Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Совершенствование технологии фитомелиорации деградированных земель в Нижнем Поволжье

салдаев александр макарович

Саратов, 2007

Работа выполнена в Волгоградском комплексном отделе ГНУ Всероссийский НИИ гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Россельскохозакадемии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Бородычев Виктор Владимирович

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Проездов Петр Николаевич

кандидат сельскохозяйственных наук, старший

научный сотрудник

Морковин Валерий Тимофеевич

Ведущая организация: ФГНУ Российский научно-исследовательский

институт проблем мелиорации, г. Новочеркасск

Защита состоится «4» мая 2007 г. в …… часов на заседании диссертационного совета Д.220.061.05 при Федеральном государственном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу: 410600, г. Саратов, Театральная площадь, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ».

Автореферат разослан «…..» ……………. 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, докт. с.-х. наук. Н.А. Пронько

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. За последнее десятилетие (1995 - 2005 гг.) площади мелиорируемых земель в России сократились с 11,27 до 9,10 млн. га. Площадь орошаемых земель с 6,1 уменьшилась до 4,4 млн. га или на 27 %. Наибольшая площадь неблагоприятных по мелиоративному состоянию орошаемых земель приходится на Северо-Кавказский, Поволжский, Дальневосточный и Восточно-Сибирский регионы. На начало 2005 г. в Волгоградской области бросовые орошаемые земли составили 31916 га, а количество деградированных земель превысило 45148 га. Ежегодно в области из-под орошения выводится до 6,0 тысяч гектаров пашни. В фитомелиорации нуждаются более 400 тысяч га только в Волгоградской и Астраханской областях. В последние годы наблюдается увеличение неиспользуемых площадей старопахотных орошаемых земель. Высокая степень их экологической дестабилизации, отсутствие материальных и денежных средств на их восстановление определяют наиболее реальный путь возвращения в активный хозяйственный оборот - фитомелиорацию.

Поэтому необходимо скорейшее проведение комплекса мелиоративных мероприятий по восстановлению продуктивности бросовых пахотных земель, и в первую очередь, с использованием в качестве фитомелиоранта растений солодки голой. Однако в настоящее время практически отсутствуют комплексные технологии и эффективные технические средства для выполнения работ по заготовке черенков из корневищ солодки для фитомелиорации деградированных земель в Нижнем Поволжье.

Таким образом, актуальными задачами в проведении фитомелиорации деградированных земель являются разработка и внедрение новых комплексных технологий для проведения фитомелиоративных работ, создание и разработка технических средств заготовки посадочного материала из корневищ солодки.

Решение этих вопросов позволит создать устойчивые растительные сообщества на деградированных орошаемых землях, снизить уровень и минерализацию грунтовых вод, восстановить плодородие почвы и улучшить экологическую обстановку.

Актуальность исследований подтверждается выполнением их в соответствии с НТП РАСХН «Мелиорация и водное хозяйство» (1996 - 2000 гг.) и ГНТП «Перспективные процессы производства сельскохозяйственной продукции» Миннауки РФ (2001 - 2005 гг.).

Цель исследований - совершенствование технологии фитомелиорации деградированных земель в условиях Нижнего Поволжья с использованием посадочного материала из корневищ солодки, заготовленного специально разработанными техническими средствами.

В соответствии с поставленной целью предусматривалось решение следующих задач:

- выполнить анализ современного состояния орошаемых земель и объемов рекультивации деградированных почв растениями - фитомелиорантами; орошаемый фитомелиорация солодка посадочный

- определить ареал, продуктивность и особенности биологии растений солодки голой в условиях Нижнего Поволжья;

- теоретически обосновать и экспериментально подтвердить возможность использования растений солодки голой уральской в качестве фитомелиоранта;

- разработать конструкцию машины для заготовки посадочного материала из корней солодки с обоснованием основных параметров технологического процесса;

- определить экономическую эффективность технологии фитомелиорации деградированных, бывших орошаемых земель в том числе с использованием разработанной машины для заготовки посадочного материала солодки и дать практические рекомендации производству.

Объект исследований. Деградированные, бывшие орошаемые земли, технологии и технические средства для проведения работ по фитомелиорации земель.

Научная новизна. Теоретически обоснована и практически подтверждена возможность фитомелиорации деградированных, бывших орошаемых земель растениями солодки голой. На основании многолетних исследований, выполненных в многофакторных опытах, предложена технология фитомелиорации деградированных земель.

Впервые разработана экологически безопасная полосная технология заготовки посадочного материала из корневищ солодки в виде черенков. Разработаны основные теоретические положения, характеризующие процесс резания корней и корневищ солодки машиной УДК-2,0 с использованием ножевого барабана, производящего послойное фрезерование почвы. установлены оптимальные параметры режущих элементов и ножевых барабанов машины при заготовке посадочного материала с корней солодки.

Новизна принятых решений и полученных результатов исследований подтверждена 11 авторскими свидетельствами СССР и 19 патентами РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

- комплексная ресурсосберегающая технология фитомелиорации деградированных земель с высоким уровнем грунтовых вод;

- агромелиоративные параметры формирования фитоценозов солодки голой с оценкой кормовых достоинств;

- теоретические положения, конструктивные и технологические параметры, характеризующие процесс резания корневищ солодки машиной УДК-2,0 с использованием ножевого барабана, производящего послойное фрезерование верхнего слоя почвы.

Практическая значимость и реализация работы состоит в том, что на деградированных землях с высоким уровнем грунтовых вод созданы плантации солодки голой пойменного экотипа, обладающие наибольшим мелиорирующим потенциалом. Это позволит растениям солодки голой в течение 6 … 8 лет снизить уровень грунтовых вод до 2 … 3 м, на 3-й и последующие годы создать прочную кормовую базу, возможно в сочетании многокомпонентных кормовых бобово-злаковых травосмесей с 80 … 90 % долевым участием солодки как бобовой компоненты. На 8-11 и последующие годы жизни растений вести промышленную заготовку корневой массы с продуктивностью свыше 10 т/га сырых кондиционных корней.

