Способ фитомелиорации низкоплодородных, истощённых, деградированных, старопахотных почв с использованием козлятника (галеги) восточного

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для восстановления и повышения плодородия истощенных, деградированных, низкоплодородных и старопахотных почв без применения дорогостоящих средств химизации и получения экологически безопасной продукции растениеводства в органическом земледелии. В способе используют козлятник восточный – галегу. Рыхление пахотного и подпахотного слоев почвы осуществляют за счет хорошо развитой, глубоко проникающей в подпахотные горизонты почвы корневой системы фитомелиоранта – многолетнего бобового растения – козлятника восточного. В летне-осеннее время предыдущего года проводят комплекс приемов обработки почвы для уничтожения многолетних корневищных и корнеотпрысковых сорняков: вспашку, культивацию, фрезерование, весной – культивацию, боронование, до- и послепосевное прикатывание. Посев осуществляют в первой декаде мая с нормой высева 25 кг/га, междурядьями 45 см, глубиной заделки семян от 1,5 до 2 см и возделывают на протяжении 20 лет, ежегодно чередуя использование его посевов на кормовые и семенные цели. Способ обеспечивает обогащение пахотного и подпахотного горизонта почвы свежим, лабильным органическим веществом, являющимся источником образования гумуса – основного показателя плодородия почв, положительно влияющим на основные ее функции: продукционные агрофизические, биоэкологические, защитные и физиологические. 6 ил., 6 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для восстановления и повышения плодородия истощенных, деградированных, низкоплодородных и старопахотных почв без применения дорогостоящих средств химизации и получения экологически безопасной продукции растениеводства в органическом земледелии.

В настоящее время разработаны и рекомендуются различные виды мелиорации: орошение осушение, химическая мелиорация и агролесомелиорация [1, 2, 3, 4]. В целом, мелиорация направлена на коренное улучшение земель [5]. Для восстановления и повышения плодородия и продуктивности истощенных, деградированных низкоплодородных и старопахотных почв рекомендуется применять фитомелиорацию (мелиорацию почв с помощью растений).

Известен способ фитомелиоративного восстановления сильносбитых и деградированных пастбищных угодий (патент RU №2016114116, А01В 79/02, В09С 1/00 А01В 49/04, 12.04.2016) [6].

Недостатком указанного способа является то, что в качестве фитомелиоративных растений применяются многолетние злаковые (мятликовые) травы и кустарники, не используется высокий морфобиологический потенциал многолетних бобовых трав, предлагается сложная техническая, технологическая и высокозатратная система залужения деградированных пастбищ.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа по совокупности основных существенных признаков, является способ фитомелиорации подпахотного горизонта почвы (патент RU №2152146, А01В 79/00, А01В 79/02, 24.08.1998) [7], в котором отражена мелиорация минеральных слабоводопроницаемых почв. Способ мелиорации заключается в рыхлении пахотного слоя с одновременным образованием в подпахотном горизонте щелей и заполнением их сыпучим органическим удобрением. При этом межщелевое пространство пахотного слоя засевают однолетними и многолетними травами с хорошо развитой корневой системой.

Недостатком названного способа является то, что не указывается видовое разнообразие растений, рекомендуемых в качестве фитомелиоративных, так как они в этом способе призваны выполнять основную возложенную на них функцию - улучшения плодородия подпахотного слоя почвы; какой временной промежуток был между посевом однолетних и многолетних растений, какой вид органических удобрений и в какой дозе они применялись при проведении мелиоративных работ.

Задачей изобретения является создания способа фитомелиорации истощенных, деградированных, низкоплодородных и старопахотных почв с использованием козлятника (галеги) восточного (Galega orientalis).

Сущность изобретения заключается в том, что рыхление пахотного и подпахотного слоев почвы осуществляют за счет хорошо развитой, глубоко проникающей в подпахотные горизонты почвы корневой системы фитомелиоранта – многолетнего бобового растения – козлятника восточного, в летне-осеннее время предыдущего года проводят комплекс приемов обработки почвы для уничтожения многолетних корневищных и корнеотпрысковых сорняков: вспашку, культивацию, фрезерование, весной - культивацию, боронование, до и послепосевное прикатывание. Посев осуществляют в первой декаде мая с нормой высева 25 кг/га, междурядьями 45 см, глубиной заделки семян от 1,5 до 2 см и возделывают на протяжении 20 лет, ежегодно чередуя использование его посевов на кормовые и семенные цели.

