CC BY
25
УДК 631.459:631 .543.82:631 .582/.51
Лесные полосы
и почвозащитная агротехника -факторы экологической безопасности земледелия
Т.В. ВОЛОШЕНКОВА, кандидат сельскохозяйственных наук
Всероссийский НИИ агролесомелиорации E-mail: [email protected]
Дана оценка комплексного влияния лесных полос и почвозащитной технологии возделывания сельскохозяйственных культур на состояние каштановых почв засушливой зоны Центрального Предкавказья.
Ключевые слова: почва, лесные полосы, дефляция.
Ставропольский край относится к одному из важнейших поставщиков зерна в России. Однако степная зона Центрального Предкавказья, в которой размещены основные площади озимой пшеницы, отличается крайней нестабильностью растениеводства, большой зависимостью его от природных условий. На 84 % территории Ставрополья существует опасность проявления дефляции Сильные пыльные бури повторяются каждые 3-4 года, бури средней и слабой интенсивности - практически ежегодно. Это создает угрозу выдувания наиболее плодородного и трудновосполнимого верхнего слоя почвы [I]. Центральное Предкавказье (Ставропольский край)отличается и высокой напряженностью ветрового режима. За год бывает до 43 дн. с сильным ветром (IS м/с и более). Преобладают ветры восточных и западных направлений, причем восточные могут продолжаться в течение нескольких дней подряд. В этих условиях поиск наиболее эффективных приемов защиты почв от дефляции и преодоления неблагоприятного действия климатических факторов имеет важное значение для стабилизации сельскохозяй-g ственного производства. © Мы оценивали эффективность N комплексного влияния лесных по-
2 лос и почвозащитной технологии ф возделывания сельскохозяйствен-| ных культур на состояние каштано-
3 вых поч засушливой зоны Централь® ного Предкавказья.
■g В сети молодых лесных полос, ет
т
расположенных на расстоянии 487 м друг от друга, были размещены опытные семипольные зернопаро-пропашные севообороты (пар чистый - озимая пшеница - озимая пшеница - пар чистый - озимая пшеница - яровой ячмень - подсолнечник на силос), где при возделывании культур применяли как отвальную вспашку, так и обработку плоскорезными орудиями с оставлением стерни. Основные лесные полосы четырехрядные, расположены поперек вредоносных ветров с ССВ на юЮз. Главная древесная порода - робиния обыкновенная (Robinia pseudo-akatcia). Средняя защитная высота полос по мере их роста изменялась от 4,3 до S,8 м.
Почвы - каштановые поверхнос-тно-мицеллярно-карбонатные сред-несуглинистые, содержащие 1,96 % гумуса. Климат континентальный, среднее многолетнее количество осадков - 404 мм, ГТК 0,7-0,9.
Исследования показали, что про-тиводефляционная эффективность комплекса лесных полос и почвозащитной технологии определяется, с одной стороны, ветроустойчивостью почвенной поверхности, которая в свою очередь зависит от физических свойств верхнего слоя почвы и наличия защитного экрана, а с другой - режимом скорости ветра, складывающимся над защищаемой территорией.
Было установлено, что физические свойства верхнего (0-S см) слоя почвы тесно связаны с метеорологическими условиями, режимом влажности почвы в период ее обработки, технологией возделывания и видом сельскохозяйственной культуры [2]. Наиболее глыбистая структура формировалась в острозасушливые осенние периоды, когда не только в пахотном, но и в метровом слое почвы влаги практически не было. При этом в вариантах с отвальной вспашкой эквивалентный диаметр всех агрегатов (de) колебался в пределах 28,9-102,0 мм и был в 1,1-3,2 раза выше, чем в вариантах с плоскорезной обработкой, где его величина варьировала в пределах 24,4-
51,2 мм. В более благоприятные по условиям увлажнения осенние периоды величины эквивалентных диаметров были значительно ниже, и явного преимущества той или иной технологии не наблюдалось. Минимальные значения d отмечались на
е
посевах озимых по пару, где почва в период парования подвергалась многократным обработкам.
