CC BY
54
УДК 632.125
ANTIDEFLATIONARY ABILITY OF CULTURAL AND NATURAL GRASSY VEGETATION
Dolganova Marina Vladimirovna, Candidate of Biology, associate professor "Bryansk state university named after I.G. Petrovsky", [email protected]
Demikhov Vladimir Tikhonovich, the candidate of agricultural sciences, associate professor "Bryansk state university named after I.G. Petrovsky", [email protected]
Abstract. The increase in dryness of climate of the Bryansk region with the simultaneous growth of the area of an arable land and reduction of the area of the woods, ploughing up of sandy massifs, - promotes, especially in the last decades, to strengthening negative consequences from winds even moderate force. Gradually the zone of a noticeable wind erosion which already covers at droughts to 40 % of an arable wedge extends.
In article the quantitative assessment of antideflationary ability of cultural and natural grassy vegetation is given. The obtained data can be used for justification of phytomelio-rative actions by optimization of erosive and deflationary stability of cespitose and podsolic and gray forest soils of the Bryansk region on the basis of the theory of erosive stability of a relief of professor G. V. Bastrakov.
Keywords: deflation, resistance of soils to washout, erosive stability, grass vegetation, phytomelioration, soil-protective efficiency
ПРОТИВОДЕФЛЯЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КУЛЬТУРНОЙ И ЕСТЕСТВЕННОЙ ТРАВЯНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ
Долганова Марина Владимировна, кандидат биологических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет им. академика И.Г. Петровского»,
dolganova0801 @yandex.ru
Демихов Владимир Тихонович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет им. академика И.Г. Петровского», [email protected]
Аннотация. Увеличение засушливости климата Брянской области с одновременным ростом площади пашни и сокращением площади лесов, распашкой песчаных массивов, - способствует, особенно в последние десятилетия, усилению негативных последствий от ветров даже умеренной силы. Постепенно расширяется зона заметной ветровой эрозии, которая уже охватывает при засухах до 40 % пахотного клина.
В статье дана количественная оценка противодефляционной способности культурной и естественной травяной растительности. Полученные данные можно использовать для обоснования фитомелиоративных мероприятий при оптимизации эрозионной и дефляционной устойчивости дерново-подзолистых и серых лесных почв
Брянской области на основе теории эрозионной устойчивости рельефа профессора Г.В. Бастракова.
Ключевые слова: дефляция, сопротивление почв размыву, эрозионная устойчивость, травяная растительность, фитомелиорация, почвозащитная эффективность.
Согласно данным Государственного доклада «О состоянии окружающей среды Брянской области в 2012 году» дефляционно и эрозионноопасной пашни имеется соответственно 370,5 тыс. га (32,2 %) и 394,4 тыс. га (34,2 %), т.е. фактически каждый четвертый гектар пашни области в различной степени эродирован и дефлиро-ван, что подчеркивает актуальность и определяет цель исследования - дать оценку степени влияния культурной и естественной травяной растительности на дефляционную устойчивость почв [4, с. 48].
Исследования проводились на территории Брянской области, где наибольший удельный вес в почвенном покрове занимают дерново-подзолистые почвы (34,4 %), составляющие 48 % всех почв сельскохозяйственных угодий области и серые лесные, которые являются лучшими почвами для земледелия и по степени распространения занимают второе место (24,4 %). По гранулометрическому составу преобладают легкосуглинистые - 52,8 и супесчаные почвы - 35,3 %, песчаные составляют 9,3 %, среднесуглинистые - 2,6 % [2, с. 21].
Почвы области, согласно схеме дефляционного районирования территории бывшего СССР, относятся к зоне с потенциально возможным развитием очаговой дефляции в отдельные годы, и аг-родефляционный индекс изменяется в достаточно широких пределах (от 0,19 до 0,9) [3, с. 45].
Анализ метеорологических данных показывают, что при среднем многолетнем достаточном количестве осадков и нормальном или слабо избыточном увлажнении, реальный ход увлажнения территории Брянской области следует считать неустойчивым, от резко избыточного до сильно недостаточного. Аналогичная неустойчивость увлажнения наблюдается и внутри года.
За последние десятилетия засушливость климата на территории области увеличилась, но строгой последовательности в повторяемости засух не обнаруживается. Кратковременные засухи повторяются на севере области в 16 % лет, на юге в 44 % лет. Слабые засухи повторяются у нас почти ежегодно. Все засухи определяются сменой механизма циркуляции атмосферы в летний период, который в свою очередь связан с системой общепланетарной циркуляции атмосферы [10, с. 104].
В условиях возрастающей повторяемости засух все более актуальной становится проблема дефляции почв.
В связи с распашкой песчаных массивов в последние десятилетия усиливаются негативные последствия от ветров даже умеренной силы. Так, постепенно расширяется зона заметной ветровой эрозии, и она уже охватила при засухах до 40 % пахотного клина. Ветрозащитных полос на полях крайне мало. Усиливается и иссушающее воздействие ветров на почву, особенно при засухах и сильном дефиците влаги в воздухе и почве. В связи с этим и сами засухи в почве стали проявляться чаще [10, с. 106].