Производству рекомендованы технология создания плантаций солодки как фитомелиорирующей культуры, машины для уборки надземной массы растений солодки в качестве корма, добычи и уборки корневой массы солодки.

Полученные результаты исследований могут быть использованы проектными, конструкторскими и производственными организациями при мелиорации деградированных орошаемых земель и разработке специальных машин и орудий для внедрения технологий в производство.

Реализация результатов исследований осуществлялась:

- включением Комитетом по сельскому хозяйству и продовольствию Администрации Волгоградской области в «Рекомендации по фитомелиорации бросовых и обесструктуренных орошаемых земель»;

- внедрением технологии фитомелиорации деградированных земель в хозяйствах Волгоградской и Астраханской областей на площади около 400 тыс. га;

- использованием НПК «Астраханская солодка» рекомендаций по технологии фитомелиорации деградированных земель с использованием солодки голой на площади 98 га;

- публикацией статей, информационных листков, выступлениями с докладами на научно-производственных совещаниях, конференциях, семинарах.

Апробация работы: результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на научно - практических конференциях ВНИИГиМ, ВНИИОЗ, НГМА, РосНИИПМ, Волгоградской ГСХА (1990 - 2007 гг.), на I международном симпозиуме «Особо охраняемые территории и формирование здорового образа жизни» (г. Волгоград, сентябрь 1997 года), международных научно-практических конференциях «Проблемы научного обеспечения, экономической эффективности орошаемого земледелия в рыночных условиях» (посвященная 100 - летию со дня рождения М.Н. Багрова, ВГСХА, Волгоград, 2001 г.), «Экологические проблемы мелиорации» (посвященная 115 - летию со дня рождения А.Н. Костякова, г. Москва, 2002 г.), «Проблемы и перспективы мелиорации» (Новочеркасск, 2003 г.), «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» (Рязань, 2004 г.), Наукоемкие технологии в мелиорации (Костяковские чтения, Москва, ВНИИГиМ, 2005 г.), «Научно-производственное обеспечение развития сельского социума» (ПНИИАЗ, 2005г.), на Ученых советах ВНИИАЛМИ, ВНИИОЗ (1995 - 2000 гг.), НТС Волгоградского комплексного отдела ГНУ ВНИИГиМ (2000 - 2006 гг.), НТС Администрации Астраханской и Волгоградской областей (1995 - 2004 гг.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликовано в 52 работах, объем публикаций составляет 40,73 печ. л., из них лично автору принадлежит 35,73 печ. л. Новизна результатов исследований защищена 11 авторскими свидетельствами СССР и 19 патентами РФ (1254342, 1276928, 1597620, 1599692, 1605950, 1629779, 1629780, 1631346, 1640576, 1725087, 1783349, 2067800, 2078325, 2105280, 2116023, 2116718, 2118484, 2120725, 2122778, 2123250, 2123251, 2125360, 2141633, 2156556, 2168881, 2170001, 2179384, 2179790, 2189126, 2252524).

Результаты научных исследований автора по фитомелиорации бросовых и обесструктуренных орошаемых земель Волгоградской области растениями солодки голой в 2000 г. отмечены дипломом и медалью Всероссийского выставочного центра.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 212 стр. компьютерного текста, содержит 54 рисунка, 32 таблицы, 15 приложений, состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству. Библиография включает 247 наименования, в том числе 6 иностранных авторов.

Доля личного участия автора в получении результатов исследования составляет не менее 80 %.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечается актуальность темы, определены цель и задачи исследований, научная новизна, показана практическая значимость работы, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе анализа литературных источников освещены вопросы состояния орошаемых земель в Российской Федерации и причины их деградации, экосферные и биоценотические требования к фитомелиорации бывших орошаемых земель растениями - фитомелиорантами, в том числе растениями солодки.

Оценка состояния орошаемых земель Нижнего Поволжья и прогноз их водного и солевого режимов свидетельствуют о существенном снижении почвенного плодородия. Накопленный научный и практический опыт показывает, что устранение процессов деградации орошаемых земель возможно с использованием растений солодки в качестве фитомелиоранта. Вопросам фитомелиорации деградированных, бывших орошаемых земель посвящены работы Б.Б. Шумакова, И.П. Кружилина, З.Ш. Шамсутдинова, Б.М. Кизяева, В.Ф. Мамина, А.В. Колганова, В.Н. Буравцева, А.Г. Шилова, Н.З. Шамсутдинова, В.И. Мухортова, Г.П. Балнокина, Т.Г. Константиновой, И.А. Гладышева, И.П. Свинцова, В.Н. Щедрина и др. По солодке голой и солодке уральской, как многоплановому растению, большой научный материал наработан Б.Б. Кербабаевым, А.И. Гладышевым, И.П. Свинцовым, В.П. Гранкиной, Т.П. Надежиной, И.В. Савченко, Ю.В. Шитовым.

Существующие технологии создания плантаций солодки черенками, которые обеспечивали бы эффективную реализацию ее фитомелиоративных функций, высокозатратны вследствие большого расхода (2 т/га) посадочного материала. Практический опыт свидетельствует о низкой приживаемости посадочного материала (менее 15 %), что существенно увеличивает трудоемкость и продолжительность периода создания фитомелиоративных насаждений солодки, а также значительно сокращает надежность этого процесса.

Следовательно, для решения вопросов улучшения агромелиоративного состояния деградированных, бывших орошаемых земель необходимо усовершенствовать технологию создания плантаций солодки с возможностью эффективной реализации фитомелиоративных функций при использовании в качестве посадочного материала черенков из корневищ солодки, заготавливаемых специально разработанными техническими средствами. Решению задач, связанных с совершенствованием технологии создания плантаций солодки фитомелиоративного назначения, при возможности комплексного использования отчуждаемой продукции, подчинены наши исследования.