Технический результат - обогащение пахотного и подпахотного горизонта почвы свежим (лабильным) органическим веществом, являющегося источником образования гумуса - основного показателя плодородия почв, положительно влияющего на основные ее функции: продукционные агрофизические, биоэкологические, защитные и физиологические, которое достигается за счет многолетнего использования высокого эколого-биологического потенциала козлятника (галеги) восточного, формирующего мощную корневую систему, проникающую и дренирующую пахотный и глубокие подпахотные горизонты почвы и обладающего высоким фотосинтетическим потенциалом биологической продуктивности.

На фиг. 1-6 представлен способ фитомелиорации низкоплодородных, истощенных, деградированных, старопахотных почв с использованием козлятника восточного, на фиг. 1 показан линейный рост козлятника (галеги) восточного, на фиг. 2 - облиственность козлятника (галеги) восточного в фазе цветения, на фиг. 3 - фаза плодообразования козлятника (галеги) восточного, на фиг. 4 - рост и развитие корневой системы козлятника (галеги) восточного 4 года жизни, на фиг. 5 - рост и развитие корневой системы козлятника (галеги) восточного 8 года жизни, на фиг. 6 - строение почвенного профиля светло-серой лесной почвы после проведения фитомелиорации (биогеоценоз козлятника восточного 20 года жизни).

Способ фитомелиорации (мелиорация с использованием растений) истощенных, деградированных, низкоплодородных, старопахотных почв с использованием козлятника восточного осуществляют следующим образом. В летне-осеннее время предыдущего года проводят комплекс приемов обработки почвы для уничтожения многолетних корневищных и корнеотпрысковых сорняков: вспашку, культивацию, фрезерование, весной - культивацию, боронование, до- и послепосевное прикатывание. Посев осуществляют в первой декаде мая с нормой высева 25 кг/га, междурядьями 45 см, глубиной заделки семян от 1,5 до 2 см и возделывают на протяжении 20 лет, ежегодно чередуя использование его посевов на кормовые и семенные цели.

В первый год козлятник восточный формирует корневую систему, урожайность надземной вегетативной массы не высокая (5,0-6,0 т/га). Во второй и последующие годы отрастание козлятника отмечается в середине второй декады мая, а к середине июня растение достигает фазы бутонизации - начало цветения. Урожайность зеленой массы достигает 15,0-20,0 т/га (фиг. 1 и 2). На третий год интенсивно формируются генеративные побеги и посевы козлятника используются на семенные цели. Семенная продуктивность достигает 0,5-0,6 т/га (фиг. 3).

Фитомелиорация низкоплодородных, истощенных, деградированных светло-серых лесных почв с использованием козлятника восточного изучалась на опытном поле кафедры сельскохозяйственной экологии ФГБОУ ВО «Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского». Многолетние исследования показали, что длительность хозяйственного использования посевов связана с морфо-биологическими особенностями козлятника восточного, высоким потенциалом биологической продуктивности, спецификой строения корневой системы, интенсивным ростом и развитием растений, ярко выраженной способностью к вегетативному размножению и самовосстановлению травостоя.

Способность вегетативного размножения (за счет формирования отпрысков и корневищ) позволяет сохранить высокую густоту травостоя и продуктивность плантаций на долгие годы хозяйственного использования (до 20 лет). Густота стеблестоя достигает 1040 шт/м². Во второй год высота растений достигает 80-90 см. Наибольшая высота отмечается в посевах четвертого года жизни (100-105 см), пятого - 80, шестого - 90, седьмого-десятого - 85, далее - до двадцатого года в среднем 88 см (таблица 1).

Важнейшей морфо-биологической особенностью козлятника восточного высокая площадь листьев, от которой зависит его биологическая продуктивность. В первые годы использования (второй - четвертые годы) величина ассимиляционного аппарата достигала 141,3-184,3 тыс. м²/га (в среднем 166,1), затем ее величина снижалась и до двадцатого года колебалась от 57,4 до 76,2 тыс. м²/га (в среднем 70,5).

Эти показатели величины ассимиляционного аппарата характерны для фитомелиоративного растения и они значительно выше показателей, которые присущи другим фитомелиоративным растениям.

Показатели фотосинтетического потенциала (ФП), характеризующего «работу» площади листьев за вегетационный период колебались от 9,1 до 12 млн. м²/га/дней (в среднем 10,7), в первые четыре года и до 3,7-5,2 (в среднем 4,5) с пятого по двадцатый годы. Такие значения ФП согласно принятым нормативам, считаются очень высокими.

Максимальная урожайность зеленой массы была получена в посевах козлятника начиная с четвертого по десятые годы хозяйственного использования, средняя урожайность зеленой массы козлятника в последующие годы снижалась (в среднем на 18,8%). Наименьшая урожайность козлятника отмечалась на девятнадцатый-двадцатый год (16,2 т/га - 64% от уровня урожайности, получаемые в первые десять лет).

Козлятник восточный формирует мощно развитую стержневую корневую систему и подземные вегетативные органы размножения и возобновления травостоя: отпрыски и корневища. Корневая система обладает высокой усвояющей способностью - извлекать элементы минерального питания растений: фосфор, калий, кальций из труднодоступных соединений подпахотных горизонтов и материнской почвообразующей породы и переносить их в пахотный горизонт, а за счет симбиотрофной деятельности клубеньковых бактерий усваивать и накапливать в почве атмосферный азот. Глубина проникновения корней в почву на четвертый год жизни козлятника достигает 65 см, на восьмой - 80 см. Она оказывает дренирующее влияние на пахотный и подпахотный горизонты почвы. Ежегодное поступление сухой органической массы с корневыми, поукосными остатками и отавной массой достигает 21,2 т/га. Эта органическая масса служит источником образования гумуса (табл.2, 3, 4, 5, 6).

Таким образ, козлятник восточный как фитомелиорант восстанавливает плодородие деградированных почв, улучшая физико-химические, водно-воздушные свойства и строение почвенного профиля. Мощность темно-окрашенного горизонта почвы составила 35 см, оподзоленного - 10 см, горизонта «вмывания» (В) - 20 см.

Источники информации

1. Ковда В.А. Патология почв и охрана биосферы планеты / В.А. Ковда - Пущино, 1989.-36 с.

2. Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв / Ф.Р. Зайдельман. - М.: Изд-во МГУ, 2003.-448 с.

3. Ковда В.А. Проблемы защиты почвенного покрова и биосферы планеты / В.А. Ковда - Пущино, 1980. - 156 с.

4. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы / Г.В. Добровольский, Е.Д. Никитин - М.: Наука, 2000. - 186 с.

5. Шишов Л.Л. Дурманов Д.Н. Расширенное воспроизводство плодородия почв и его информационное обеспечение / Л.Л. Шишов Д.Н. Дурманов // Проблемы почвоведения и агрохимии. - М., 1986. - С. 87-101.

6. Патент RU №2016114116, А01В 79/02, B09C 1/00 A01B 49/04, 12.04.2016.

7. Патент RU №2152146, A01B 79/00, A01B 79/02, 24.08.1998 – прототип.

Способ фитомелиорации низкоплодородных, истощенных, деградированных, старопахотных почв с использованием козлятника восточного – галеги, включающий рыхление пахотного и подпахотного слоев почвы за счет хорошо развитой, глубоко проникающей в подпахотные горизонты почвы корневой системы фитомелиоранта – многолетнего бобового растения – козлятника восточного, отличающийся тем, что в летне-осеннее время предыдущего года проводят комплекс приемов обработки почвы для уничтожения многолетних корневищных и корнеотпрысковых сорняков: вспашку, культивацию, фрезерование, весной – культивацию, боронование, до- и послепосевное прикатывание, а посев осуществляют в первой декаде мая с нормой высева 25 кг/га, междурядьями 45 см, глубиной заделки семян от 1,5 до 2 см и возделывают на протяжении 20 лет, ежегодно чередуя использование его посевов на кормовые и семенные цели.