CC BY
18
УДК 631.617:634.93
АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИЯ И ПРОТИВОДЕФЛЯЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ЮЖНЫХ КАРБОНАТНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ
Т. В. Волошенкова, к. с.-х. н., с. н. с., [email protected] - ФНЦ агроэкологии РАН, г. Волгоград,
Изучена сезонная динамика структуры верхнего слоя южных карбонатных черноземов. Выявлена существенная роль лесных полос и почвосберегаю-щей системы земледелия «No-till» в формировании
поверхности, устойчивой к разрушению ветром.
Ключевые слова: черноземы южные карбонатные, структура почвы, распыленность, лесные полосы, система земледелия «No-till».
Одним из мощнейших факторов деградации почв юга и юго-востока европейской территории Российской Федерации является дефляция. Географическое положение этих регионов на стыке циклонов и антициклонов [1] приводит к частому возникновению сильных ветров и пыльных бурь. Южные черноземы, широко распространенные в степной зоне, считаются наиболее уязвимыми к разрушению ветром, а наличие карбонатов еще более усугубляет ситуацию [2, 3]. В связи с этим вопрос об устойчивости этих почв к выдуванию и возможностях ее повышения средствами лесной мелиорации и современных почвосберегающих систем земледелия является весьма актуальным.
Материалы и методы исследования. Исследования проводили в 2015-2018 гг. в степной зоне Волгоградской области. Объектами наблюдения служили фермерские хозяйства, внедрившие систему земледелия «No-till», в которой используется технология прямого посева сельскохозяйственных культур без предварительной обработки почвы.
Исследования проводились на полях, расположенных в сети 4-х рядных лесных полос из ясеня зеленого (Fraxinus lanceolata). Высота насаждений варьировала от 7 до 10 м.
Почвенный покров представлен черноземами южными карбонатными различной мощности тяжелосуглинистого и глинистого гранулометрического состава.
На разном расстоянии от защитных лесных полос изучалась структура верхнего 0-5 см слоя почвы по сезонам года. Использовался метод сухого просеивания по Н. И. Саввинову [4]. Параллельно определялось количество пожнивных остатков методом наложения рамок размером 1х1 м [5]. Устойчивость почв к выдуванию оценивалась по содержанию фракции менее 1 мм в рассеваемом образце [6].
Результаты и обсуждение. Минимализация воздействия сельскохозяйственных орудий на почву в системе «No-till» по сравнению с отвальной вспашкой или плоскорезной обработкой позволяет рассматривать в качестве основных причин сезонного изменения структуры верхнего слоя почвы климатические факторы и физико-химические свойства самих черноземов.
Нашими исследованиями выявлена существенная изменчивость в содержании дефляционно опасной фракции (диаметром менее 1 мм) как по сезонам года, так и в пределах межполосного пространства. Надо отметить, что в холодный период года (осень-зима-весна) почва многократно подвергается процессам «увлажнения-высушивания», «замораживания-оттаивания». Это приводит к распаду крупных комков на более мелкие и снижению дефляционной устойчивости почв [7].
В результате ранней весной в условно открытом поле, на расстоянии 30-35 Н (Н - высота лесной полосы), содержание фракции диаметром менее 1 мм достигало 33,5-47,2 %, приближаясь к верхнему пределу дефляционной устойчивости почв - 50 %.
Снежные шлейфы, откладывающиеся у лесных полос, смягчали отрицательное воздействие низких температур в зимний период и повышали влажность почвы. Вследствие этого в зоне наибольшего влияния насаждений, до 10-12 Н, содержание «пылящих» частиц оказалось почти в два раза меньше - 17,1-22,3 %.
Увлажнение почвы весенними осадками способствовало дополнительному снижению объема дефляционно опасной фракции: в зоне 0-15 Н - до 13,619,7 %, а в открытом поле - до 39,3 %.
В дальнейшем при отсутствии осадков и сильном иссушении верхних слоев почвы развивающимися агроценозами содержание агрегатов диаметром менее 1 мм стало резко увеличиваться и достигло наибольших величин в период перед уборкой озимой пшеницы. При этом зона влияния лесной полосы сократилась до 5Н. В ней количество дефляционно опасной фракции составило 35,7-44,3 %, а за ее пределами - 57,3-61,3 %.
Распыление поверхности южных карбонатных черноземов в засушливый период происходит настолько интенсивно, что захватывает не только верхние 5 см, но и более глубокие слои (рисунок 1). Нижняя граница распыления в фазу колошения озимой пшеницы фиксировалась на глубине 10-20 см, а перед уборкой она опускалась до 30 см. 0 - лесная полоса, -40-0 - агроценоз подсолнечника, 0-40 - агроценоз озимой пшеницы
40 х; -00 5 J </ \ 4
" \ \ \ /
\v"b \ /
\ А
vv * J \
-=35-
Расстояние от лесной полосы, Н_
Фаза колошения —■— Перед уборкой
Рисунок 1 - Изменение нижней границы распыления южного карбонатного чернозема
С учетом того, что южные карбонатные черноземы генетически предрасположены к выдуванию, их поверхность, особенно за пределами влияния лесных насаждений, неоходимо дополнительно защитить экраном из растительных остатков.
Мнения различных авторов по количеству и качеству пожнивных остатков разнятся. Но в целом принято считать, что для предотвращения выдувания необходимо оставлять на поверхности не меньше 0,52,4 т/га [8 и др.] или 200-300 шт/м2 стерни озимой пшеницы при высоте среза 15-20 см [9, 10 и др.]. При имеющемся уровне урожайности такое количество можно получить после уборки зерновых культур.