Эрозия и дефляция могут проявляться в пределах одной и той же территории при различном чередовании процессов, например: сток талых вод -> эрозия почвы (конец марта - начало апреля) -> иссушение почвы -> дефляция (конец мая - начало июня) -> поверхностный сток от ливневых осадков (июнь, июль) -> эрозия почвы. Последовательное проявление дефляции и эрозии наблюдается летом при смене острозасушливых периодов ливневыми осадками. И если климатические и топографические факторы по разному влияют на эрозию и дефляцию, то почвенные и литологические факторы в ряде случаев по своему влиянию совпадают [8, с. 120.].
Исследования показывают, что в целом, сопротивление почв дефляции по физическому смыслу, аналогично сопротивлению размыву и характеризуется способностью почвы противостоять разрушающему действию воздушного потока.
В практике эрозионных исследований известно много методов и приемов для оценки способности почв противостоять разрушающему действию воды, но одним из самых объективных, на наш взгляд, является метод определения сопротивления почв размыву профессора Г.В. Бастракова (1993). В основу метода положен принцип размыва почвы компактной свободной струей воды определенной мощности, измеряемой в ньютонах (Н) и являющейся важнейшим свойством почв, определяющим интенсивность и характер проявления эрозии, эрозионную устойчивость склонов и динамику склоновых эрозионно-аккумулятивных форм рельефа [1, с. 15]. Приемлемость такого способа исследования и особенности подготовки образцов доказаны и рассмотрены Г.В. Бастраковым в ряде работ. Способ защищен авторским свидетельством СССР №352216 [1, с. 20].
В диссертационной работе В.Т. Демихова (2001) представлены результаты сопряженного анализа дефляционного и эрозионного показателей почв Полесья в пределах Брянской области.
Выявлена тесная корреляция между дефляционной разрушаемостью и сопротивлением размыву, а также обнаружена достаточно тесная связь между сопротивлением размыву (Я) и сопротивлением почв дефляции Пд (г = 0,65).
Уравнение, характеризующее эту связь показывает линейную функцию:
ПД= 11,948+0,64хЯ.
Результаты сопряженного анализа дефляционного и эрозионного показателей представляют не только научный интерес, но имеют практическое значение для исследования процессов разрушения почв на территориях, где эрозия и дефляция могут проявляться совместно [5, с. 77, 89].
Эффективным способом борьбы с эрозией и дефляцией почв является фитомелиорация. Почвозащитная способность растительности оценивается несколькими параметрами: типом растительности или видом культуры, величиной биомассы, проективным покрытием почвы надземными частями растений, соотношением внутрипочвенной и надпочвенной биомассы, характером вертикальной морфологической структуры растительных сообществ (ярусностью, наличием наземного покрова и подстилки в лесах, мощностью дернины травянистых сообществ). Большинство этих параметров, конечно, взаимосвязаны, но связи эти для различных типов растительности и растительных сообществ достаточно индивидуальны [9, с. 123].
В России широко распространен и убедительно обоснован опыт использования фитомелиораций в борьбе с эрозией и дефляцией, то есть с основными агентами экзогенеза [7, с. 39]. Однако существенным недостатком большинства методических разработок является отсутствие дифференцированного подхода к выявлению количественного влияния отдельных факторов на эрозию почв и дефляцию при разработке противоэрозионных и противодефляци-онных мероприятий. Одной из сложных задач в осуществлении противоэрозионной и противодефляционной защиты земель является надежное эколого-экономическое обоснование проектов внутрихозяйственного землеустройства и отдельных почвозащитных мероприятий на расчетной основе. Возможность такого обоснования, например, на базе теории эрозионной устойчивости может быть максимально реализована при наличии массовых региональных количественных данных о сопротивлении почв размыву и другой исходной информации.
Проведенные нами исследования показали, что при увеличении сопротивления почв размыву, одновременно увеличивается показатель сопротивления почв дефляции, а сельскохозяйственные культуры и естественные травяные сообщества, имеющие высокий показатель почвозащитной противоэрозионной способности, обладают и высокой противодефляционной способностью. Это во многом определяется зависимостью от одних и тех же показателей, т.е. от степени проективного покрытия почвы, массы внут-рипочвенных растительных остатков, типа почв и их степени смы-тости [6, с. 105].
Сельскохозяйственные культуры (таблица 1) имеют показатели противодефляционной способности от 125 (картофель) - 300 (зерновые культуры) до 2300 (многолетние травы) ньютонов (Н).
