CC BY
160
УДК 631.43
ХАРАКТЕРИСТИКА СОЛЕУСТОЙЧИВОСТИ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР В НАЧАЛЬНОЙ ФАЗЕ ВЕГЕТАЦИИ ПРИ ЗАСОЛЕНИИ ЧЕРНОЗЕМА ХЛОРИДОМ НАТРИЯ
Р. И. Зайцева, Л. И. Желнакова, Н. С. Никитина
Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН Ставропольский НИИ сельского хозяйства Изложены результаты исследования влияния концентрации ионов в почвенном растворе и его осмотического давления на рост проростков кормовых культур (преимущественно многолетних трав) на образцах чернозема, увлажненного №01 (в диапазоне засоления 1-18 г/л), при влажности, близкой к наименьшей влагоемкости. Показано, что между длиной проростков и показателями засоления почвы существует линейная зависимость. Параметры уравнений регрессии значимы при уровне 0,05. Анализ связи относительной длины проростков с солевым и осмотическим показателями раствора позволил сравнить между собой 27 культур по степени солеустойчи-вости. Обнаружены различия между сортами пырея удлиненного и сорго сахарного, райграсом многоукосным и высоким, тритикале зерно-кормовым и кормовым.
В 80-х годах XIX в. проблеме возделывания важнейших кормовых трав на полях и поиску мер для улучшения естественных лугов и пастбищ были посвящены работы П.А. Костычева (1886, 1912). Среди обследованных им областей были полупустынная, сухостепная и степная зоны на юго-востоке Русской равнины с необычайной пестротой почвенного и растительного покровов. Им описаны растительные формации с указанием растений, составляющих главную массу кормов. И это был один из первых опытов поиска способов их улучшения. Костычевым показано, что изменение растительности на естественных лугах вызывается только лишь изменением в свойствах почвы. В тех случаях, когда возможно орошение полей (в южных губерниях России), многолетние кормовые травы оказываются самым лучшим, незаменимым средством для поддержания плодородия почвы и повышения урожаев.
В первом десятилетии ХХ в. на орошаемых земельных массивах юго-востока России, в Туркестане (Мургабское имение, Голодная степь) и в Закавказье (Муганская степь) появились очаги засоленных почв, и последовало снижение урожаев (Коссович, 1903; Труды с.-х. хим. лаборатории, 1909). П.С. Коссович, С.А. Захаров, К.Ф. Маляревский, К.К. Гедройц изучали распределение солей в почве и их влияние на растения в естественных условиях при хлоридном засолении почв Голодной степи и в вегетационных сосудах при искусственном внесении солей. Оказалось, что содержание хлора, превышающее 0.05%, является вредным для жизни боль-
шинства культурных растений. П.С. Коссович (1903) определял солонцеватую (засоленную) почву как культурную среду, на которой развитие культурных злаков при местных климатических условиях задерживается избытком в почве растворимых солей. Аналогичные исследования проводились на других опытных полях, участках, станциях (Зеравшанское, Мур-габский, Костычевская и Безенчукская в Самарской губернии, Саратовская). Результаты этих исследований с учетом работ иностранных ученых были впервые обобщены в монографии Н.М. Тулайкова (1922). Было показано, что в присутствии растворимых солей сильно замедляется впитывание воды семенами пшеницы перед их прорастанием, уменьшается набухание, задерживаются всходы, сокращается вегетационный период, резко снижается рост всходов, появляются выпады растений на полях, сокращается урожай. В растворах различных солей семена прорастают в зависимости не от процентного содержания солей, но от того осмотического давления, которое ими создается. Тулайков показал, что при оптимальном осмотическом давлении почвенного раствора увеличиваются рост и урожай надземной массы зерновых культур. Еще ранее А.Ф. Шимпером (Schimper, 1898) введено понятие «физиологической сухости» почвы. Во многих работах отмечалось, что растения в молодом возрасте более чувствительны к избытку растворимых солей. Часто сорта одного вида обладали различной степенью выносливости к наличию различных солей.
К.К. Гедройц (1910), оценивая способы мелиорации и самомелиорации засоленных почв, писал, что «... особое внимание необходимо обратить на выбор подходящих видов и сортов растений, а также на вывод новых сортов, более стойких в отношении засоленности». Наряду с вегетационным методом, Гедройц широко применял метод искусственных почв, когда на фоне однородного основного субстрата создается целый ряд почвенных разновидностей. Наблюдая жизнь 5-6-дневных всходов, помещенных в растворы солей, он тщательно отмечал важнейшие признаки страдания растений в их последовательности: потеря упругости, потемнение корней, засыхание листьев, истончение стебля - после чего растение погибало (Гедройц, 1917).