Большое влияние на структурный состав почвы оказывают климатические условия осенне-зимне-весеннего периода. Центральное Предкавказье характеризуется неустойчивым снежным покровом и частыми оттепелями (до 50 дн. за сезон). Было обнаружено, что цикличность процессов увлажнения-высушивания, замораживания-оттаивания, а также увеличение запасов влаги в пахотном слое вызывают в почве два противоположных процесса: распад крупных агрегатов, который идет тем интенсивнее, чем глыбистее сформировалась структура с осени, и встречный процесс коагуляции самых мелких частиц (диаметром менее 1 и 2 мм). В результате этого структура выравнивается, стремясь к некой генетически обусловленной величине.
Связь параметров структуры почвы (Y) с запасами влаги в пахотном слое в период ее обработки (X) в интервале изучаемых величин удовлетворительно описывается экспоненциальной функцией вида Y=e<a+bX>, где величина и знак коэффициентов а и b изменяются в зависимости от изучаемого параметра и технологии возделывания [2].
Вследствие сглаживания структуры величина эквивалентного диаметра всех агрегатов резко снижается, в результате чего в любое время года открытая сухая почва является дефляционно опасной и требует защитных мероприятий.
Известно, что для предотвращения дефляции на поверхности необходимо иметь 200-300 шт/м2 стерни, или 0,5-2,4 т/га [3-5]. При имеющемся уровне урожайности зерновых культур в засушливой зоне Центрального Предкавказья стерневой экран может обеспечить надежную защиту почвы только после уборки. В этот период на поверхности остается в среднем 576 шт/м2 (1,15 т/га) стерни. Причем плотность стерневого экрана по межполосному пространству изменяется, достигая максимальных значений в зонах влияния лесных полос.
В процессе технологических обработок и естественного разложения
Enfîëûçîâàièâ çaiëè.p65 6 20.09.2009, 14:00
Агрофон Технология возделывания* Дефлируемость, т/га-ч Снижение дефлируемости, %
Открытое поле Облесенное поле стерней в открытом поле лесополосой без стерни системой «лесополоса-стерня»
общее в том числе
без стерни со стерней без стерни со стерней
стерней лесополосой
Озимая I 0,44 0,22 0,35 0,17 50 20 61 67 33
пшеница 2 0,51 - 0,38 - - 26 - - -
по пару
Пар чистый I 0,47 0,04 0,39 0,03 91 17 94 82 18
2 0,49 - 0,39 - - 20 - - -
Ячмень I 0,46 0,05 0,40 0,04 89 13 91 86 14
яровой 2 0,56 - 0,39 - - 30 - - -
Обработка I 0,50 0,05 0,39 0,03 90 22 94 77 23
под подсол- 2 0,55 - 0,37 - - 33 - - -
нечник
* Здесь и в таблице 2: I - почвозащитная, 2 - обычная технология.
количество пожнивных остатков резко сокращается. После основной осенней подготовки почвы сохраняется 234 шт/м2 стерни (42 %), а к весне ее остается 149 шт/м2, что явно недостаточно для полного предотвращения дефляции. В этот момент гарантией надежной защиты почвы должны быть лесные насаждения.
Исследования, проведенные ранней весной, когда лесные полосы находились в безлистном состоянии, показали, что на всех агрофонах ветровой режим складывается по одному закону: за лесной полосой идет резкое снижение скорости ветра с минимумом в зоне 2-S Н (Н - высота лесной полосы), а затем ее постепенное увеличение и достижение уровня открытого поля на расстоянии около 3S Н. В безлистном состоянии молодые лесные полосы эффективно защищают область шириной 20-2S Н, на остальной части межполосного пространства скорость ветра снижается не более чем на 10 %.
Главным критерием почвозащитной эффективности лесных полос и агротехнических приемов является дефлируемость почв. В наших исследованиях дефлируемость открытой каштановой почвы колебалась от
0,14 до 3,14 т/га^ч, в зависимости от сезона, года, технологии возделывания и вида культуры (табл. 1). При оставлении на поверхности 224-270 шт/м2 стерни (на паровых полях, посевах ярового ячменя, обработке почвы под подсолнечник) дефлируемость почвы снижается на 89-91 % по сравнению с открытым полем, а при оставлении 33 шт/м2(на полях озимой пшеницы в период осеннего сева) - на S0 %.
Молодые лесные полосы при их малой высоте (4^ м), высокой ажурности (74 %) и существующих межполосных расстояниях (487 м) уменьшали дефлируемость только на 1333 %. При этом, в соответствии с изменением скорости ветра по межполосному пространству, минимум выдувания почвы находился в зоне S-10 Н, а в зоне 3S Н и далее дефлируемость восстанавливается до уровня открытого поля.