Во второй главе «Теоретическое обоснование основных параметров рабочего органа устройства для удаления нетоварных частей с корней и корневищ солодки голой» приведены результаты теоретических исследований предложенного ножевого барабана с - образными и U - образными рабочими органами.

Ножевой барабан машины для удаления карабаша УДК - 2,0 (рис. 1) содержит приводной полый вал 5 с дисками 4, размещенными на взаимном удалении b_сек. Между смежными дисками 4 размещают U - образные экспериментальные ножи 1. Каждый нож 1 включает левую вертикальную полку 2 и правую вертикальную полку 3. Нож 1 выполнен инверсионно оборотным, для увеличения срока службы.

Нож 1 и полки 2 и 3 имеют непрерывные режущие кромки 6 и 7. В качестве заготовки U - образного ножа 1 служит стальная конструкционная полоса сечением 6 … 8 х 80 мм. Режущие кромки 6 и 7 выполнены методом прокатки, образующими угол заточки i = 21 … 25⁰. Режущие кромки 7 наклоненены к радиусу ножевого барабана под угол . На дисках 4 аналогичным образом могут крепиться Г - образные серийные ножи фрезерного культиватора КФК - 2,0 и экспериментальные - образные ножи. Для послойного резания корней солодки и дернины ножи установлены с разными радиусами от оси вращения О: R_к, R_к1, R_к2, R_к3. Нож 1 к касательной к поверхности барабана установлен под углом , равным 3 … 5⁰.

Важнейшим параметром, определяющим характеристику машины и эффективность принятых конструктивных решений является мощность, затрачиваемая на фрезерование почвы, которая в общем виде определяется формулой:

N_ф = N_p + N_omб, (1)

где N_p - затраты мощности на резание, деформацию почвы и корней солодки, кВт; N_oтб - затраты мощности на отбрасывание почвы, кВт.



Рис. 1. Две смежные секции фрезерного барабана с разноудаленными от оси вращения U - образными ножами для послойного фрезерования верхнего слоя солодковых зарослей

Определив закономерность взаимодействия фрезерного рабочего органа с почвой, и установив скорость отбрасывания частиц, которую можно определить расчетным путем, получим модель для расчета мощности, необходимой на отбрасывание почвы:

, (2)

где В - ширина почвенной стружки, м; h - глубина фрезерования, м; _n - плотность почвы, т/м³; V_n - поступательная скорость агрегата, мс^-1; g - ускорение свободного падения, мс^-2; V_р - окружная скорость ножа, мс^-1; - угол между векторами абсолютной и относительной скоростей, град.

Таким образом, часть силы резания, расходуемая на отбрасывание почвы, есть функция второй степени от скорости отбрасывания и пропорциональна объему срезаемой площади и плотности почвы. Проведенные теоретические исследования позволяют определить общую мощность фрезы, необходимую для послойного фрезерования почвы и корней солодки:

, (3)

где - средняя плотность корней солодки и почвы в верхнем слое, кг/м³; V_oтб - скорость полета одревесневшей или почвенной стружки после удара; Z - количество ножей на одном диске, шт; R_n - расстояние от оси барабана до точки приложения усилия; - кинематический параметр ножевого барабана.

На рисунке 2 представлены теоретическая и экспериментальная кривые зависимости потребляемой мощности от кинематического параметра ножевого барабана, которые имеют высокую сходимость.

Зависимости позволяют подобрать параметры ножевого барабана для разработки элементов энергосберегающей технологии создания плантаций солодки фитомелиоративного назначения.

В третьей главе «Программа и методика проведения экспериментальных исследований» поставлены задачи экспериментальных исследований, определена методика их закладки, проведения и обработки результатов экспериментов.

В основу составления методики экспериментальных исследований были положены труды Ю.П. Адлера, Г.В. Веденяпина, Е.С. Вентцель, В.А. Вознесенского, Б.А. Доспехова, А.К. Митропольского, А.А. Пижурина, В.В. Налимова, Г.Ф. Попова, а также ГОСТы и отраслевые стандарты.

При экспериментальном исследовании процесса послойного фрезерования почвы применялся метод математической теории планирования эксперимента. Исследования по созданию и эксплуатации фитомелиорирующих плантаций солодки проводили на светло-каштановых почвах в ОПХ «Орошаемое» ГНУ ВНИИОЗ Городищенского района Волгоградской области в специальном, ранее орошаемом, кормовом севообороте. Почвы по гранулометрическому составу среднесуглинистые. Плотность сложения в пахотном слое 1,18 т/м³, наименьшая влагоемкость 24,6-25,3% от массы сухой почвы, скважность 49,5-52,7%. Грунтовые воды залегают на глубине 0,8-1,1 м.

Опыты с контрольными участками размещались на действующей оросительной системе, включающей оросительный трубопровод, уложенный на глубине 2 м и стояков, выступающих над уровнем поверхности почвы на высоте 1,2 - 1,4 м. На стояках с шагом 100 ± 1м размещены дальнеструйные дождеватели моделей ДД-30. Поливная норма в период вегетации в первом и во втором годах жизни растений - 300 м³/га. В течение сезона было выполнено по 4 полива: после посадки, при появлении вегетативных побегов, в начале августа и влагозарядковый полив в конце октября.

Делянки выполнены прямоугольной формы: ширина равна 7 м, длина 42 м. Площади одной делянки - 294 м² . Ширина делянки кратна ширине междурядий при посадке через 0,70; 1,05; 1,40 м. Длина делянки кратна шагу посадки черенков с интервалом 1; 2; 3 м. Повторность опытов - четырехкратная. Расположение делянок в опыте последовательное. Опытное поле общей площадью 6,6 га занято 6 дождевальными установками ДД-30, которыми орошается площадь 4,23 га, из них под опытами - 2,82 га. Орошаемая часть разделена на 4-е группы опытов с защитными зонами между ними, шириной, равной 17 м. В каждой группе опытов были предусмотрены защитные полосы шириной по 7 м в целях илиминирования взаимовлияния исследуемых вариантов.