Таблица 1 - Сопротивление размыву и дефляции почв нарушенной структуры (Пдн) под сельскохозяйственными культурами (Пдк) [6, с.107]
№ п/ п Культура, почва Сопротивление размыву почвы нарушенной структуры (Я), Н Сопротивление размыву почвы под культурой (Як), Н Сопротивление дефляции почвы нарушенной структуры (Пдн), Н Сопротивление почвы дефляции под культурой (Пдк), Н
1 Яровая пшеница, светло-серая лесная легкосуглинистая 22 704 26 462
2 Ячмень, серая лесная среднесуглинистая 24 596 27 393
3 Озимая пшеница, светло-серая лесная легкосуглинистая 20 785 24 514
4 Овес, дерново-среднеподзолистая супесчаная 18 415 23 277
5 Гречиха, дерново-среднеподзолистая супесчаная 16 464 22 308
6 Озимая рожь, дерновоподзолистая супесчаная 8 674 17 443
7 Кукуруза, дерново- подзолистая песчаная 10 324 18 219
8 Картофель, серая лесная легкосуглинистая 17 180 23 127
9 Клевер луговой, серая лесная среднесуглинистая 16 2038 22 1335
10 Козлятник восточный, серая лесная легкосуглинистая 22 3486 26 2306
Противодефляционная способность естественной травяной растительности (таблица 2) варьирует от 3000 (душистоколосково-мятликово-полевичное) до 6000 (кострово-щавелево-кострецовое, ползучелютиково-лугово-клеверное сообщества) ньютонов, что определяется, в первую очередь, соотношением эколого-
морфологических групп.
Таблица 2 - Сопротивление размыву и дефляции почв нарушенной структуры (Пдн) под естественной травянистой растительностью (Пдк) [6, с. 108]
№ п/ п Растительное сообщество, почва Сопротивление размыву почвы нарушенной структуры (Ян), Н Сопротивление размыву почвы под раст. сообществом (Як), Н Сопротивление дефляции почвы нарушенной структуры (Пдн), Н Сопротивление почвы дефляции под раст. сообществом (Пдк), Н
1 Овсяннично-мятликово- тонкопо-левичное (кистекорневые), дерново-подзолистая легкосуглинистая слабосмытая 16 6010 22 3858
2 Клеверо-щавелево- полевичное (стержне - корневые), дерново-подзолистая легкосуглинистая смытая 14 6320 20 4056
3 Тимофеевко-лисохвостовое (короткокорневищные) , дерново-подзолистая легкосуглинистая слабосмытая 20 7500 25 4812
4 Кострово-щавелевокострецовое (длиннокорневищные), дерново-подзолистая легкосуглинистая намытая 24 8550 27 5484
5 Тонкополевично-клеверо-мятликовое (кистекорневые), серая лесная легкосуглинистая слабосмы-тая 28 6147 30 3946
6 Манжетко-тонкополевичное (стержнекорневые), серая лесная легкосуглинистая смытая 18 6380 23 4095
7 Луговотимофеевичное (длиннокорневищ- ные), дерново-подзолистая среднесуглинистая 12 9200 19 5900
Таким образом, травяная растительность является мощным биологическим фактором, противодействующим не только водной эрозии, но и дефляции. Так как эти процессы могут протекать одновременно на одном и том же водосборном бассейне со сложным рельефом, и проявляться совместно, то меры борьбы с этими явлениями, соответственно, должны не ограничиваться отдельными приемами, а быть комплексными. Эти приемы будут способствовать вовлечению в хозяйственный оборот не только многих неудобных земель, но и предотвращать эрозию почвы, дефляцию, повышать продуктивность сельскохозяйственных культур и естественной травяной растительности, создавать благоприятные условия для ведения сельскохозяйственной деятельности.
Библиографический указатель:
1. Бастраков Г.В. Эрозионная устойчивость рельефа и проти-воэрозионная защита земель. Брянск: Изд-во БГПУ, 1993. 260 с.
3. Г енеральная схема противоэрозионных мероприятий Брянской области. Брянск, 1974. 150 с.
4. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды Брянской области в 2012 году». Часть 1 / Департамент природных ресурсов и экологии Брянской области; сост.: Е.Ф. Ситникова, О.В. Екимова, О.Н. Новикова. Брянск, 2013. 244 с.
5. Демихов В.Т. Эрозионные свойства почв пахотных земель некоторых территорий Европейской части России: дис. канд. сельхоз. наук. /Демихов Владимир Тихонович. Брянск, 2001. 139 с.
6. Долганова М.В. Почвозащитная противоэрозионная способность культурной и естественной травянистой растительности: дис. канд. биолог. наук / Долганова Марина Владимировна. Брянск, 2005. 230 с.
7. Жаркова Ю.Г. Почвозащитные свойства агроценозов// Работа водных потоков. М.: Изд-во МГУ, 1987. С. 39-51.
8. Кузнецов М.С., Глазунов Г.П. Эрозия и охрана почв. М.: Изд-во МГУ, 1996. 334 с.
9. Почвоведение с основами геоботаники / Л.П. Груздева, А.А. Яскин, В.В. Тимофеев и др.; под ред. Л.П. Груздевой, А.А. Яскина. М.: Агропромиздат, 1991. 448 с.
10. Шевченков П. Г., Демихов В. Т. Климат и климатические ресурсы // Природа и природные ресурсы Брянской области. Брянск: Изд-во «Курсив», 2012. С. 92-130.
Статья поступила в редакцию 20.08.2014