Результаты исследования солеустойчивости растений в последующие десятилетия обобщены в монографиях A.A. Шахова (1956), Г.В. Удовенко (1977), Э. Бреслера и др. (1987). В результате совместных усилий почвоведов и физиологов создана классификация почв по степени и качеству засоления в связи с состоянием полевых культур, характеризующихся средней солеустойчивостью. Принято, что потеря урожая на 10-20, 20-50, 50-80 и 100% связана со слабой, средней, сильной и очень сильной (солончаки) степенью засоления почвы (при нормальном урожае на почвах незасолен-ных) (Ковда, Егоров, 1960).
В 70-х годах XX в. столетия устанавливаются и уточняются параметры для оценки качества и степени засоления почв путем сравнения данных по составу и концентрации почвенных растворов и водных вытяжек с применением в ряде исследований регрессионного анализа (Минашина, 1970; Муратова, Маргулис, 1971; Зимовец, 1976; Рожков, 1970). Определяется осмотическое давление почвенного раствора (Рыжов, 1970; Удовенко, 1970, 1977). Показано, что при хлоридном типе засоления различие между данными водной вытяжки и почвенными растворами невелико и составляет (по сумме солей) от 0.06 до 0.11% (в сильнозасоленной почве). Концентрация иона хлора в среднем на 0.01-0.05% больше в почвенном растворе и только при очень сильной степени засоления разница составляет 0.1-0.2% (Зимовец, 1976). Фрагменты из различных классификаций почв по степени засоления (для хлоридного типа) приведены в табл. 1.
В современном земледелии разработка технологий подготовки почвы и возделывания культур должна базироваться на знании оптимальных параметров почв с учетом требований конкретной культуры и сорта, особенно в стартовый период (Каштанов, 2005).
Таблица 1. Градации степени засоленности почвы по солевому и осмотическому показателям засоления
Почвы Концентрация со- Сумма Содержание хло- Уровни
лей в почвенном солей, ра осмотичес-
растворе, г/л % кого давле-
мг-экв/ % ния ПР, -Р,
100 г атм
1 2 3 4 5 6
Хлоридный тип засоления
Незасоленные <3 Нет 2.1 Нет Нет <0.03 1-2
Слабозасолен-ные 3-7 4-8 4.5 0.1-0.2 0.3-0.9 0.03-0.20 2-4
Среднезасолен-ные 7-15 8-15 8.2 0.2-0.4 0.9-2.8 4-8
Сильнозасолен-ные 15-30 15-30 20.6 0.4-0.8 2.8-6.5 0.20-0.40 8-11
Очень сильно-
засоленные, >30 Нет 29.2 >0.8 >6.5 >0.40 Нет
солончаки
Примечание. Показатели засоления почвы приведены по работам: 1 - Минаши-ной, 1970; 2 - Муратовой, 1971; 3 - Зимовецу, 1976; 4 - Классификации и диагностике почв СССР, 1977; 5 - Грабовской, 1947; 6 - Рыжову, 1970; Удовенко, 1977.
В данной статье представлены результаты модельных опытов по изучению влияния концентрации (С) и осмотического давления (Р) почвенного раствора (ПР) на рост кормовых растений (в период посев-всходы), возделываемых в условиях агроландшафтов Ставропольского края. В Ставропольском крае, в черноземной и каштановой зонах широко распространены почвы, засоленные нейтральными солями. Их площадь составляет около 1.3 млн. га, из которых около 600 тыс. га находятся в черноземной зоне (Засоленные почвы..., 1973). Для восстановления и улучшения малопродуктивных, деградированных, засоленных естественных кормовых угодий, создания многолетних культурных пастбищ и предотвращения эрозии почв в адаптивно-ландшафтном земледелии необходимо иметь широкий набор сортов многолетних трав. В лабораторных опытах были испытаны селекционные сорта Ставропольского НИИ сельского хозяйства.