Опыты проводились по пятифакторной схеме: срок посадки (фактор А), норма высадки черенков (фактор В), глубина посадки (фактор С), фон минерального питания (фактор D) и способ предпосадочной обработки черенков защитными и ростовыми препаратами (фактор Е). По фактору А опыты закладывались в двух уровнях: А₁ - весенняя посадка; А₂ - осенняя посадка; по фактору В в эксперименте предусматривалось 6 норм высева: В₁ -14287 черенков/га, В₂ - 7142 черенка/га, В₃ - 7142 черенка/га, В₄ - 3571 штук/га, В₅ - 4762 черенка/га, В₆ - 2380 штук/га; посадку черенков проводили на глубину 0,12 м (С₁) и 0,24 м (С₂). На каждом из участков, образованном сочетанием этих факторов, изучали пять уровней минерального питания (фактор D): D₁ - без удобрений, D₂ - внесение азота дозой 60 кг д.в./га, D₃ - внесение фосфора дозой 30 кг д.в./га, D₄ - внесение калия дозой 15 кг д.в./га, D₅ - внесение N₆₀P₃₀К₁₅. По фактору Е предусматривалась обработка черенков рассолом природного минерала бишофит плотностью 1,1 - 1,4 т/м³ при температуре рассола +10 … +20⁰С в течение 4 часов для подавления патогенной микрофлоры и насыщение макро- и микроэлементами пробкового и лубяного слоев в качестве ростового препарата (вариант Е₂), контроль, Е₁ - без обработки черенков.

Линейная посадка черенков солодки с междурядьями 0,70; 1,05 и 1,40 м позволяла первые два года жизни вести механизированные уходы на плантациях: уничтожение сорной растительности в междурядьях и сохранение запасов доступной почвенной влаги в корнеобитаемом верхнем горизонте.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены материалы, полученные в результате проведения лабораторных и полевых опытов с разработанной машиной по заготовке посадочного материала, технологии создания плантаций солодки фитомелиоративного назначения, по оценке фитомелиоративной роли культуры, приведены параметры эксплуатации, показатели формирования, роста и развития солодковых насаждений.

Технология фитомелиорации деградированных, бывших орошаемых земель может быть выполнена двумя способами: посевом скарифицированных семян солодки и посадкой черенков из корней и корневищ солодки 4-х и 5-и летнего возраста.

Технология закладки плантации культуры солодки черенками из 4 - 5 летних корневищ солодки представлена на рисунке 3.

Параметры черенков из корневищ солодки для высадки при создании долговременных плантаций приведены в таблице 1. Из таблицы видно, что применение разработанных технических средств и технологии заготовки обеспечивает высокое качество посадочного материала солодки.

Эффективность приема заготовки посадочного материала удалением нетоварных частей с корней солодки до извлечения корневищ на дневную поверхность доказывается результатами экспериментальных исследований по созданию плантаций культуры солодки на деградированных орошаемых землях. Продуктивность солодки голой пойменного экотипа на плантации, созданной посадкой черенков из корневищ 4 - 5 летнего возраста на бывшем орошаемом поле в ОПХ «Орошаемое» ГНУ ВНИИОЗ, приведена в таблице 2.

В первые 6 - 7 лет жизни солодки в плантации на деградированном орошаемом участке идет медленное накопление корневой и вегетативной массы. Это позволяет увеличить поступление органического вещества в почву за счет вегетативных побегов и листьев солодки и травосмесей в плантации со второго года жизни с 2,1 т/га (гумуса 30,9 кг/га) до 10,87 т/га (гумуса 159,8 кг/га) на седьмой год жизни при создании плантаций посадкой черенками.

Таблица 1 Параметры черенков из корневищ солодки для высадки при создании долговременных плантаций

Наименование показателя	Ед.изм.	Числовые значения
Длина черенка	м	0,15-0,25
Диаметр черенка	мм	8-20
Возраст черенка	лет	3-5
Влажность черенка	%	45-55
Кривизна черенка на длине 200 мм	мм	не более 25
Количество пазушных почек на черенке	шт.	4-6
Масса черенка	кг	не менее 0,15

Таблица 2 Продуктивность и фитомелиоративная роль солодки голой пойменного экотипа на плантации, созданной посадкой черенков из корневищ 4 - 5 летнего возраста

Наименование показателей	Годы наблюдений
	1 этап: создание плантаций солодки посадкой черенками	2 этап: дополнение плантации черенками солодки пойменного экотипа	3 этап: ризомное омоложение популяций солодки на плантации
	1991	1992	1993	1994	1995	1996	1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Масса надземных побегов с 1 м2 при влажности вегетативных побегов 63 -73%, кг	посадка 12-14.05.	20.06. 2,10	18.05. 5,48	10-12.05. 6,57	16.07. 8,64	20.08. 9,34	10.06. 10,87	13.07. 14,15	18.08. 16,17	12.06. 20,15	16.07. 26,14	14.07. 30,67	13.05. 37,48	18.06. 38,49	32.08. 40,67
Воздушно-сухая масса листьев и стеблей солодки, кг/м2	-	0,65	1,71	2,05	2,70	2,92	3,40	4,42	5,05	6,29	8,17	9,58	11,71	12,02	12,07
Масса сырых корней с 1 м2 в слое 0…0,3 м при влажности 42…49%, кг	-	-	-	0,67	0,91	1,12	1,27	1,48	1,87	2,13	2,16	2,22	2,42	2,87	3,12
Масса сухих корней с 1 м2 при влажности 8…12%, кг	-	-	-	0,28	0,38	0,47	0,53	0,62	0,78	0,89	0,90	0,93	1,01	1,18	1,32