Система земледелия «No-till» в этом отношении имеет свои преимущества, так как дает возможность получить и сохранить более мощный стерневой экран, чем при плоскорезной обработке. Уборка зерновых очесывающими жатками позволяет всю стерню оставить на поле. По массе это составляет около 4 т/га (рисунок 2-А).
А - уборка зерновых очесывающими жатками
С - после посева подсолнечника Рисунок 2 - Динамика стерневого экрана на фоне системы земледелия «No-till» К весне под действием различных природных факторов и естественного разложения количество стерни на поверхности снизилось до 1,70-2,43 т/га (рисунок 2-В). После посева подсолнечника ее осталось еще меньше - 0,73-1,52 т/га (рисунок 2-С).
Теоретически этого должно быть достаточно для защиты почвы от выдувания. Но только при определенных условиях - жестком скреплении стерни с почвой, низком содержа-нии дефляционно опасных частиц в верхнем слое и небольших скоростях ветра. На практике к весеннему периоду стерня становится рыхлой, легко ломается, падает, а в полосе прохода высевающих аппаратов полностью заделывается в почву. В результате защитные свойства экрана из пожнивных остатков резко снижаются.
По данным В. С. Чепила при скорости ветра более 32 км/ч (8,9 м/с) не сцепленная с почвой солома начинает выдуваться [11]. Поэтому в районах с напряженным ветровым режимом предотвратить дефляцию южных карбонатных черноземов только за счет стерневого экрана будет весьма проблематично. В этом случае потребуется более мощное и постоянно действующее средство стабилизации агроландшаф-та, снижения скорости ветрового потока - лесные
полосы, что отмечается и другими авторами [12].
Кроме того, нужно отметить, что почвозащитная эффективность пожнивных остатков различных сельскохозяйственных культур сильно различается. Стерня пшеницы в 5,5-8,7 раза лучше защищает почву, чем такое же по весу количество остатков сорго и кукурузы [13]. Данных по количеству растительных остатков дугих культур на фоне системы «No-till» очень мало, что требует проведения дополнительных исследований.
Заключение. В целом можно сделать вывод, что открытая поверхность южных карбонатных черноземов предрасположена к выдуванию в любое время года. Для повышения ее устойчивости и предотвращения дефляционных процессов необходимо комплексное применение защитных лесных насаждений и почвосберегающих технологий с оставлением растительных остатков на поверхности почвы.
Литература:
1. Сажин, А. Н. Погода и климат Волгоградской области / А. Н.Сажин, К. Н. Кулик, Ю. И. Васильев. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2010. - 306 с.
2. Долгилевич, М. И. Почвозащитная эффективность лесных полос при пыльных бурях / М. И. Долгилевич, А. Н. Сажин // Лесное хозяйство. - 1975. - №8. - С. 43-46.
3. Васильев, Ю. И. Противодефляционная устойчивость почв Северного Кавказа / Ю. И. Васильев. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 1997. - 188 с.
4. Методы агрофизических исследований почв Средней Азии / ответ. ред. С. Н. Рыжов. - Ташкент: СоюзНИхИ, 1973. - 132 с.
5. Долгилевич, М. И. Методика изучения комплекса лесомелиоративных и агротехнических приемов защиты почв от ветровой эрозии / М. И. Долгилевич, Ю. И. Васильев, А. Н. Сажин. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 1977. - 72 с.
6. Долгилевич, М. И. Методические указания по размещению полезащитных лесных полос в районах с активной ветровой эрозией / М. И. Долгилевич, Ю. И. Васильев, А. Н. Сажин и др. - М: ВАСХНИЛ, 1984. - 59 с.
7. Трегубов, П. С. Некоторые особенности развития процессов ветровой эрозии на Северном Кавказе / П. С. Трегубов, Г. И. Васильев // Эрозия почв озера Байкал и меры борьбы с ней. - Улан-Удэ, 1977. - С 30-35.
8. Chepil, W. S. How to control soil blowng / W. S. Chepil, N. P. Woodruff and F. N. Siddoway // U.S. Department of agriculture, Farmer's bulletin. - №2169, 1961. - 1б p.
9. Вешко, Э. И. Оценка ветроустойчивости поверхности обыкновенного чернозема Донецкой области с помощью аэродинамической установки ПАУ-3 / Э. И. Вешко, Д. П. Рыжиков, В. И. Бураков // Ветровая эрозия и плодородие почв. - М.: Колос, 1976. -С. 59-65.
10. Гортлевский А. А. Ветроустойчивость карбонатных черноземов Кубани и пути ее повышения // Земледелие: Сб. науч. тр. / Краснодарский НИИСХ. - Краснодар, 1975. -Вып. 8. - С. 173-182.
11. Эрозия почвы и меры борьбы с ней (обзор иностранной литературы за 1950-1964 гг.). - М., 1965. - 150 с.
12. Пугачева, А. М. Агролесомелиоративные системы
- основа развития земледелия / А. М. Пугачева // Известия Нижневолжск огоагроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2018.
- №1(49). - С. 227-237.
13. Lyles, L., Wind erozion: the protective role of simulated standing stubble / Lyles Leon, Allison Bruce E. // "Trans. ASAE", 1976, 19, №1, р. 61-64.
AGROFORESTRY AND ANTI-DEFLATION STABILITY OF THE SOUTHERN CARBONATE CHERNOZEMS T. V. Voloshenkova, K.S-Kh.N., Senior Research Staffmember, [email protected] -FSC of Agroecology RAS, Volgograd
The seasonal dynamics of the structure of the upper layer of southern carbonate chernozems is studied. The significant role of forest belts and soil-saving farming system "No-till" in the formation of the surface resistant to destruction by the wind is revealed.
Keywords: southern carbonate chernozems, soil structure, dispersion, forest belts, "No-till" farming system.