Семена высевали в образцы пахотного горизонта пылевато-тяжелосуглинистого типичного чернозема (Курская обл., Петринский опорный пункт). В гранулометрическом составе фракция физической глины составляет 47%; содержание крупно-, средне- и мелкопылеватой и илистой фракций равно 48, 13, 18 и 15% соответственно. Почва содержит 6.2% гумуса и имеет слабокислую реакцию (рНводн 6.0; рНКа 5.4). Сумма обменных катионов 20.9 ммоль экв/100, из которых 17.4 ммоль экв составляют ионы кальция; 2.9 ммоль экв - ионы магния; 0.3 ммоль экв - ионы натрия и 0.3 ммоль экв - ионы калия. Сумма солей по данным водной вытяжки составляет 0.03%. Максимальная гигроскопическая влажность равна 9.4%; полная влагоемкость - 37% от веса почвы. Семена проращивали в слое почвы толщиной 2-5 см. Нормы высева семян в зависимости от их крупности составляли 7, 9, 15 и 17 семян на сосуд. Для создания вариантов по засолению, почву увлажняли растворами хлорида натрия в концентрациях 0.025, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25 и 0.30 моль экв/л. В контрольном (бессолевом) варианте брали дистиллированную воду. Исходная влажность в состоянии спелости почвы ((Г = 31.5 ± 0.5%) была оптимальной для ростовых процессов и создавалась при внесении 27 мл раствора соли (или воды) на 100 г почвы. Показателем ростовых процессов являлась длина проростков (Н, мм). Условия прорастания семян и сроки определения высоты проростков были установлены с учетом методики проращивания семян при определении их всхожести (ГОСТ 12038-84). Злаковые культуры прорастали в затененных гидротермостатах при температуре 19-20°С 10-11 суток, бобовые - 7-8 суток. Остаточная влажность почвы после прорастания составляла 28±0.5%. В конце опыта стебельки срезали, измеряли длину и взвешивали. Сырой вес проростков, являясь прямым показателем продуктивности, связан линейной зависимостью с их длиной: П/П0 = 0.087 + 0.88 ПИ,. где П/По и ПИ, - относительные значения продуктивности и высоты проростков, соответственно. Параметры данного уравнения значимо от-
личны от нуля. При высоком качестве сортообразцов трав некоторое число семян в большинстве вариантов оказывалось невсхожим; другие семена с повышенной энергией прорастания дали, наоборот, существенно выделяющиеся по высоте проростки. Возникла неопределенность при изучении выборочного среднего, обусловленная биологической природой объекта исследования. Непостоянство среднего показало, что высота проростков не подчиняется закону нормального (симметричного) распределения. В связи с этим на первом этапе обработки данных был применен один из непараметрических методов. В выборках ранжированных значений длины проростков каждого варианта вычисляли непараметрическое выборочное среднее - медиану (Med), отражающую характер распределения в его центральной части (Благовещенский и др., 1984). Далее связь медианного значения длины проростов (Я) с концентрацией почвенного раствора (С) и его осмотическим давлением (Р) рассматривалась как функция, вполне соответствующая стандартному нормальному распределению с постоянным средним. Почвенные растворы при влажности 0.8 полной влагоемкости извлекали из параллельных образцов при помощи мембранного пресса при давлении газа 7 атм. В полученных фильтратах определяли концентрации Na+ (методом пламенной фотометрии), Са2+ и Mg2 (трилонометрическим методом) и хлора (аргентометрическим методом). Осмотическое давление почвенного раствора определяли непосредственно в части образцов почвы, подготовленных для посева культур, криоскопическим методом (Возбуц-кая, 1968) с измерением температуры замерзания ПР в почве термометром Бекмана. Величину Р (атм) рассчитывали по следующей формуле:
P = -(tL)/(T0V),
где t и 7() - понижение температуры замерзания почвенного раствора и абсолютная температура замерзания чистой воды (273 К); L - скрытая теплота замерзания воды, равная 59.3 л атм/моль; V- объем 1 моля воды при температуре 0°С, равный 0.018 л. В физике почв принято, что повышение С раствора снижает его Р, которое принимается равным нулю в чистой воде и отрицательным в растворах.
Данные о химическом составе почвенных растворов (предпосевное определение) и их осмотическом давлении представлены в табл. 2. Связь осмотического давления почвенного раствора с количеством растворенных в нем солей выражается уравнением
у= 1.37 + 0.746*, где у - осмотическое давление ПР (- Р, атм), ах- сумма солей, г/л.
Связь между суммой солей (у) и концентрацией хлора (СГ) (х) описывается линейной функцией у = 0.057х, где у - сумма солей, г/л; ах- концентрация СГ в ПР, моль экв/л. Расчеты показали, что содержание солей (в %) связано с их суммой (С, г/л) в ПР следующим соотношением: Соли, % = 0.027 С, г/л. Максимальный расход влаги травами за время опыта
Таблица 2. Состав и осмотическое давление почвенных растворов в черноземе, засоленном №С1 (влажность 31+0.3%)_
Вариант, ОчаСЬ МОЛЬ экв/л Концентрация ионов в ПР Сумма солей, г/л Осмотическое давление, атм
СГ Na+ С;г Mg2+ в начале опыта (W=31+0.3%) в конце опыта (после чумизы) (^-28.6+0.4%)
ммоль экв/л
0.025 29 7 20 2 1.6 -2.4 -3.3
0.05 61 17 41 4 3.4 -4.0 -4.5
0.10 109 37 69 5 6.1 -6.0 -6.7
0.15 187 78 100 8 10.4 -9.0 -9.3
0.20 251 120 125 10 14.2 -12.1 -12.8
0.25 321 163 175 12 18.6 -15.4 -14.7
0.30 384 206 162 14 21.6 -17.3 Не опр.
осмотическое давление, атм
Рис. 1. Высота проростков чумизы (сплошная линия) и клевера лугового (пунктир) в зависимости от осмотического давления почвенного раствора.
