CC BY
187
Эффективность агроэкологической оценки земель в разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий в условиях Южного Урала*
В.И. Кирюшин, академик РАСХН; Н.Н. Дубачинская, д.с.-х.н, В.В. Каракулев, Н.Н. Дубачинская, науч. сотрудник, Оренбургский ГАУ; А.С.Верещагина, к.с-х.н, Оренбургский НИИСХ
Система ведения хозяйств АПК как на региональном уровне, так и на уровне сельскохозяйственного предприятия требует совершенствования, которое, на наш взгляд, должно начинаться с землеустройства. Этому мероприятию предшествует агроэкологическая оценка земель в связи с разнообразием климатических, почвенных, орографических и других факторов, влияющих на воспроизводство плодородия почв и продуктивность агроценозов. Опыт российских ученых, работавших в различных направлениях исследований благодаря академикам РАСХН В.И. Кирюшина и Л.А. Иванова, выработавших методологию и объединивших данные исследований в единую систему, позволил создать методическое руководство по агроэкологической оценке земель и проектированию адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий (2005). На основе этого методического руководства и полученных многолетних экспериментальных данных мы даем агроэкологическое и экономическое обоснование полученным данным стационарных исследований, проводимых в БПХ им. Куйбышева в период с 1992 по 2007 гг. Опыт сельскохозяйственного проектирования свидетельствует о необходимости разработки комплексных проектов агропромышленного производства, включающих в землеустройство основные производственные блоки: агроэкологическую оценку земель, земледелие, включая растениеводство, жи-
* При поддержке РГНФ, проект № №08-02-00335а.
вотноводство, блок хранения, переработки сельскохозяйственной продукции, и экономический. Земледельческий блок представляет собой агрокомплекс, состоящий из адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий возделываемых сельскохозяйственных культур, адаптированных к природно-климатическим, определенным агроэкологическим группам земель, согласуя с отраслевой направленностью хозяйства. Их пространственное размещение в значительной мере взаимообусловлено эколого-ланд-шафтными условиями. Данный блок, рассматриваемый нами в данной статье, является базовым по отношению к другим. Исходя из потенциальных возможностей агроэкологической оценки земель, формируется структура посевных площадей растениеводства, система животноводства и технологии.
Агроэкологическая оценка земель проводится на основе ландшафтного анализа. Для характеристики опытного участка (ОУ) использовали классификации, разработанные А. Г. Исаченко (1976), В.А. Николаевым (1979) Ф.Н. Милько-вым (1986) для природных ландшафтов, с коррективами классификации для агроландшафтов В.И. Кирюшина (1993).
По мнению авторов, в качестве элементарного ареала агроландшафта (ЭАА) предлагается рассматривать участки на элементе мезорельефа, ограниченные однородным почвенным покровом, при одинаковых геологических и гидрологических условиях.
В геохимическом отношении элементарному ареалу агроландшафта соответствует элементарный геохимический ландшафт (ЭГЛ) — простран-
С Акв ТЭ Э ЭА Э ТЭ ТЭА ТС ТАкв
Сакмара
Рис. 1 - Схема элементарного геохимического ландшафта ОУ БПХ им. Куйбышева
ство с одинаковой или регулярно чередующейся разной интенсивностью миграции и аккумуляции соединений, обусловленной действием одинаковых (или регулярно чередующихся) геохимических барьеров (по типу, силе и локализации).
В наших исследованиях по характеру и степени трансформации почвенного покрова на опытном участке (ОУ) можно выделить следующие виды агроландшафтов, представленные на рис. 1.