Продолжение табл. 2

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Содержание глицирризиновой кислоты в корнях и корневищах, %	-	-	-	3,97	4,17	5,23	5,47	5,91	5,98	6,08	7,92	8,02	8,33	8,71	9,48
Проективное покрытие, %	-	8,0…9,6	16,17	22,41	42,17	53,44	60,70	62,14	64,17	65,16	82,14	87,16	92,14	93,15	96,27
Уровень грунтовых вод от дневной поверхности, м	0,71	0,73	0,74	0,86	0,91	1,13	1,18	1,21	1,27	1,44	1,76	2,16	2,34	2,41	2,57
Минерализация грунтовой воды, г/л	3,21	3,31	3,17	3,13	3,07	2,96	2,97	2,93	2,91	2,87	2,81	2,84	2,87	2,71	2,74

Корневая масса солодки голой на плантации посадкой черенками с четвертого года жизни растений увеличилась с 6,7 т/га при влажности 42-49 % к десятому году жизни до 21,3 т/га. За этот период жизни растений происходит плавное снижение уровня грунтовых вод с 0,71 до 1,13 м, при этом практически уровень минерализации воды остается низменным (2,96 - 3,21 г/л). В этот период идет постепенное освоение растениями солодки площади на орошаемом участке и на 6-10 годы жизни проективное покрытие составляет 53,44%. На 2-м этапе жизни растений в возрасте 7 - 10 лет растениями потребляется больше грунтовой воды, идет интенсивное снижение уровня воды (до 1,5 м) и минерализации (до 2,87 г/л). Наибольшую интенсивность в развитии растений солодки и фитомелиорирующий эффект достигается растениями в возрасте 11 - 15 лет.

В посадках солодки содержание водопрочных микроагрегатов (>0,25 мм) увеличилось по сравнению с контролем на 8,9 %. На участке с нормой высадки 14,3 тыс. шт./га черенков на глубину 0,12±0,02 м количество водопотрочных агрегатов было больше на 7,6 %, чем на участках с глубиной посадки 0,24 м той же нормой. По мере роста и развития корневой системы солодки ежегодный прирост микроагрегатных частиц почвы составляет 0,2…0,3 %.

В пятой главе «Оценка кормовых достоинств вегетативных побегов солодки голой» рассматриваются вопросы, связанные с возможностью и перспективами использования вегетативной массы солодки с создаваемых фитомелиорирующих плантаций в качестве корма.

Содержание сухого вещества (клетчатки) в биомассе растений солодки, изменялось как от фазы развития растений (отрастание, цветение, созревание бобов, опада листьев солодки), так и с возрастом растений солодки в плантации.

В чистых солодковых зарослях в период с 1991 по 2000 годы наблюдается накопление сухого вещества с 17,13% до 20,63%. В зарослях солодки (возраст солодки более 10 лет) сухое вещество в стеблях солодки остается на уровне 16,88 - 18,96%. Эти показатели сопоставимы для бобовых трав. Содержание протеина в стеблях и листьях солодки нарастает с момента посадки черенков и к пятому году жизни в период созревания достигает 14,92%.

Стабильное содержание БЭВ в растениях солодки наблюдается в возрасте четырех (34,94%) - девяти (34,20%) лет, а в последующие годы наблюдается снижение БЭВ до 31,24% (табл. 3).

Первые четыре года жизни солодки в плантации содержание азота в растениях увеличивается до 2,39%, а затем наблюдается снижение до 2,12%. Аналогичная закономерность отмечена по накоплению фосфора, калия и кальция. Содержание магния в растениях солодки с возрастом растений практически не изменяется и находится в пределах 0,32±0,05%.

Содержание зольных элементов в вегетативной массе солодки имеет тенденцию увеличения с возрастом плантации. Наибольшее содержание золы наблюдалось в

Таблица 3 Химический состав сухой массы солодки голой, сопутствующих трав и их смесей в солодке, % ( 2005 г.)

Наименование показателей	В ранневесенний период отрастания надземной массы	В период цветения солодки	В период созревания бобов, соцветий	В период опадания листьев
	солодки голой	сопутству-ющих трав	смесей	солодки голой	сопутству-ющих трав	смесей	солодки голой	сопутству-ющих трав	смесей	солодки голой	сопутству-ющих трав	смесей
Азот	1,73	0,71	1,31	2,76	1,13	2,10	2,12	1,75	1,99	1,40	1,42	1,33
Фосфор	0,35	0,30	0,38	0,57	0,48	0,61	0,65	0,60	0,65	0,43	0,24	0,43
Калий	1,47	1,78	1,83	2,34	2,83	2,92	2,58	3,03	2,92	1,96	2,03	1,95
Зола	5,65	4,59	5,61	8,98	7,63	8,92	8,92	8,31	9,21	5,97	5,56	6,17
Кальций	0,98	0,63	0,99	1,56	1,01	1,58	1,59	1,31	1,38	1,06	0,87	0,92
Магний	0,19	0,23	0,21	0,31	0,38	0,34	0,28	0,36	0,29	0,18	0,24	0,19
Гигровлага	4,71	3,84	5,38	7,48	6,11	8,54	7,67	6,81	7,78	5,13	4,56	5,21
Жир	1,34	1,86	1,63	2,14	2,96	2,60	2,37	2,08	2,53	1,58	1,39	1,69
Клетчатка	10,89	15,73	12,80	17,29	24,98	20,33	19,96	23,30	22,92	13,37	15,61	15,35
Протеин	11,91	9,67	8,63	18,92	15,35	13,71	13,23	10,86	12,51	8,86	7,27	8,38
БЭВ	20,34	17,09	20,27	30,30	27,14	32,18	31,24	30,88	33,35	20,93	20,68	22,34
Соотношение:
Са:Р2О5	2,77:1	2,10:1	2,60:1	2,73:1	2,10:1	2,59:1	2,44:1	2,18:1	2,12:1	2,46:1	3,62:1	2,13:1
Са:Мg	5,15:1	3,73:1	4,70:1	5,03:1	2,65:1	4,64:1	5,67:1	3,63:1	4,75:1	5,88:1	3,62:1	4,84:1

1994 году (10,39%) и 2000 году (10,72%). Примерно на таком же уровне находится содержание золы в сопутствующих травах - 9,81% и в смесях - 10,06%.