не превышал 1-1.5% (для эспарцета 3%), и сколько-нибудь значительного снижения Р в ходе опыта (по сравнению с исходной величиной) не происходило.
Результаты статистического анализа связи между длиной проростков (Я), концентрацией СГ в почвенном растворе и осмотическим давлением почвенного раствора приведены в табл. 3. На рисунке отображены результаты опыта с чумизой и клевером луговым.
При весьма тесной корреляционной связи (коэффициент корреляции г > 0.90),зависимости Н от С и Н от Р описываются уравнением регрессии прямолинейного типа: у = а - Ьх, где b - коэффициент пропорциональности, который показывает, насколько в среднем уменьшается Н при увеличении С на 1 ммоль экв/л или при снижении Р на 1 атм; а - свободный член, который при построении теоретической линии регрессии равен максимальной длине проростков (//макс): знак «-» соответствует знаку коэффициента корреляции.
Проверка нулевой и альтернативной гипотез с использованием критерия Стьюдента показала, что параметры а и h по результатам всех опытов (за исключением одного) являются значимыми при уровне значимости 0.05 (v = п - 2).
В опыте с ежой сборной параметр b (0.32) значим при уровне значимости 0.10. Значимость отличия параметров от нуля позволяет утверждать наличие прямой линейной связи между длиной проростков и давлением почвенной влаги (-Р, атм) и обратной связи между длиной проростков и концентрацией солей в почвенном растворе.
В табл. 3 приведены коэффициенты Кс и КР, характеризующие снижение относительной длины проростков в долях единицы (I!,,„, = ПИ,. где II -средняя длина проростков и Н0 - максимальная длина при оптимальных условиях) при увеличении концентрации иона хлора на 1 ммоль экв/л (Кс) и увеличении Р (по абсолютной величине) на 1 атм (КР). Коэффициенты отражают интенсивность ростовых процессов при изменении степени засоления почвы и позволяют судить об относительной солеустойчивости культур. Культуры ранжировали (табл. 3, 4) по коэффициентам КР, отражающим доступность воды растениям в засоленных почвах.
По данным табл. 3 составлена табл. 4. При определении уровней относительной длины проростков использованы градации продуктивности сельскохозяйственных растений (Державин, 2002).
Согласно схеме выделяются следующие интервалы продуктивности с оценкой в баллах: оптимальный (100-80) с высокими показателями продуктивности; интервал слабого снижения от оптимума (80^4-0) с повышенными и средними показателями и интервал сильного снижения от оптимума (40-20) с низкими показателями. При оценке менее 20 баллов условия считаются непригодными для выращивания сельскохозяйственных культур. Принятые нами значения Iiih, соответствуют нижним границам описанных интервалов и «нулевому» уровню с критическими значениями С0 и Р0, при которых всходы за срок опыта не появились, а корешки были развиты слабо или вовсе не проклюнулись.
Культуры ранжировали на 4 группы (I - наиболее солеустойчивые культуры, IV - наименее солеустойчивые культуры) по величинам Р, определяющим доступность воды всходам растений (табл. 4).
Таблица 3. Параметры уравнений регрессии (у = а - вх) зависимости длины проростков (Н, мм) от концентрации СГ (С, ммоль экв/л) и осмотического давления (-Р, атм) почвенного раствора. Коэффициенты детерминации (К2) и снижения Н/На проростков (КсиКр)_^______
Кормовое растение Сорт п Параметры уравнения в зависимости от о X о 1 О X Он" «
концентрации хлора осмотического давления
а ± sa b±sb R2 а ± sa b±sb R2
Рожь многолетняя, Держав- 1 155±9 0.40±0.05 0.92 165±11 9.1±1.4 0.90 26 55
Secale cereale L. ная 29
Чумиза*, Setaria Стачуми 1 110±4 0.28±0.03 0.96 117±4 6.5±0.42 0.98 25 56
italica maxima
Рожь многолетняя, Бенталь 1 159±12 0.42±0.07 0.88 169±14 9.7±1.7 0.86 26 57
Secale cereale L.
Сорго многолет- Травин- 1 141±8 0.42±0.04 0.96 146±11 9.Ш2 0.92 30 62
нее, Sorghum bi- ка
color
Пырей удлиненный, Солонча- 5 165±8 0.45±0.05 0.96 176±7 11.4±0.9 0.98 27 65
Agropyron elongatum ковый
Эспарцет Закав- К-4 5 70±6 0.21±0.03 0.94 72±8 4.7±1.0 0.85 30 65
казский, Ortobrychis
transcaucasica
Могар*, Setaria Стамого 6 117±8 0.34±0.06 0.90 125±10 8.2±1.6 0.86 29 66
italica
Райграс много- Талан 5 138±8 0.38±0.08 0.88 150±8 10±1.5 0.94 28 67
укосный, Lolium
multiflorum
Тритикале*, Triti- Двуруч- 7 182±11 0.56±0.06 0.94 194±16 13±1.9 0.90 31 67
cocecale ка 77
Люцерна посевная, Кевсала 5 60±8 0.19±0.05 0.81 65±9 4.4±1.2 0.81 32 68
Medicago sativa L.