По Полынову-Глазовской (1972), по характеру миграции и аккумуляции веществ выделяются три основные категории элементарного геохимического ландшафта ЭГЛ (рис. 1). В нашем случае участок расположен между р. Уралом и р. Сакмарой и занимает часть элювиального (Э) авто-морфного геохимически независимого ландшафта, характерного для малоразвитых смытых почв, располагающегося в комплексе с солонцами глу-бокими, который резко переходит в транзитно-элювиальный ТЭ (склон выпуклый, до 5°). Это повышенные водораздельные территории, где почвообразование не зависит от грунтовых вод. К ним относятся верхняя часть склона, где вынос веществ по профилю сочетается с поверхностным переносом, переходящим в (ТЭ) трансэлювиальный (склон до 3°), затем — трансэлювиаль-но-аккумулятивные (ТЭА), нижние части и шлейфы склонов, где перенос веществ сочетается с аккумуляцией, в которой могут участвовать грунтовые воды (склон до 1°). Супераквальные ландшафты формируются в надпойменных террасах, поймах, котловинах с близкими грунтовыми водами. Они подвергаются влиянию стока с водоразделов, нередко затоплению, а при отсутствии про-тивоэрозионной организации территории способствуют образованию промоин, переходящих в овражно-балочную систему, что наблюдается в наших исследованиях водораздельно-террасовом ЭАА опытного стационара и прилегающих участков.
Классификация элементарных геохимических ландшафтов служит объективной основой для формирования системы агроэкологических ограничений техногенно-химических нагрузок, для предотвращения эрозии, загрязнения почв и вод токсикантами (В.И. Кирюшин, 1996).
Первичная исходная единица почвенного покрова названа В.М. Фридландом элементарным
почвенным ареалом (ЭПА), под которым понимается участок территории, занятый одной почвой, относящейся к классификационной единице низшего ранга. ЭПА, чередуясь в пространстве, образуют почвенные комбинации (ПК), которые и создают структуру почвенного покрова. СПП
— закономерная совокупность ЭПА, представленная в виде различных почвенных комбинаций. Согласно данной классификации по структуре почвенного покрова опытный участок представлен почвенными комбинациями, состоящими из южных черноземов, солонцов и солонцеватых почв с различными агромелиоративными свойствами. С учетом размеров ЭПА, контрастности их компонентов и генетической связи между ними опытный участок представляет комплексы
— микрокомбинации с регулярным (через несколько десятков метров) чередованием пятен контрастно различающихся почв, взаимно обусловленных в своем развитии. Их образование обусловлено преимущественно влиянием микрорельефа, неравномерностью распределения солей в породе. Сочетания — мезокомбинации, обусловленные мезорельефом. В них чередуются довольно крупные (десятки га) ареалы контрастно различающихся почв, которые могут иметь свое особое хозяйственное использование. Связь между компонентами однонаправленная: почвы пониженных элементов рельефа находятся под влиянием почв более высоких участков из-за перераспределения веществ со стоком.
Значимыми характеристиками структуры почвенного покрова являются контрастность и сложность.
В качестве агрономического критерия контрастности использована принадлежность компонентов почвенных комбинаций к различным категориям земель по ограничивающим факторам и способам их преодоления по отношению к зерновым и кормовым культурам.
В соответствии с характеристиками почвенного покрова, с учетом контрастности и сложности на опытном участке нами выделено 4 агроэколо-гические группы земель:
1 группа — слабоконтрастные (плакорные, приполосные), принадлежащие к категориям земель, пригодных для использования с ограниче-
ниями посевов озимых культур и которые могут быть преодолены путем подбора высокопродуктивных фитомелиорантов;
2 группа — слабоконтрастные (склон до 3°), пригодные для широкого сельскохозяйственного использования с технологическими ограничениями, направленными на противоэрозионную организацию территории;
3 группа — среднеконтрастные (склон до 5°) — с участием категорий земель, пригодных для использования с ограничениями, которые могут быть преодолены среднезатратными мелиорациями, подбором солонце- и солеустойчивых культур;
4 группа — сильноконтрастные (склон до 5°)
— с участием земель, эффективно пригодных для использования после сложных высокозатратных мелиораций.
Сложность, или пестрота, почвенного покрова характеризуется частотой смены почвенных ареалов. Она зависит от площади ЭПА (формы контуров). По этим условиям предлагается различать степени сложности комбинаций. Оценка контрастности и сложности почвенных комбинаций ОУ показана в табл. 1.
Данные свидетельствуют о разнообразии почвенного покрова по выделенным агроэколо-гическим группам земель. Оценка расчлененности территории ОУ определялась по классификации, предложенной Г.П. Сумрач [8], с учетом гидрографической сети, которая в верхней ее части начинается ложбинами. Их количество на 1 км поперечного протяжения склона (до 3) насчитывалось до 4-х. Это линейная форма рельефа с пологими берегами, где концентрируются весенние паводки глубиной до 1 м.
В процессе агроэкологической оценки земель почвенные комбинации объединяются в группы по параметрам, имеющим конкретное агрономическое значение. На основе группировки СПП и агромелиоративных свойств почв на опытном участке определены агроэкологические группы земель, где проведены исследования и получены результаты по эффективности различных севооборотов и агротехнологий.
Стационар был заложен в 1993 г. на участке, представленном сочетанием чернозема южного солонцеватого среднемощного слабосмытого (склон до 3°) в комплексе с черноземом южным солонцеватым маломощным (склон до 5°) и солонцом степным глубоким эрозионным (склон до 5°). Почвы комплекса характеризуются тяжелосуглинистым — механическим составом.
Для солонцеватых маломощных почв и солонцов характерен укороченный гумусовый профиль и более низкое содержание гумуса (1,9—3,1%) по сравнению с черноземом южным среднемощным (2,9—3,9%). Солонцеватый чернозем среднемощный характеризуется слабым засолением в горизонте В2 — ВС. Чернозем солонцеватый маломощный в комплексе с солонцами глубокими — средним засолением (сумма солей 0,730—0,812%) с горизонта ВС.
Содержание обменного натрия в черноземах солонцеватых колеблется в пределах 3,6—6,9% в горизонтах В1, В2, что характерно для солонцеватых почв.
В черноземах южных он практически отсутствует. В солонцах глубоких содержание обменного натрия достигает 26,6—28,6% от емкости обмена, что можно отнести к разряду средненатриевых, а по степени засоления токсичными солями — среднезасоленных. Количество карбонатов в этих почвах в горизонте В2 — 3,6—5,5%.
Почвы стационара характеризуются высокой обеспеченностью обменным калием (24,8—29,7 мг/100 г почвы), средней — подвижным фосфором (1,5—2,3 мг/100 г почвы).
Важнейшей особенностью солонцов и солонцеватых почв, отличающей их от черноземов южных, являются их неблагоприятные физические свойства. Солонцовые почвы характеризуются более высокой плотностью сложения в верхней части профиля (1,25—1,41 и 1,20—1,30 г/см) [3] по сравнению с черноземом южным солонцеватым, меньшей водопроницаемостью и полевой влагоемкостью (33,5—25,3 и 330,5—20,9%), большей влажностью устойчивого завядания растений (16,6—19,6 и 16,7 и 26,7%).
1. Оценка контрастности и сложности почвенных комбинаций (ПК) опытного участка
№ агр. группы земель Контрастность ПК Сложность ПК
балл степень контрастности категории компонентов балл комбинация доля неблагополучных почв, % степень расчленен- ности
1 1 слабо- контрастные II а 1 несложная до 10 нет
2 1 слабо- контрастные II б 1 умеренно- сложная 10-30 умеренная
3 2 средне- контрастные Шв 3 сложная более 50 умеренная
4 3 сильно- контрастные Шб 3 сложная более 50 умеренная
В соответствии с агромелиоративными свойствами почв стационара (площадь — 90 га) выделено 4 агромелиоративных группы земель:
1. Чернозем южный солонцеватый среднемощный слабозасоленный плакорный (склон до 1°) приполосный (лесная полоса 6-рядная непро-дуваемой конструкции).
2. Чернозем южный солонцеватый среднемощный слабозасоленный слабоэродированный (склон до 3°).
3. Чернозем южный солонцеватый маломощный среднезасоленный слабоэродированный (склон до 5°).