Динамика изменения аминокислотного состава растений в период наблюдений находятся в тесной корреляционной связи с динамикой содержания протеина и зависит от плотности посадки изучаемой культуры (табл. 4).

Таблица 4 Влияние нормы высадки черенков солодки на содержание незаменимых аминокислот в растениях солодки голой (по данным 2004 г.)

Видовой состав травосмеси в опыте	Сумма незаменимых кислот	в том числе
		Лизин	Метионин	Фенилаланин
Норма высадки черенков 14287 шт/га (2572 кг/га)
Вегетативная масса солодки	27,14	5,06	1,00	4,39
Чистые злаковые травосмеси	28,96	5,61	1,02	4,67
Солодковая травосмесь	25,87	4,68	1,01	4,17
Норма высадки черенков 7142 шт/га (1428 кг/га)
Вегетативная масса солодки	28,31	5,23	1,03	4,67
Чистые злаковые травосмеси	32,02	6,15	1,07	4,94
Солодковая травосмесь	27,14	4,74	1,06	5,04
Норма высадки черенков 3571 шт/га (892 кг/га)
Вегетативная масса солодки	30,04	5,42	1,02	4,71
Чистые злаковые травосмеси	33,32	6,08	1,08	5,03
Солодковая травосмесь	27,69	4,87	1,05	5,16
НСР05	2,56	0,49	0,07	0,35

На варианте с наименьшей нормой высадки черенков солодки 3571 шт/га, с сумма незаменимых аминокислот в вегетативной массе возрастает до 30,04 г/кг. Сумма незаменимых аминокислот в чистых зарослях солодки при любой норме высадки черенков остается выше, чем в солодково - разнотравной смеси и на 8,48 % больше в травосмеси с нормой высадки 3571 шт/га.

За период проведения исследований выход питательных веществ с 1 га плантаций солодки изменился с 6,8 до 8,3 т/га кормовых единиц, с 0,46 до 1,08 т/га переваримого протеина и с 126 до 162 ГДж обменной энергии.

Анализ показателей экономической эффективности фитомелиорации был проведен с учетом затрат на аренду машинно - тракторных агрегатов, на приобретение и доставку посадочного материала в виде черенков из корневищ солодки. Посадочный материал приобретен в к-зе «Родина» Наримановского района Астраханской области, как имеющий высокой биопотенциал. Все расчеты приведены к ценам 2004 г.

Оценка экономической эффективности вариантов проводилась по следующим показателям: - накопленное сальдо (накопленный эффект), определяемый как сумма притоков и оттоков денежных средств за весь предшествующий период; индекс доходности затрат, определяемый как отношение суммы денежных притоков (накопленных поступлений) (накопленным платежам); срок окупаемости - продолжительность периода от начального момента вложений до момента окупаемости (получения прибыли).

При урожайности корневой массы 10 и 20 тонн товарного корня - сырца срок окупаемости вложенных затрат составляет 6,3 и 4,2 года. Реализации технологии фитомелиорации деградированных земель в условиях региона Нижней Волги экономически выгодна. Индекс доходности вложенных затрат на производство товарного корня солодки в качестве лакричного сырья составляет 1,58 при проджуктивности 20 т/га корня - сырца, 2,06 - при продуктивности 30 т/га, 2,36 - при реально производимой продукции 40 т/га корня - сырца. Экономическая эффективность фитомелиорации деградированных орошаемых земель растениями солодки подтверждается окупаемостью инвестиций на 6 - 7 годы жизни растений в плантациях.

Расчет экономической эффективности внедрения машины УДК - 2,0 с экспериментальными ножами производился на основе результатов сравнения производительности труда, трудовых и денежных затрат на единицу наработки по общепринятой методике. При этом за базовый вариант принималась почвенная фреза КФК - 2,0 конструкции МЗОК ВИМ с серийными Г - образными ножами.

Расчеты показывают, что применение машины УДК - 2,0 с экспериментальными ножами, наряду с повышением производительности труда, способствует снижению затрат ручного труда при переборке корней на 76,7 %. Расчетный годовой экономический эффект составляет 25955 руб. на агрегат, а с учетом качественного среза карабаша с корней солодки - 26234 руб. Фактический экономический эффект использования двух машин в НПК «Астраханская солодка» составил 50000 руб. на убранной площади солодовников 92 га (по данным хозяйственной деятельности НПК «Астраханская солодка» за 2004 г.).

ВЫВОДЫ

1. Анализ состояния орошаемых земель Нижнего Поволжья за последние 15 лет показывают, что потенциальные размеры площадей, на которых в ближайшие годы возможно и целесообразно проведение фитомелиоративных работ составляет около 1750 тысяч га. Использование растений солодки в качестве фитомелиоранта обеспечит создание продуктивного и экологически устойчивого мелиоративного агроландшафта.

2. Экспериментально обоснованы параметры технологии фитомелиорации деградированных, бывших орошаемых земель растениями солодки голой, позволяющие увеличить поступление органического вещества в почву за счет вегетативных побегов и листьев со второго года жизни с 2,1 т/га (гумус 30,9 кг/га) до 10,87 т/га (гумуса 159,8 кг/га) на седьмой год при создании плантаций посадкой черенками и со второго года жизни растений солодки на плантации, созданных посевом семян, с 4,6 т/га (гумуса 67,6 кг/га) до 20,4 т/га (гумуса 299,9 кг/га) на седьмой год жизни растений.

Корневая масса солодки голой на плантации посадкой черенками с четвертого года жизни растений увеличилась с 6,7 т/га при влажности 42…49% к десятому году жизни до 21,3 т/га.

