой

Участникам полевого семинара были также представлены растения – галофиты, которые способствуют опреснению и фитомелиорации почв, поскольку большинство из них могут удалять минеральные соли из почвы или поливной воды и накапливать их в поверхностной биомассе. Срок опреснения почвы при использовании галофитов составляет три-пять лет, а при очень сильном засолении – шесть-семь лет. В результате данных мер эти земли могут быть использованы для выращивания традиционных культур.

К слову, в практике сельского хозяйства помимо фитомелиорации используют ряд других приемов повышения солеустойчивости при возделывании культур, таких как:

— солевая закалка семян (замачивание в растворах соли на 1 час перед посевом);

— внесение в почву микроэлементов (бора, марганца, меди), что дает положительный эффект на слабо и среднезасоленных почвах;

— селекция солеустойчивых сортов; мелиоративные мероприятия по промывке солей;

— использование для посева семян овощных культур и клубней картофеля, выросших в условиях почвенного засоления.

Читайте также: