Поиск

Сельскохозяйственное производство в условиях пойм
17.08.2015

Заболоченные поймы осваивают под овощные и кормовые культуры, картофель, высокопродуктивные сенокосы и пастбища для обеспечения населения овощами и картофелем и создания прочной кормовой базы животноводства.
Осушение пастбищ — наиболее эффективное средство борьбы с глистными заболеваниями жвачных животных, с тяжелым заболеванием рогатого скота и овец фасциолезом, переносчик которого (моллюск малый прудовик) гибнет на осушенных пастбищах.
С помощью мелиорации повышается плодородие пойменных почв.
Ho требования разных культур к факторам роста неодинаковы, поэтому одни и те же почвы для одних культур будут плодородными, а для других потребуется регулирование водного, воздушного, теплового, пищевого режимов. Следовательно, плодородие почв неразрывно связано с их использованием, планируемой урожайностью. Потребность растений в факторах роста зависит также от климатических условий, системы удобрений, обработки и т. д. Для получения устойчивых, высоких урожаев сельскохозяйственных культур надо хорошо знать их требования к водному, пищевому, воздушному, термическому и другим режимам почвы.
На заболоченных поймах избыток влаги в почве приводит к недостатку в ней воздуха и тепла, развитию неблагоприятных анаэробных процессов, вызывающих накопление органического вещества и превращающих содержащиеся в почве питательные вещества в недоступные для культурных растений соединения. После проведения гидромелиоративных, культуртехнических и агротехнических мероприятий повышается эффективное плодородие почв, естественный неблагоприятный водный режим пойм изменяется на благоприятный, а вместе с ним улучшаются воздушный, питательный, тепловой и биологический режимы в соответствии с требованиями сельскохозяйственного производства. Осушение заболоченных пойм приводит к росту естественного растительного покрова. Ho этот процесс протекает медленно, стихийно и часто не в желаемом направлении.
Интенсивно использовать поймы можно только при одновременном проведении культуртехнических и агротехнических мероприятий. Комплекс этих мероприятий способствует переходу больших потенциальных запасов питательных веществ почв заторгованных пойм в усвояемые культурными растениями зольные элементы пищи и азота, создает условия, обеспечивающие растения водой и другими факторами роста. Заболоченные поймы становятся пригодными для выращивания почти всех сельскохозяйственных культур, произрастающих в данной природной зоне. На мелиорируемых минеральных и торфяных почвах получают высокие урожаи многолетних трав, зерновых и овощных культур, корнеплодов. На мелиорированных поймах, расположенных около крупных городов, выращивают капусту, морковь, свеклу, картофель.
При проектировании мелиоративных систем на поймах необходимо учитывать требования сельскохозяйственных культур к условиям произрастания: водному, воздушному, термическому, пищевому и биологическому режимам.
Водный режим. Влажность пойменных земель в течение вегетационного периода культур изменяется в зависимости от плодородия и структуры почв, способов и времени обработки, сроков сева, атмосферных условий, урожайности, количества влаги, тепла, воздуха и питательных веществ в почве.
В течение вегетационного периода потребность растений в воде меняется в переходные фазы их развития: прорастание, кущение, цветение, созревание. Причем и в эти фазы потребность разных культур во влаге неодинакова. Растения создают свой фитоклимат, который регулирует транспирацию и испарение воды почвой. Оптимальным считается такое содержание влаги в почве, при котором обеспечиваются необходимые для получения высоких устойчивых урожаев выращиваемых культур водный, воздушный, пищевой, тепловой режимы и аэробные процессы. По А.Н. Костикову, в активном слое почвы должно содержаться для лугов 80—85% влаги от полной влагоемкости и не менее 15—20% воздуха, для зерновых хлебов 70—80% влаги и 20—30% воздуху для корнеплодов 60—70% влаги и 30— 40% воздуха.
В соответствии с конкретными условиями пойм создание в почве необходимой влажности достигается регулированием продолжительности паводкового затопления, уровня грунтовых вод, поступления поверхностных и грунтовых вод с водосбора, фильтрационных вод рек и водохранилищ и подачей воды в почву при недостатке ее. Большое значение имеет регулирование продолжительности паводкового затопления пойменных земель. Затопление летнепаводковыми водами в вегетационный период в условиях повышенных температур ведет к снижению урожайности, ухудшению качества продукции и даже гибели растений.
По наблюдениям Т.И. Карелина, в колхозах Ленинградской области при затоплении посевов пшеницы весенними застойными водами в течение 3 дней урожай этой культуры снижался на 20—40%, в течение 3—7 дней — на 30—90%, в течение 7 дней и более— на 80—100%.
Средние урожаи озимой пшеницы по девяти колхозам Ленинградской и Архангельской областей на нормально увлажняемой почве составляли 15,5 ц/га (от 14,4 до 17,0 ц/га), на временно избыточно увлажняемой почве с кратковременным застоем весенних поверхностных вод — 6 ц/га (от 3,4 до 7,0 ц/га).
На урожай и качество зерна озимой ржи влияет мощность затапливающего слоя воды при весеннем паводке. Например, при слое воды 7 см погибало 27% растений (урожай снижался на 54%), а при слое 11 см — 75% растений (урожай снижался на 71%).
Отмечается, что застойные воды оказывают более губительное действие на урожай, чем проточные, которые больше содержат кислорода.
На суглинистых почвах растения хуже выдерживают затопление, чем на супесях. При содержании в почве 50% глинистых частиц гибнет 27% всходов. Гибель растений возрастает с повышением температуры воды. Летнее затопление на пойменных землях особенно опасно, так как поверхность почвы покрывается воздухонепроницаемой коркой и мусором. После схода паводковых вод разрыхление водонасыщенной почвы машинами крайне затруднено. Летние паводки в вегетационный период даже без отложения наносов на пойме ведут к значительному снижению или гибели урожая.
Зерновые и овощные культуры выдерживают менее продолжительное затопление, чем травы. Б.Д. Оношко делит травы на три группы: 1) выдерживающие длительное (от 20—25 до 40—50 дней) затопление — бекмания, канареечник, мятлик болотный; 2) допускающие затопление не свыше 20—25 дней — полевица белая, мятлик луговой, клевер белый, тимофеевка; 3) не выдерживающие затопления более 7—10 дней — овсяница луговая, ежа сборная, клевер красный, райграс. При этом не говорится, как снижается урожай этих трав при меньшей продолжительности затопления.
Наблюдениями В. П. Струве установлено, что растения гибнут при зимовке не от температурных условий зимы, а от температуры весны и осени. Эти выводы особенно верны для торфяных почв, на которых существует значительная разница между температурными условиями воздуха и почвы весной и осенью. Поздней осенью жизнедеятельность листвы прекращается, а. корневая система развивается, так как почва продолжает оставаться теплой; весной высокая температура воздуха благоприятствует развитию наземной части растений, а в это время замерзшая почва не может обеспечить корни водой.
Опыты по установлению влияния на многолетние травы разной продолжительности затопления, проведенные В.П. Струве в пойме р. Цны, З.М. Кашиным на Ирпенской пойме (Казаровичская станция) и другими исследователями, позволили разделить растения на группы. He только затопление, но и подтопление корней растений в период вегетации снижает урожай культур, что подтверждается данными опытов О. В. Хитрово на низинном болоте поймы р, Яхромы (табл. 14).

Сельскохозяйственное производство в условиях пойм

Ввиду того что наблюдения проводили в разных условиях (температура воды, воздуха, почвы, состав воды, зональные условия), длительность затопления по некоторым растениям неодинакова. Причины гибели растений при вымокании до сих пор недостаточно изучены. Лучше перезимовывают травы, накопившие больше пластического материала осенью. Как показали исследования К.П. Тиуновой, озимые культуры вымокают при затоплении только в теплую погоду (при температуре воздуха 11—20° и выше), когда жизненные процессы идут более энергично, а у растений нарушаются нормальные процессы фотосинтеза из-за недостатка углекислоты и развиваются грибные и бактериальные заболевания. Растения страдают от недостатка углекислоты больше, чем от недостатка кислорода. Стойкость растений к вымоканию повышается при добавочном питании углекислотой и применении повышенных доз азотных удобрений, способствующих образованию новых тканей.
Гидромелиоративные мероприятия регулируют не только продолжительность паводкового затопления пойм, решая его в зависимости от конкретных условий объекта, но и глубину стояния грунтовых вод. При помощи понижения или повышения уровня грунтовых вод в вегетационный период и во время производства сельскохозяйственных работ создается необходимая влажность в почве.
Нормы осушения зависят от географического местоположения, климатических, геологических, гидрологических, почвенных, рельефных и других условий мелиорируемого объекта и возделываемых культур. Норма осушения — величина переменная и изменяется в течение вегетационного периода и во время производства сельскохозяйственных работ. Чем на большую глубину понижены грунтовые воды, тем меньше влаги и больше воздуха в почве, и, наоборот, при высоких уровнях в почве больше влаги и меньше воздуха.
Все сельскохозяйственные культуры чувствительны к глубине залегания грунтовых вод, от которой зависит влажность почвы, и требуют различных норм осушения.
Для работы сельскохозяйственных машин глубина стояния уровня грунтовых вод должна быть не менее 50—60 см от поверхности.
На основании анализа отечественных и собственных исследований (на пойме р. Яхромы) Б.Д. Оношко рекомендует нормы осушения для различных культур (табл. 15).
Овощные культуры Б.Д. Оношко делит на наиболее требовательные к влажности почвы (огурцы, томаты, лук репчатый) и менее требовательные (капуста, редис, репа, шпинат); промежуточное положение занимают морковь, петрушка, свекла.
Сельскохозяйственное производство в условиях пойм

По необходимой глубине понижения грунтовых вод Б.Д. Оношко разделяет травы на следующие группы: 1) овсяница луговая и красная, костер безостый, ежа сборная, райграс, клевер, люцерна, донник (глубина понижения грунтовых вод должна быть больше 50 см); 2) мятлик, полевица, лисохвост луговой, тимофеевка (глубина понижения 20—50 см); 3) бекмания, канареечник; лисохвост (глубина понижения до 20 см).
По данным Центральной торфяной болотной станции, урожай сельскохозяйственных культур в зависимости от уровней грунтовых вод изменяется следующим образом (табл. 16).
Сельскохозяйственное производство в условиях пойм

В течение вегетационного периода корневая система разрастается, изменяется потребность растений в воде, понижается уровень грунтовых вод.
По данным исследований Мещерской опытно-мелиоративной станции (Д.Г. Головко), с понижением уровня грунтовых вод возрастает глубина проникновения корней картофеля в торфяную почву при размещении основной массы их в пахотном горизонте (0—30 см), обладающем плодородием. Так, в 1963 г. при глубине грунтовых вод 217-см корни проникали на глубину 60—70 см, но в горизонте 0—30 см размещалось 70% корней, а в горизонте 0—40см—82%; при глубинах грунтовых вод 89 и 125 см корни проникали на глубину 50—60 см, но в горизонте 0—30 см их было 87—88%.
Применяемые в настоящее время нормы осушения получены в основном в условиях мелкой пахоты при осушении мелкими открытыми каналами, обеспечивающими в основном отвод избыточных поверхностных вод и понижение на небольшую глубину грунтовых вод. При глубоком осушении и окультуривании пахотного горизонта получаются более высокие урожаи, чем при мелком. Для разных культур в разных зонах нашей страны нормы осушения различны.
Для условий Белоруссии А.И. Ивицкий считает применяемые нормы осушения не удовлетворяющими требованиям современного сельскохозяйственного производства и рекомендует значительно большие их размеры.
При глубоком понижении грунтовых вод на болотах создается запас для поступления снеговых и дождевых вод; водный режим способствует увеличению плодородия почвы и мобилизации из торфа питательных веществ; уменьшается расход воды на транспирацию и испарение.
По мнению Н.А. Максимова, потребляемая растениями из почвы влага идет на транспирацию (99,8%) и только 0,2% на построение их органов. К.А. Тимирязев считал транспирацию важным физиологическим процессом, связанным с передвижением солей от корня к листьям и регулированием их температуры.
Для определения общего расхода воды, потребляемой-растениями, наиболее широко применяется коэффициент транспирации, являющийся отношением потребляемой растением воды к весу сухого вещества всех органов растения (листья, стебли, цветы, корни).
Коэффициент транспирации для некоторых культур имеет следующие значения: картофель 285—575, кукуруза 239—495, капуста 250—600, клевер 330—731, свекла 304—377, овес 423—876. Значительные колебания значений коэффициента транспирации объясняются различными условиями произрастания растений.
В производственных условиях определяют коэффициент водопотребления суммарный коэффициент расхода воды на транспирацию и испарение почвы для урожая основной продукции. Для условий Московской области коэффициент водопотребления картофеля 68—90, капусты поздней 80— 90, капусты ранней 70—80, моркови и столовой свеклы 70, кукурузы 700.
Согласно исследованиям Н.Ф. Лебедевича, значения величины влажности торфяных почв низинных болот для сельскохозяйственных культур в полевых и вегетационных опытах близки между собой.
Сельскохозяйственное производство в условиях пойм

В.Р. Вильямс установил закон равнозначимости и незаменяемости факторов жизни растений: воды, пищи, тепла, света, воздуха. Нельзя только регулированием водного режима, не изменяя другие факторы, поднять урожай.
Тепловой режим. Одни и те же культуры требуют разный тепловой режим в течение вегетации. Переход растений из одной фазы в другую связан с суммой положительных температур воздуха и почвы. В годы с пониженными температурами вегетационного периода растения плохо развиваются и даже гибнут, хотя в почве содержится необходимое количество влаги, воздуха и питательных веществ. С изменением влажности почвы изменяется ее температура. Без удаления избытков воды из почвы нельзя создать в ней необходимый термический режим.
По отношению к тепловозу режиму Б.Д. Оношко делит овощные культуры на три группы:
- мало требовательные к теплу, из них с короткой вегетацией (щавель, редис, салат, репа, лук на зелень, шпинат) и с продолжительной вегетацией (капуста белокочанная, морковь, петрушка, брюква);
- более требовательные к теплу (свекла, цветная капуста);
- требовательные к теплу и чувствительные к заморозкам (огурцы, помидоры, лук репчатый, фасоль).
Питательный режим. Возделываемым на поймах сельскохозяйственным культурам требуется большое количество питательных веществ.
Заболоченные поймы богаты питательными веществами, которые после мелиорации пойм превращаются в пригодные для сельскохозяйственных растений и обеспечивают возможность получения высоких урожаев. Ho запасы ряда веществ небезграничны, и если не организована правильная система севооборотов, удобрений и регулирования водного и питательного режимов, урожаи на пойменных землях могут быстро снизиться.
Содержание питательных веществ (среднее), по данным Д.П. Мещерякова, из многих анализов приведено в таблице 18.
Сельскохозяйственное производство в условиях пойм

Как видно, для разных типов пойменных болот содержание одних и тех же питательных веществ (азота, фосфора, калия, извести) резко отличается.
Содержание питательных веществ на одном и том же участке поймы также непостоянно и изменяется с окультуриванием почв и изменением водного режима в течение года.
И все же можно примерно определить, на сколько лет хватило бы запасов питательных веществ, если не вносить удобрений.
Принимая урожай на пойменных землях (по данным колхозов и опытных станций) — картофеля 500 ц/га, капусты 1000 ц/га, моркови 1000 ц/га, можно определить приблизительную потребность этих культур в главнейших элементах питания (табл. 19).
Сельскохозяйственное производство в условиях пойм

Число лет, в течение которых удовлетворяется потребность сельскохозяйственных культур в питательных веществах, приведено в таблице 20.
Сельскохозяйственное производство в условиях пойм

Калием бедны почти все пойменные болота, а основными элементами пищи растений только гипново-осоковые болота поймы р. Дубны. Остальные поймы болот к началу их освоения обладают запасами питательных веществ на несколько лет. Надо иметь в виду, что растения не только потребляют вещества Из почвы, но и восстанавливают их.
С продолжительностью освоения содержание питательных веществ в болотных почвах непрерывно возрастает. Это происходит за счет внесения удобрений и разложения торфа, а также ввода в освоение новых, более глубоких горизонтов торфа. Однако при интенсивном использовании пойм нельзя получать высокие и устойчивые урожаи без внесения удобрений с учетом содержания питательных веществ в почве. Например, при выращивании картофеля на окультуренных торфяниках и пойменных землях Институт картофельного хозяйства рекомендует вносить по 10—15 т навоза, 2—3 ц калийных, до 1 ц суперфосфата и азотных удобрений. Из минеральных удобрений наиболее эффективны калийные.
Почвы пойм обладают разным кругооборотом питательных веществ в зависимости от их сельскохозяйственного использования. Травы, например, оставляют большое количество органических веществ и элементов питания в почве, а овощи гораздо меньше.
Примерные размеры накопления и выноса питательных веществ в пойменных почвах под травами и капустой определены Г.В. Добровольским (табл. 21).
Сельскохозяйственное производство в условиях пойм

При замене луговой растительности овощными культурами из почвы выносится большое количество питательных веществ и тогда следует вносить значительное количество удобрений. Необходимо также вносить в почву микроэлементы, что резко сказывается на качестве и количестве урожая.
Значительное количество питательных веществ из почвы вымывается с дренажными водами во время весеннего и особенно осеннего стока. Наблюдениями З.Т. Киндерис установлено, что с 1 га площади, осушенной дренажем, вымывается за год следующее количество питательных веществ (кг): нитратов до 50, кальция до 238, магния до 90, хлоридов до 76, натрия до 23, гидрокарбонатов в разные годы от от 45 до 1171, сульфатов от 6 до 160.
Большую роль в перемещении химических элементов в почве играют микроорганизмы, растительность и производственная деятельность человека.
Подземные воды обладают ионизацией, которая способствует ускорению роста и развития и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Применяя грунтовые воды для увлажнения полей, необходимо учитывать их химический состав, состав почв и возделываемых культур. Нужно знать также температуру воды в вегетационный период.
В.И. Вернадский разделяет подземные воды в зависимости от их минерализации на пресные (с минерализацией до 1 г/л), соленые (от 1 до 50 г/л) и рассолы (выше 50 г/л).
Эффективность содержащихся в почве питательных веществ и вносимых удобрений зависит от почвенной влажности. Она резко снижается как при избытке, так и при недостатке воды в почве. Внесение удобрений в почву заболоченных пойм без проведения необходимых гидромелиоративных мероприятий по регулированию водного режима не обеспечит повышения урожаев выращиваемых культур.
Требования к кислотности почвы. Сельскохозяйственные культуры по-разному реагируют на кислотность почвы. Например, овощные растения разделяются на две группы: требующие для своего развития нейтральной реакции (капуста, морковь, свекла, огурцы, лук, горох) и хорошо развивающиеся при слабокислой реакции почвы (картофель, репа, щавель, шпинат).
Большинство пойменных торфяных и минеральных почв не нуждаются в известковании, которое может оказать вредное влияние, На некоторых поймах (р. Яхрома) есть даже большие скопления ключевой извести, которую можно использовать для удобрения внепойменных земель.
Требования к рельефу поверхности. Микро- и мезорельеф имеют важное значение для выращивания сельскохозяйственных культур. С формой поверхности связаны размещение почв, распределение влажности, микроклиматические условия, продолжительность затопления и другие факторы, влияющие на произрастание культур. Сельскохозяйственные культуры на поймах следует размещать с учетом рельефа поверхности. При проведении культуртехнических мероприятий нужно обращать особое внимание на проведение планировки поверхности пойм, выравнивание микро- и мезорельефа и почвенного покрова путем перемещения почвенных разностей.
Сроки сева оказывают большое влияние на урожаи сельскохозяйственных культур. Запаздывание со сроками сева приводит к снижению урожая. Поэтому гидромелиоративные мероприятия призваны создать условия для своевременного проведения сева.
В агроклиматических справочниках по областям и республикам даются сроки сева и продолжительности вегетации сельскохозяйственных культур для внепойменных (суходольных земель), но не приводятся данные о количественных значениях снижения урожаев при отклонении сроков сева от оптимальных, что имеет большое значение для осушаемых пойм. На основании анализа данных селекционноопытных станций Латвии П.Б. Свиклис установил следующее изменение урожаев ранних зерновых культур (овес, ячмень, яровая пшеница, горох) в зависимости от сроков сева: 25—30 апреля 100%, первая декада, мая 95—80%, вторая декада мая 90—70%, третья декада мая 70— 50%. Сроки сева зависят и от погодных условий,