Максимальным противодефляци-онным эффектом обладали лесные полосы в комплексе с почвозащитной технологией. Они снижают выдувание почвы на 91-94 % при плотном и на 61 % - при изреженном стерневом экране. Доля лесных полос в уменьшении потерь почвы при
этом составляет 14-33 %, а доля стерни - 67-86 %. Относительно малое участие лесных полос в данном случае обусловлено слишком большими межполосными расстояниями, при которых зона влияния защитных насаждений занимает всего около 36 % площади поля.
Если же рассматривать межполосную клетку шириной, равной зоне «ветровой тени» (около 38 Н), то роль лесных полос возрастает. В этих условиях они снижают дефлируемость на 38-SS % по сравнению с открытым полем. Однако и здесь максимальный почвозащитный эффект наблюдается в системе «лесная полоса - стерневой экран», где дефлируемость снижается на 77-94 %. При этом доля лесных полос возрастает до 42^6 %.
Расчет потенциальных годовых потерь почвы (табл. 2) показал, что при продолжительности пыльных бурь 34,6 ч и максимальной скорости ветра 20 % обеспеченности 21 м/с [6] в открытом поле в год выдувается 7,96-12,11 т/га почвы. Лесные полосы снижают вынос до 6,14-9,69 т/га, стерневой экран - до 0,72-6,06 т/га, а комплекс «лесная полоса - стерневой экран» - до 0,48^,93 т/га.
2. Величина потенциальных годовых потерь почвы, т/га
Облесенное поле Предельно допустимые
Агрофон Технология Открытое поле межполосные расстояния,
возделыва- L=487 м* Зона «ветровой тени» м
ния без стерни со стерней без стерни со стерней без стерни со стерней без стерни со стерней
Озимая 1 12,11 6,06 9,69 5,93 6,90 4,00 - 405
пшеница 2 8,30 - 6,14 - 3,90 - 349 -
по пару
Пар чистый 1 7,96 072 6,61 0,48 4,78 0,32 - 433
2 9,00 - 7,20 - 5,13 - 333 -
Ячмень 1 10,38 1,14 9,03 0,93 6,33 0,73 - 483
яровой 2 11,42 - 7,99 - 7,08 - 300 -
Обработка 1 9,00 0,90 7,02 0,54 5,04 0,54 - 441
под подсол- 2 10,03 - 6,72 - 4,51 - 335 -
нечник
*L - ширина исследуемых межполосных пространств.
Eñíiéügiááiéa ga¡éé.p65 7 20.09.2009, 14:00
Нужно подчеркнуть, что при существующих продолжительности пыльных бурь и напряженности ветрового режима, малой высоте, высокой ажурности лесных полос и больших межполосных расстояниях даже комплекс «лесная полоса - стерневой экран» в состоянии снизить потери почвы до годовой нормы дефляции (3 т/га) лишь при наличии на поверхности 200 шт/м2 стерни. Получить и сохранить такое количество пожнивных остатков на всех полях не всегда возможно. Поэтому для эффективной защиты каштановых почв Центрального Предкавказья предельно допустимые расстояния между лесными полосами (при условии достижения ими проектной высоты 7 м и оптимальной ажурности 40 %) не должны превышать 300-350 м. В случае применения почвозащитной технологии они могут быть увеличены до 400-480 м.
Эффективность любых защитно-мелиоративных мероприятий определяется ослаблением или полным предотвращением вредоносного действия пыльных бурь. Установлено, что при существующей годовой продолжительности пыльных бурь в изучаемом регионе с поверхности незащищенных севооборотов с обычной технологией возделывания культур потенциально может быть вынесено ветром в среднем 2353 т почвы в год (в расчете на 100 га площади). При этом теряется 45,4 т гумуса, 2,7 т валового азота, 3,5 т валового фосфора и 35,3 т валового калия.
Молодые лесные полосы, еще не достигшие проектной высоты и оптимальной ажурности, при межполосных расстояниях, значительно превы-
шающих 30 Н, не могут снизить скорость ветра в период пыльных бурь до ее критического значения и, следовательно, не в состоянии существенно повлиять на потери почвы. В таких условиях на фоне обычной технологии возделывания они снижают годовой вынос почвы всего на 8,8 %. Наиболее сильное противо-дефляционное воздействие оказывает почвозащитная технология, особенно в комплексе с лесными полосами. В этом случае потери почвы снижаются на 79,4-80,9 %, а вынос гумуса и основных элементов питания сокращается более чем в S раз.