Житняк гребне- Викров 6 \21±\Ъ 0.39±0.10 0.81 138±16 9.4±2.3 0.81 31 68
видный, Agropyron
cristatum
Житняк сибирский, Новатор 6 134±13 0.42±0.10 0.83 147±15 10±2.1 0.85 31 68
Agropyron fragile
Сорго многолетнее, Караван 7 130±11 0.43±0.06 0.90 145±6 10.4J0.17 0.98 33 72
Sorghum bicolor
Райграс высокий, Стрелец 6 126±6 0.4Ш.05 0.96 134±10 9.9±1.5 0.92 32 74
Arrhenatherum
elatius
Вика посевная Паннон- 7 123±7 0.44±0.04 0.96 135±8 10.Ш.9 0.96 36 75
(яровая)*, Vicia ская
sativa L.
Кормовое растение Сорт п Параметры уравнения в зависимости от о X о" « 1 О X Он" «
концентрации хлора осмотического ления дав-
а ± sa b±sb R1 а ± sa b±sb R1
Овсяница луговая, Ставро- 6 121±12 0.42±0.08 0.86 133±15 10±2.1 0.85 35 75
Festuca pratensis поль-
ская 20
Пырей удлинен- Ставро- 4 119±7 0.39±0.04 0.98 127±11 9.6±1.4 0.96 33 76
ный, Agropyron поль-
elongatum ский 10
Кострец безостый, Ставро- 5 127±8 0.42±0.08 0.96 140±9 10.8±1.2 0.96 33 77
Bromopsis inermis поль-
ский 31
Кострец безостый, Вегур 5 86±8 0.30±0.05 0.92 96±10 7.7±1.4 0.90 35 80
Bromopsis inermis
Сорго сахарное*, Ларец 5 11Ш5 0.39±0.10 0.81 125±9 10±1.2 0.96 35 80
Sorghum caccharatum
Суданская трава Земляч- 6 116±8 0.45±0.06 0.94 122±12 9.8±1.6 0.90 39 80
(травянистое сор- ка
го), Sorghum su-
danense
Тимофеевка луго- Грация 5 68±6 0.24±0.04 0.90 74±10 6.0±1.4 0.96 35 81
вая, Phleum prat-
ense L.
Тритикале*, Triti- Ставро- 5 195±13 0.72±0.09 0.96 218±30 17.914.2 0.96 37 82
cocecale поль-
ский 5
(кормо-
вой)
Клевер луговой, Наслед- 5 49±6 0.20±0.06 0.81 54±8 4.8±1.5 0.77 41 89
Trifolium pratense L. ник
Сорго-суданковый 5 105±5 0.47±0.04 0.98 113±5 10.3±0.8 0.98 45 91
гибрид*, Sorghum
vulgare х Sorghum
sudanense
Сорго сахарное*, Ставро- 4 104±11 0.45±0.10 0.92 119Ш 11.642.1 0.94 43 97
Sorghum cacchara- поль-
tum ское 63
Ежа сборная, Dac- Генра 4 66±6 0.32±0.09 0.86 77±6 8.3±0.8 0.96 48 108
tylis glomerata
Люпин белый*, Вперед 5 96±9 0.53±0.09 0.92 1М±10 13.5=1=2.3 0.92 55 130
Lupinus albus
* Однолетние культуры.
В состоянии слабого угнетения (Н/Н0 = 0.8) при Р -1.5...-3.6 атм солевые показатели (С и S) и осмотический потенциал соответствуют слабоза-соленной почве, а в IV группе - очень слабозасоленной почве (Ковда, Егоров, 1960). Содержание хлора соответствует средней степени засоления согласно критериям для среднесолеустойчивых культур (Классификация..., 1977) или слабой степени засоления (Грабовская, 1947). В состоянии среднего угнетения (Uli = 0.4), С и S в первых трех группах соответствуют средней степени засоленности, в IV группе - переходу от слабо- к средне-засоленной почве (Классификация..., 1977). Содержание хлора соответствует сильнозасоленной почве (табл. 1). По величине Р (Удовенко, 1977) засоленность сильная в первых двух группах, переходная от сильной к средней в группе III и средняя в группе IV. В состоянии сильного угнетения (II II, = 0.2) величины С и S соответствуют сильнозасоленной почве в группе I, переходной от сильно- к среднезасоленной в группе II и средне-засоленной почве в группах III и IV. По содержанию хлора почвы очень сильнозасоленные (группы I и II) и сильнозасоленные (группы III и IV). Величины Р соответствуют сильнозасоленной почве. Исключение составляет почва с люпином, который оказался сильно угнетенным при Р = -6.2 атм. Всходы не появились (Н = 0) при С и S, соответствующих средней степени засоления в группе IV растений и сильной (или переходной от сильной к средней) степени засоления в остальных трех группах. Содержание хлора соответствует сильному (группа IV) или очень сильному засолению. Р в интервале -15...-18 атм (группы I и II) близко к принятому уровню капиллярно-сорбционного давления, характеризующего влажность устойчивого завядания растений. Для групп III и IV величина Р выше этого уровня.
Отметим существенные различия по солеустойчивости между сортами пырея удлиненного, между райграсом многоукосным и высоким, тритикале зерно-кормовым и кормовым и между различными сортами сорго сахарного. Слабо выражено различие по солеустойчивости проанализированных сортов костреца безостого.
Согласно работе В.В. Егорова (1954), пырей бескорневищный относится к высокосолеустойчивым, житняки - к среднесолеустойчивым, а клевера -к наименее солеустойчивым культурам. Житняки и люцерна, уступая пырею, мало различаются между собой. Сорго сахарное и суданская трава сильно снижают урожай по сравнению с могаром (Кирюшин, 1974). Взрослые растения ежи сборной характеризуются как неустойчивые к засолению, тимофеевка луговая и костер безостый уступают овсянице, устойчивее которой является райграс многоукосный (Шахов, 1956).
Таблица 4. Связь между относительной длиной проростков, суммой ионов (С, г/л; Я, %), содержанием СГиона (мг-экв/100 г почвы) и осмотическим давлением влаги (-Р, атм) в почве_
Группы культур Показатель Относительная длина проростков IUI,
0.8 0.4 0.2 нет всходов
(I) Рожь многолетняя Дер- С 4.5 13-14 17-18 22-23
жавная 29, чумиза Стачу- S 0.12 0.36-0.37 0.47-0.49 0.59-0.62
ми* (просо Итальянское), С1 2.1-2.2. 6.3-6.5 8.3-8.6 10.4-10.8
рожь многолетняя Бенталь -р 3.5-3.6 10.9-10.5 14.0-14.5 17.5-18.2
(II) Сорго многолетнее с 3.6-4.2 11-13 14-17 18-21
Травинка, эспарцет Закав- S 0.10-0.11 0.29-0.35 0.38-0.46 0.48-0.57
казский К-4, пырей удли- С1 1.7-2.0 5.1-6.0 6.7-8.0 8.4-10.0
ненный Солончаковый, -р 2.9-3.2 8.8-9.7 11.8-12.9 14.7-16.1
могар Стамого* (просо
щетинистое), райграс мно-
гоукосный Талан, трити-
кале двуручка 77*, житняк
гребневидный Викров,
житняк сибирский Нова-
тор, люцерна синегибрид-
ная Кевсала
(III) Сорго многолетнее с 2.9-3.6 9-11 12-14 14-18
Караван, райграс высокий S 0.08-0.10 0.25-0.29 0.33-0.38 0.42-0.48
Стрелец, овсяница луговая С1 1.4-1.7 4.2-5.1 5.5-6.7 6.9-8.4
Ст-20, вика яровая Понон- -р 2.4-2.8 7.3-8.3 9.8-11.1 12.2-13.9
ская*, пырей удлиненный
Ст-10, кострец безостый
Ст-31, кострец безостый
Вегур, сорго сахарное Ла-
рец*, суданская трава Зем-
лячка*, тимофеевка луго-
вая Грация, тритикале Ст- ■S*
(IV) Клевер луговой На- с 2.1-2.7 6-8 8-11 10-14
следник, сорго- S 0.06-0.08 0.17-0.24 0.22-0.32 0.28-0.39
су данко вый гибрид*, сор- С1 1.0-1.3 2.9-3.9 3.9-5.3 4.9-6.6
го сахарное Ст-63*, ежа -р 1.5-2.2 4.6-6.7 6.2-9.0 7.7-11.2
сборная Генра, люпин бе-
лый Вперед*
* Однолетние культуры.
Как известно, солеустойчивость ячменей, произрастающих на засоленных почвах, повышается в процессе адаптации (Шахов, 1956). Регрессионный анализ полученных ранее данных (Зайцева, Минашина, 1998) показал, что связь между 1111,, и Р (при хлоридном засолении чернозема) описывается уравнением II II,, = 1 - 0.063 Р, где Р - осмотическое давление почвенного раствора. Отсюда следует, что ячмень принадлежит к той же группе солеустойчивых культур, что и пырей бескорневищный, эспарцет, житняки и другие растения группы II.
В монографии «Солончаки и солонцы» (Бреслер, 1987) рассматривается классификация сельскохозяйственных культур (116 названий), разделенных на 4 категории по их солеустойчивости. В таблицах приводятся относительная урожайность культур при повышении концентрации солей в корнеобитаемой зоне, снижение продуктивности в процентах на единичный прирост засоленности (ЕСе, 1мСм/см), а также предел засоленности. Таблицы предназначены для выбора культур и прогнозирования потери их урожая в условиях ожидаемой засоленности. Снижение продуктивности в процентах на 1 мСм/см использовано нами как показатель при сравнительном анализе солеустойчивости исследованных нами культур. Список культур, взятых для сравнения, приводится с показателями их солеустойчивости, дан в табл. 5. Культуры же, исследованные нами, представлены в табл. 3.
Для сравнения их солеустойчивости с солеустойчивостью культур по Бреслеру использованы коэффициенты КР, приведенные в последнем столбце табл. 3. Из уравнения ПИ, = 1 - КРР следует, что уменьшение длины проростков при снижении осмотического давления почвенного раствора на 1 атм составляет 100КР.
Результаты сравнительного анализа двух показателей солеустойчивости - роста (экспериментальные данные) и продуктивности (литературные данные) - культур показаны на рис. 2.
Группа А включает наиболее солеустойчивые культуры: пырей, житняк, овсяницу, суданскую траву. При уменьшении длины проростков в начальной фазе роста в среднем для группы на 7.3±0.3 % на единичный прирост засоленности, выраженный через осмотическое давление почвенного раствора (1 атм), продуктивность снизилась на 4.4±0.5 %. В группе Б объединены многолетние сорго, райграс, люцерна и ежа сборная. Уменьшению длины проростков в группе на 7.5±0.7 % соответствует снижение продуктивности на 7.0±0.2 %. Культуры группы В: вика посевная и клевер луговой - являются наименее солеустойчивыми. При уменьшении длины проростков на 8.2 % продуктивность снижается в среднем на 11.6 %.
При подборе сеяных травостоев учитываются географическое распространение, особенности среды обитания и соответствие возделываемой культуре (Практическое руководство..., 1987).
Таблица 5. Классификация сельскохозяйственных культур по солеустойчивости (Maas, Hoffman, 1977, Carter, 1981) по Бреслеру и др. (1987)_
Растение Уменьшение продуктивности, % на единичный прирост засоленности (1 мСм/см) Предел засоленности, ЕСе (мСм/см)
Среднему вствитс Люцерна, Meclicago sativa Клевер, Trifolium spp Просо итальянское, Setaria italica Тимофеевка, Phleum pratense Вика посевная, Vicia sativa L. Среднеустойч] Костер, Bromis inermis Овсяница, Festuca clatior Ежа сборная, Dactylis glom-erata Райграс многолетний, Lo- lium perenne Сорго, Sorghum bicolor Суданская трава, Sorghum sudanense Соле} Житняк гребенчатый, Ag- ropyron desertorum Пырей русский, Agropyron elongatum ;льные к засоленности 7.3 12.0 Данные не < 11.1 1выс к засоленности к\ Данные не 5.3 6.2 7.6 6.7 4.3 стойчивыс культуры 4.0 4.2 культуры 2.0 1.5 приводятся 3.0 льтуры приводятся 3.9 1.5 5.6 4.8 2.8 3.5 7.5
Незаменимой культурой в засушливых условиях остается просо (Косты-чев, 1882). Основными видами злаков в условиях степного суходола - за-суховыносливые житняки, виды пырея, эспарцет. Люцерна нуждается в хорошем увлажнении, эспарцет не переносит и краткосрочного переувлаж нения. В сухолуговой среде обитания (лесостепная зона) высеваются кострец безостый, овсяница луговая, вика; во влажнолуговой среде - тимофеевка луговая (поймы рек), ежа сборная (Постоялков, 1970).
0,0 5,0 10,0 15,0
Снижение высоты проростков, % / атм осмотического давления почвенного раствора
Рис. 2. Связь между показателями солеустойчивывости сопоставляемых культур.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
С целью изучения солеустойчивости кормовых культур (преимущественно многолетних трав) на образцах чернозема, увлажненного хлоридом натрия (в диапазоне засоления 1-18 г/л №С1), при оптимальной влажности, близкой к наименьшей влагоемкости, исследовано влияние концентрации солей в почвенном растворе и его осмотического давления на рост проростков в начальной фазе вегетации. Показано, что между высотой проростков и показателями засоления почвы существует зависимость, близкая к прямолинейной. Параметры уравнений регрессии значимы при уровне 0.05.
Анализ связи показателя относительной длины проростков с солевым и осмотическим показателями почвенного раствора позволил сравнить между собой культуры и объединить их в четыре группы по степени солеустойчивости. Обнаружены различия по солеустойчивости между сортами одного и того же вида для некоторых культур. Характеристика солеустойчивости кормовых растений важна при разработке технологий их возделывания в ландшафтно-адаптивных системах земледелия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Благоеещеский Ю.Н., Дмитриев Е.А., Самсонова В.П. Применение непараметрических методов в почвоведении. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984. 97 с.