3. Растения солодки оказывают мелиоративное воздействие на почву. Содержание водопрочных микроагрегатных частиц (> 0,25 мм) в слое 0 - 0,3 м опытного участка увеличилось на 8,9% по сравнению с контролем. В год посадки солодки на опытных участках при размещении черенков нормой 14,3 тыс. шт/га на глубину 0,12 ± 0,02 м количество водопрочных агрегатов стало больше на 7,6 %, чем на участках с глубиной высадки черенков 0,24 м. По мере роста и развития корневой системы солодки ежегодный прирост микроагрегатных частиц составляет 0,2…0,3 %.

4. Оценка кормовой и питательной ценности надземной вегетативной массы солодки голой в плантации в различные годы жизни в одновидовом размещении растений, в сопутствующих травах и солодковом разнотравье подтвердила их высокую продуктивность и кормовую ценность.

В 2000 году в период цветения солодки сухая масса солодки составила 2,32 т/га, тогда как на контроле - 2,01 т/га, кормовых единиц 12,07 и 11,38 т/га, переваримого протеина 2,04 и 1,69 т/га, соответственно. Обменная энергия растений солодки составила 219 ГДж/га, а мятликово-солодковой ассоциации в степной зоне лишь 156 ГДж/га. Соотношение обменной энергии и переваримого протеина в первом случае 107, а в контроле лишь 95.

5. Содержание глицирризиновой кислоты в корневой массе солодки голой повышается с возрастом растений. Ее содержание в корнях солодки на третий год жизни растений в плантации, созданной посевом семян, составило 4,12%, что меньше стандарта на 1,88%. Начиная с шестого года жизни растений солодки, содержание глицирризиновой кислоты в корнях достигает 6,23% и к двенадцати годам жизни растений превышает 9,12%, что в 2,2 раза больше, чем в раннем возрасте развития растений. При создании плантаций посадкой черенков лишь на 10-ый год жизни растений накопление глицирризиновой кислоты достигает 6,08% , к 15-ти годам жизни - 9,48% и выше.

6.Технология заготовки посадочного материала предусматривает последовательное выполнение машинных операций: скашивание вегетативной массы солодки и сопутствующих трав с последующей уборкой на сено; удаление нетоварных частей с корней солодки фрезерованием верхнего слоя почвы на глубину 0,04 м; извлечение корневой массы из слоя почвы и грунта с глубины 0-0,6 м на дневную поверхность; подбор корней и корневищ солодки; рекультивацию полос в послеуборочный период; переборку корней и корневищ солодки; выполнение черенков длиной 0,20…0,25 м из корневищ 4 - 5 летнего возраста.

7. Теоретическими исследованиями установлены геометрические параметры рабочих органов машины УДК-2,0 для послойного срезания корней и фрезерования дернового слоя. Установлен оптимальный режим работы экспериментального рабочего органа при заготовке черенков из корневищ солодки, характеризующейся следующими значениями величин: кинематический параметр л= 11; глубина фрезерования при удалении карабаша - 0,04 м; глубина рыхления верхнего слоя почвы при рекультивации в полосах - 0,16 м; угловая скорость вращения ножа 35 с^-1. Разработан метод расчета энергозатрат на выполнение технологического процесса послойного резания корней солодки.

8. Разработанная конструкция машины УДК - 2,0 и ее рабочие органы обеспечивают устойчивое послойное резание корней для получения чистого среза при заготовке и рыхлении почвы верхнего слоя при рекультивации почвы. Предложенные L - образные рабочие органы устойчивы и надежны при выполнении технологического процесса, обеспечивая высокую степень чистоты среза корней и корневищ солодки.

9. В период наблюдений за ростом вегетативной массы и накоплением корней и корневищ солодки в условиях эксперимента установлено, что в первые 6 - 7 лет жизни солодки в плантации идет медленное снижение уровня грунтовых вод (с 0,7 до 1,1 м) при неизменной минерализации 2,9 - 3,2 г/л. Проективное покрытие растениями на 7 год составляет 53,4%. На втором этапе жизни растений в возрасте 7 - 10 лет идет интенсивное снижение уровня грунтовой воды (до 1,5 м) и ее минерализации (до 2,8 г плотного остатка на 1 литр). Проективное покрытие - 65 %. За 10 лет жизни растений солодки в верхнем слое почвы произошло накопление гумуса с 0,6 до 1,8%.

Наибольшая интенсивность в развитии растений и фитомелиорирующий эффект растениями солодки достигается на 3 этапе в возрасте 10 - 15 лет: снижение уровня грунтовых вод до 2,4 - 2,5 м с минерализацией до 2,7 г/л.

10. Годовой экономический эффект от применения одной машины для удаления карабаша УДК - 2,0 при заготовке черенков солодки путем послойной обработки почвы составляет 26 тысяч рублей по сравнению с ручной переработкой за сезон.

11. Реализация технологии фитомелиорации деградированных земель растениями солодки в регионе Нижней Волги экономически выгодна. Индекс доходности вложенных затрат на производство товарного корня солодки в качестве лакричного сырья составляет 1,58 при продуктивности 20 т/га корня - сырца, 2,06 - при продуктивности 30 т/га, 2,36 - при реально производимой продукции 40 т/га корня - сырца. Экономическая эффективность фитомелиорации деградированных орошаемых земель растениями солодки в плантациях подтверждается окупаемостью инвестиций на 6 - 7 годы жизни растений.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. При разработке проектов реконструкции оросительных систем и восстановления деградированных земель Нижнего Поволжья следует учитывать разработанные технологические приемы улучшения мелиоративного состояния и почвенного плодородия земель с использованием в качестве фитомелиоранта растений солодки голой.

2. До начала работ по фитомелиорации деградированных, бывших орошаемых земель необходимо провести почвенное обследование, определить уровень залегания грунтовых вод и степень ее минерализации.

3. На первом этапе проведения работ следует создавать участки, как посевом семян солодки, так и посадкой черенками на площадях не более 10 га. Накопленный опыт предопределит необходимость дальнейшего расширения масштабов мелиоративных работ, направленных на сохранение площадей под зарослями солодки, создание условий для ее регенерации и укрепления кормовой базы хозяйств.