Таким образом, в засушливой зоне Центрального Предкавказья наибольший противодефляционный эффект обеспечивается комплексным применением лесных полос и почвозащитной агротехники, предусматривающей оставление и сохранение на поверхности почвы стерневого экрана.
Литература
1. Система ведения сельского хозяйства Ставропольского края/под ред. А. А. Никонова: ВАСХНИЛ, Ставропольский НИИСХ. - Ставрополь, 1980. - 495 с.
2. Волошенкова Т.В. Физические свойства каштановых почв Центрального Предкавказья/Агролесоландшафты. Проблемы, свойства, управление и оценка/ под ред. Е.С. Павловского. - Волгоград, 1995. - Вып. 1(106), с. 94-102.
3. Вешко Э.И. Оценка ветроустойчивости поверхности обыкновенного чернозема Донецкой области с помощью аэродинамической установки/Э.И. Вешко, Д.П. Рыжиков, В.И. Бураков. Ветровая эрозия и плодородие почв. - М.: Колос, 1976, с. 59-65.
4. Cuperus, G. Wheat production and pest management in Oklahoma./G. Cuperus, R.
Jonston, В Tuker. (e.a.)//Circuoar -Oklahoma state univ. Div. of agriculture. Cooperative extension service. 1984. 831: 721.
5. Fenster C.R. Distribute residues properly for a good protective cover on your soil/ C. R. Fenster//Nebraska experiment station quarterly. - 1961. - vol. 8, N 2. - pp. 7-8.
6. Долгилевич М.И. и др. Методические указания по размещению полезащитных лесных полос в районах с активной ветровой эрозией. - М.: ВАСХНИЛ, 1984.
- 59 с.
7. Волошенкова Т.В. Комплексное влияние лесных полос и агротехнических приемов на урожайность зерновых культур в засушливой зоне Центрального Предкавказья/Адаптивные системы и природоохранные технологии производства сельскохозяйственной продукции в аридных районах Волго-Донской про-винции/Сост. и ред.: А.А. Жилкин [и др.].
- М.: «Современные тетради», 2003, с. 95-98.
Forest shelter belts and soil-saving agrotechnic -factors of ecologically safe of agriculture
T.V. Voloshenkova
Complex influence of forest shelter belts and soil-saving technology of crops cultivation on chestnut arid soil in pre-Caucasia region has been estimated. Keywords: soil, forest shelter belts, deflation.
o> о о
CM
tu
s Ц
а
ч
а ц
tu
m
Учебник по защите растений
Чулкина В.А.,Торопова Е.Ю., Стецов Г.Я. Интегрированная защита растений: фитосанитарные системы и технологии. - М: Колос, 2009. - 670 с.
Вредители и болезни сорняков остаются серьезным препятствием получения устойчивых урожаев. С позиций понятий «фитосанитарная система» и «фитосанитарная технология» авторы рассматривают недостатки и достоинства современных систем земледелия. По их мнению,
невозможно разработать эффективные системы управления сорным сообществом без учета их функциональной связи с фиопатогенами и фитофагами в сообществах агроэко-систем. Это особенно важно при широком внедрении ресусосберега-ющих технологий выращивания сельскохозяйственных культур.
В книге подробно рассмотрены фитосанитарные технологии возделывания пшеницы, ржи, ячменя, кукурузы, кормовых, овощных и технических культур. Большой раздел посвящен фитосанитарной диагностике агросистем. Кроме общих понятий, подробно описаны методы определения фитосанитарного со-
НОВЫЕ КНИГИ
стояния почвы, фитоэкспертизы семян. Большое внимание уделено фитосанитарному мониторингу формирования элементов урожая по периодам вегетации.
Монография представляет интерес для студентов, аспирантов, преподавателей сельскохозяйственных вузов. Однако, на наш взгляд, студентам будет трудно освоить такой огромный материал. Учебник должен быть более компактным и доступно изложенным.
М.С. Раскин, кандидат сельскохозяйственных наук
Eniîëûçîâàièâ çâiëè.p65
20.09.2009, 14:00
8