Бреслер Э., Макнил Б.Л., Картер Д.Л. Солончаки и солонцы. М.: Гидро-метеоиздат, 1987, 287 с.
Возбуцкая А.Е. Химия почвы. М.: Высшая школа, 1968. 427 с.
Гедройц К.К. Засоленные почвы и их улучшение // Журн. оп. агр. Т. XVIII. Кн. 1. 1917. С. 122-140.
Гедройц К.К. Материалы к вопросу о влиянии на растения кислот, щелочей и некоторых неорганических солей // Журн. оп. агр. Т. 11. Кн. 4. 1910. С. 544-578.
Грабовская O.A. Почвы Вахшской долины // Почвы Вахшской долины и их мелиорация. Сталинабад, 1947. С. 67-115.
Державин Л.М., Фрид A.C. Модели комплексной оценки плодородия пахотных земель // Агрохимия. 2002. № 8. С. 5-13.
Егоров В.В. Засоленные почвы и их освоение. М.: Изд-во АН СССР, 1954. 110 с.
Зайцева Р.И., Минашина Н.Г., Судницын И.И. Влияние капиллярно-сорбционного и осмотического давления влаги в черноземе на рост и гуттацию ячменя//Почвоведение. 1998. № 10. С. 1190-1198.
Засоленные почвы европейской части СССР и Закавказья. Научн. тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. М., 1973. 276 с.
Зимовец Б.А., Кауричева З.Н. Определение степени засоления почв по почвенным растворам и водным вытяжкам в сухостепной зоне Нижнего Заволжья. Сб. науч. тр. НИИПА. Ташкент, 1976. С. 7-83.
Каштанов А.Н. В.В. Докучаев - научное наследие и его развитие в почвоведении и земледелии на современном этапе // Почвоведение. История. Социология. Методология. М.: Наука, 2005. С. 24-29.
Кирюшин В.И., Лузин А. Т. Шкала солеустойчивости сельскохозяйственных культур для условий засушливой степи Северного Казахстана // Кормопроизводство на севере Казахстана. Целиноград, 1974. С. 139-151.
Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 222 с.
Ковда В.А., Егоров В.В., Муратова B.C., Строганов Б.П. Классификация почв по степени и качеству засоления в связи с солеустойчивостью расте-ний // Ботан. журн. 1960. Т. 45. № 8. С. 1123-1131.
Коссович П.С. Солонцы, отношение к ним растений и методы определения солонцеватости почв//Журн. оп. агр. 1903. Т. 1. С. 1-57.
Костычев П.А. Происхождение солонцов и превращение их в удобные для культуры места // Земледельческая газета. 1886. № 42 (16 октября). С. 777-778.
Костычев П.А. Сенокосы и пастбища в разных местностях России. Из путевых заметок // Сельское хозяйство и лесоводство. 1886. Ч. CLII. С. 113-155.
Костычев П.А. Возделывание важнейших кормовых трав. М., 1912. 259
с.
Минашина Н.Г. Токсичные соли в почвенном растворе, их расчет и классификация почв по степени засоления // Почвоведение. 1970. № 8. С. 92105.
Муратова В.С., Маргулис В.Ю. Содержание токсичных солей в водных вытяжках и в почвенных растворах гипсоносных почв Голодной степи // Почвоведене. 1971. № 12. С. 87-99.
Постоялков К.Д. К вопросу об экологии кормовых трав // Кормопроизводство в Северном Казахстане. Целиноград, 1970. С. 5-46.
Практическое руководство по технологиям улучшения и использования сенокосов и пастбищ лесостепной и степной зон. М.: ВО «Агропромиз-дат», 1987.
Рожков В.А. Алгоритмы и программы статистической обработки наблюдений в почвоведении на ЭВМ Мир и Минск-22. М.: Изд-во ВАСХ-НИЛ, 1973. 222 с.
Рыжов С.Н. Эффективность удобрений под хлопчатник на засоленных землях // Хлопководство. 1970. № 1. С. 28-30.
Труды сельскохозяйственной химической лаборатории. Вып. VII. Аналитические материалы за 1906-1908. СПб., 1909. С. 1-172.
Тулайков Н.М. Солонцы, их улучшение и использование. М.: Редакци-онно-изд. комитет Народного комиссариата земледелия, 1922. 233 с.
Удовенко Г.В. Солеустойчивость культурных растений. Л.: Колос, 1977. 214 с.
Удовенко Г.В., Олейникова Т.В., Кожушко Н.Н. и др. Методика диагностики устойчивости растений (засухо-, жаро-, соле- и морозоустойчивости). Л.: Изд-во ВИР. 1970. 74 с.
Шахов А.А. Солеустойчивость растений. М.: Изд-во АН СССР, 1956. 537
с.
Schimper A.F. Pflanzengeographie auf physiologischer Grundlage. Jena, 1898. 876 S.