4. Для формирования высокопродуктивных фитоценозов солодки рекомендуется норма высадки черенков солодки 14300 шт./га на глубину 0,12±0,02 м с шириной междурядий 0,7 м. Плантации солодки как фитомелиоранта возможно создать посевом скарифицированных семян нормой высева 2-3 кг/га, способ посева - рядовой, глубина заделки семян - 0,02-0,03 м.

5. Использование разработанной машины УДК-2,0 с экспериментальными L - образными ножами обеспечит чистый срез на корнях и высокое качество заготовленного посадочного материала в виде черенков длиной 0,20-0,25 м.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Пындак, В.И. Сеялки для прямого посева. / В.И. Пындак , А.М.Салдаев // Земледелие. - 1995. - № 3. - С. 32 -35.

2. Пындак, В.И. Сеялка для многокомпонентных смесей / В.И. Пындак, А.М. Салдаев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1995. - № 4. - С. 22 -23.

3. Пындак, В.И. Перспективные схемы посева и уборки кормовых культур (по материалам изобретений) / В.И. Пындак, А.М. Салдаев // Кормопроизводство. - 1997. - № 9. - С. 29 - 32.

4. Салдаев, A.M. Экологически адаптированные технологии добычи лакричного корня и возобновление естественных зарослей солодки в условиях Нижнего Поволжья / А.М. Салдаев // Тезисы докладов первого международного симпозиума «Особо охраняемые территории и формирование здорового образа жизни». - Волгоград: Комитет по печати и информации, 1977. - С. 77 - 78.

5. Салдаев, А.М. Новые схемы посева бобовых и мятликовых культур для полнорационных кормосмесей / А.М. Салдаев, Т.Г. Константинова // Кормопроизводство. - 1998. - № 1. - 32 с. - С. 12 - 16.

6. Кружилин, И.П. Экологически безопасные технологии добычи лакрицы в Нижнем Поволжье Российской Федерации / И.П. Кружилин, А.М. Салдаев, В.Ф. Мамин и др. // Поволжский экологический вестник. - Вып. 5. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 1998. - С. 232 - 236.

7.Пындак, В.И. Борона, культиватор, рыхлитель / В.И. Пындак, А.М.Салдаев // Сельский механизатор. - 1999. - № 16. - С. 18.

8. Салдаев, A.M. Машина для добычи корней и корневищ лакрицы / А.М. Салдаев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1999. -№3.-С. 19-21.

9. Рогачев, А.Ф. Устройство для обработки корней и корневищ лакрицы / А.Ф. Рогачев, Г.А.Салдаев, А.М.Салдаев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2000. - № 12. - С. 13 - 14.

10. Салдаев, A.M. Использование солодки голой (Glycyrrhiza glabra L.) и солодки уральской (Glycyrrhiza uralensis Fisch.) для создания устойчивых агро-экоценозов в аридной зоне / А.М.Салдаев // Адаптивные системы и природоохранные технологии производства сельскохозяйственной продукции в аридных районах Волго-Донской провинции: Сб. науч. тр. ГНУ ПНИИАЗ. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2001. - С. 382 - 393.

11. Салдаев, A.M. Повышение продуктивности дикорастущих зарослей солодки голой сухостепного и пойменного экотипов / А.М. Салдаев // Адаптивные системы и природоохранные технологии производства сельскохозяйственной продукции в аридных районах Волго-Донской провинции : Сб. науч. тр. ГНУ ПНИИАЗ. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2001. - 424 с. - С. 393 - 405.

12. Салдаев, A.M. К вопросу создания устойчивых агроценозов в аридной зоне с использованием растений солодки / А.М. Салдаев // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия : Сб. научн. тр. / ФГНУ «РосНИИПМ». - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2002. - С. 62 - 68.

13. Салдаев, A.M. Повышение продуктивности дикорастущих зарослей солодки голой сухостепного и пойменного экотипов / А.М. Салдаев // Поволжский экологический вестник. - Вып. 9. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2002. - С. 185-191.

14. Кружилин, И.П. Технологический регламент на проведение работ по фитомелиорации деградированных пойменных земель Нижнего Поволжья с использованием солодки голой / Сост. : И.П. Кружилин, А.М. Салдаев, В.Ф. Мамин и др. - Волгоград: ГНУ ВНИИОЗ и ГНУ ВНИИГиМ, 2003. - 38 с.

15. Салдаев, A.M. Воспроизводство в аридной зоне Юго-Востока Европейской части России устойчивых агроценозов солодки голой местных экоформ / А.М. Салдаев // Рациональное природопользование и сельскохозяйственное производство в южных регионах Российской Федерации : Сб. науч. тр. ГНУ ПНИИАЗ. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2003. - С. 265 - 285.

16.Салдаев, A.M. Создание устойчивых агроценозов в аридной зоне с использованием солодки голой местных экоформ / А.М. Салдаев // Мелиорация и водное хозяйство: Материалы региональной науч. - практ. конф.- Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2003.-Т.1.- Вып. 2 --С. 130-132.

17. Бородычев, В.В. Создание технологии фитомелиорации бросовых орошаемых земель в регионе Нижней Волги / В.В. Бородычев, A.M. Салдаев // Материалы Международной научно-практической конференции «Агроэкологическое состояние АПК: опыт, поиски решения». - Саратов : Изд-во Латанова В.П.,2005.-С.68-72.

18. Салдаев, A.M. Glycyrrhiza glabra L. и G. uralensis Fisch. - многолетние растения в фитоценозах для изменения экологической ситуации Волго - Ахту-бинской поймы / А.М. Салдаев //Агротехнологии и научное обеспечение интенсивного земледелия Нижней Волги на современном этапе : Сб. науч. тр. ГНУ ПНИИАЗ. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2005. - С. 395 - 416.

Размещено на Allbest.ru