4. Солонец степной глубокий средненатриевый высококарбонатный среднезасоленный, склон до 5°.
По всем 4 агромелиоративным группам земель было одинаковое размещение зерновых культур в севооборотах (1993—1996 гг): 1) пар — озимая пшеница — яровая пшеница — суданская трава. 2) пар — яровая пшеница — яровая пшеница — яровая пшеница. Одновременно изучались севообороты с различным набором многолетних и двулетних трав (эспарцет, эспарцет + донник и др.). Технологии возделывания зерновых и кормовых культур были приняты малоинтенсивные, рекомендованные для данных почв.
В опытах поставлена задача по изучению влияния предшественников на продуктивность зерновых культур, а также на водно-физические, химические свойства почв и фитосанитарное состояние агроценозов на землях с различными агромелиоративными свойствами.
Опыты закладывали в 3-кратной повторности. Метод расположения вариантов систематический. Площадь делянки 7 40 м = 280 м2, учетная — при уборке комбайном — 72 м2, парцеллами — 20 м2.
Культуры высевались с нормой высева: пшеница ( озимая и яровая) — 4,0 млн. шт. семян на 1 га, суданская трава — 2,5 млн. шт. семян на 1 га в оптимальные для зоны сроки.
На протяжении вегетационного периода в опытах проводились наблюдения за ростом и развитием растений и изменением почвенных показателей по методикам (Б.А. Доспехов и др., 1973, 1977; И.С. Кауричев, 1973 и др.).
Химико-аналитические исследования проводили по общепринятым методикам (В.А. Аринуш-кина, 1962).
Эффективность агроэкологических групп земель опытного участка можно проследить по возделыванию яровой пшеницы в зернопаровом севообороте.
Возделывание яровой пшеницы на черноземе южном солонцеватом маломощном среднезасо-ленном (склон до 5°) показало более низкую ее продуктивность, по сравнению с 1-й и 2-й группами земель — в 1,8 и 1,6 раза, но в 1,2 раза выше, чем на 4-й группе земель — солонце степном глубоком средненатриевом среднезасоленном.
Таким образом, при размещении яровой пшеницы по хорошему предшественнику, как показали наши исследования, ее продуктивность в большей степени зависела от агромелиоративных свойств почв. Наибольшая урожайность яровой пшеницы отмечена на плакорных землях и черноземах солонцеватых среднемощных (склон до 3°) — 18,2 и 16,4 ц с 1 га. А продуктивность озимой пшеницы снижалась от местообитания и агромелиоративных свойств почв, также как и яровой пшеницы.
Зависимость урожайности яровой пшеницы как от предшественника, так и различных агромелиоративных свойств почв можно проследить в зернопаровом севообороте. По годам урожайность яровой пшеницы варьирует по агроэколо-гическим группам земель от 3,8 в до 23,3 ц с 1 га. В благоприятные по увлажнению годы даже на солонцовых почвах, самых неблагоприятных по физико-химическим свойствам, урожайность яровой пшеницы, размещаемой по пару, можно получить до 18,1 ц с 1 га. В засушливые годы под
2. Экономическая эффективность зернопарового севооборота по агроэкологическим группам земель, в среднем за 3 года (по ценам 2001 г.)
№ поля севооборота Получено зерна с севооборотной площади, т Производственные затраты, тыс. руб.\га Стоимость продукции, тыс. руб. с 1 га Условный чистый доход, тыс. руб. с 1 га Себето-имость, 1 т, тыс. руб. Затраты труда, чел/часа на 1 га Рента-бель-ность, %
1 группа.Чернозем южный солонцеватый среднемощный слабозасоленный плакорный (склон до 1°), севооборот №6б
2-4 5,43 7,25 12,96 5,71 1,32 41,9 78,7
2 группа. Чернозем южный солонцеватый среднемощный слабозасоленный (склон до 3°), севооборот №6
2-4 4,81 7,10 11,42 4,32 1,48 36,9 60,8
3 группа. Чернозем южный солонцеватый маломощный среднезасоленный (склон до 5°), севооборот №6а
2-4 3,24 5,5 7,65 2,15 1,70 26,1 39,1
4 группа. Солонец степной глубокий средненатриевый среднезасоленный высококарбонатный (склон до 5°), севооборот №6в
2-4 3,43 5,7 8,1 2,40 1,66 25,6 42,1
второй культурой после пара ее продуктивность падает до 3,8 ц с 1 га, тогда как на плакорных землях она составила по этому же предшественнику — 13,2 ц с 1 га; черноземах солонцеватых среднемощных слабозасоленных (склон до 3°) — 10,8; черноземах солонцеватых среднезасоленных (склон до 5°) — 6,2. В целом по севообороту урожайность яровой пшеницы по 1 -й агроэкологи-ческой группе земель составила 54,7 ц с 1 га;
2-й — 48,1 ц с 1 га; 3-й — 32,4 ц с 1 га; 4-й — 34,3 ц с 1 га. Следуеттакже отметить, что урожайность яровой пшеницы и в последующих опытных севооборотах по агроэкологическим группам земель имеет существенные отличия, что связано с меньшим накоплением продуктивной влаги из-за большого засоления метрового слоя почвы.
Как показали данные, представленные в таблице 2, возделывание яровой пшеницы в зернопаровом севообороте наиболее рентабельным было на 1 и 2-й группах земель (78,7 и 60,8%), на
3-й и 4-й группах она была 39,1 и 42,1%, что почти вдвое ниже по эффективности первых двух агроэкологических групп земель.
Агромелиоративные свойства почв по агроэкологическим группам земель принято выражать в баллах. Это один из показателей при кадастровой оценке земель. Пользуясь методикой, разработанной в почвенном институте им. В.В. Докучаева И.И. Кармановым [3], мы определили балл бонитета солонцеватых почв для зерновых культур: Б = 8,2-\Ч°> 10°-КУ: (КК + 70) = 35,
где Б — балл бонитета; t° > 10° — сумма температуры свыше 10°; V — суммарный показатель свойств солонцеватых почв = 0,86; КУ — коэффициент увлажнения по Иванову = 0,50; КК — коэффициент континентальности = 197; 8,2 — множитель, коэффициент пропорциональности.
Урожайная цена балла бонитета — Ц = У:Б, где У — урожайность ц/га; Б — балл бонитета.
Имея в результате расчетов наибольшую урожайную цену балла бонитета, устанавливаем баллы бонитета по другим агроэкологическим группам земель. При расчете на зерно по 1-й группе получено 25—28 баллов, по 2-й — 35—35, по 3-й — 23—24 балла, по 4-й группе этот показатель варьирует от 18 до 21 балла.
Литература
1. Глазове кая, М. А. Почвы мира / М. А. Глазовская. М.: Изд. МГУ, 1972. С. 20-28.
2. Кирюшин, В.И. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: методическое руководство МСХ РФ, РАСХН / В.И. Кирюшин и др. М., 2005. 784 с.
3. Исаченко, А.Г. Природное ландшафтоведение / А.Г. Исаченко. Л.: Изд-во ЛГУ, 1976. С. 43-54.
4. Мильков, Ф.Н. Физическая география / Ф.Н. Мильков // Учение о ландшафтах и географическая зональность. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1986. С. 22-35.
5. Николаев, В.А. Проблемы регионального ландшафтове-дения. М.: Изд-во МГУ, 1979. С. 35-42.
6. Кирюшин, В.И. Экологические основы земледелия: учебник / В.И. Кирюшин. М.: Колос, 1996. 367 с.
7. Фриндланд, В.М. Структура почвенного покрова / В.М. Фриндланд. М.: Мысль, 1972. С. 23—56.
8. Сумрач, Г.П. Водная эрозия и борьба с ней. Л.: Гидроме-теоиздат, 1976. С. 32—45.
9. Карманов, И.И. Методика и технология почвенно-экологической бонитировки почв для сельскохозяйственных культур. М.: ВАСХНИЛ, 1990. 114 с.
