CC BY
29
УДК 631.459.2.
Способы повышения плодородия пахотных склонов в центральном Нечерноземье
Т.Ю. АНИСИМОВА, кандидат сельскохозяйственных наук
Всероссийский научно-исследовательский институт органических удобрений и торфа ул. Прянишникова, 2, д. Вяткино, Судогодский район, Владимирская область, 601390, Россия E mail: [email protected]
В статье обоснован выбор способов борьбы с водной эрозией пахотных склонов на основе использования потенциала биоресурсов агроценозов. В результате исследований установлена высокая агро-экологическая эффективность контурно-полосной организации территории землепользования в сочетании с использованием многолетнего люпина в качестве почвозащитной и сидеральной культуры. Показана целесообразность использования многолетнего люпина в качестве сиде-рата и фитомелиоранта на эродированных дерново-подзолистых супесчаных почвах Владимирской области. При контурной полосной организации территории смыв почвы в среднем за 3 года уменьшился, по сравнению с традиционным продольным размещением, на 2,9-3,7 т/га, что способствовало сохранению более 200 кг гумуса, 10-15 кг азота, 50-60 кг фосфора и 120 кг калия. Улучшение агрофизических свойств почвы под посевами культур, расположенных полосами поперек склона, обеспечило увеличение запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы под кукурузой на 5-16%, под озимой рожью - на 61-70%. Выявлено положительное влияние изучаемых почвозащитных приемов на агрохимические показатели пахотного слоя почвы: потери гумуса при поперечной обработке снизились на 15-18%, подвижного фосфора - на 18,5%, обменного калия - на 37%, суммы обменных оснований - на 44%. Прирост урожая культур при контурно-полосной организации территории склона был статистически значимым и составил 0,7-1,0 т/га зерна озимой ржи, 3,27,5 т/га зеленой массы кукурузы.
Ключевые слова: дерново-подзолистые супесчаные почвы, водная эрозия, многолетний люпин, контурно-полосное земледелие
Для цитирования: Анисимова Т.Ю. Способы повышения плодородия пахотных J2 склонов в Центральном Нечерноземье // О Земледелие. 2015. №1. С. 18-20.
^ Наиболее распространенный вид о» деградации почв в мире - водная | эрозия. В Российской Федерации ее усиление в конце прошлого столетия ле было обусловлено чрезмерной рас-S паханностью земельных угодий, в том $ числе, расположенных на склонах, и
нерациональной производственной деятельностью сельскохозяйственных предприятий. В этот период в нашей стране в пашню было вовлечено 60% земель, тогда как в мировом сельском хозяйстве только 29% [1].
Кроме того, за последние 20 лет внесение органических удобрений сократилось в 5-6 раз, минеральных удобрений и известковых материалов - в 8-10 раз, снизилась урожайность культур на склонах и защищенность их почв от эрозии посевами [2]. В результате минерализации, смыва мелкозема и илистой фракции почвы теряется гумус. Одновременно происходит уплотнение пахотного и подпахотного горизонтов ходовыми системами машин на глубину до 1 м. В комплексе это способствует прогрессирующему и экологически опасному развитию водной эрозии и требует безотлагательных системных мер [3].
При формировании почвозащитных экосистем и ландшафтов, разработке почвозащитных мер ведущая роль принадлежит комплексной мелиорации, которая наилучшим образом создает условия для выполнения одного из важнейших законов земледелия - закона минимума, согласно которому плодородие и эффективность производства определяются не столько средними показателями свойств почвы, уровня агротехники, вносимых удобрений, механизации и др., а сколько фактором, находящимся в минимуме [4]. Таким фактором на склонах чаще всего выступает влага, на рациональное использование которой большое влияние оказывает растительная мелиорация.
В геоморфологическом отношении территория Мещерской низменности представляет собой озерно-ледниковую, зандровую с небольшим перепадом высот низменную равнину. Наиболее пригодны под пашню краевые части водоразделов и пологие склоны до 2О. В этом заключается специфичность местной почвенно-ландшафтной ситуации, поскольку согласно существующей классификации земель лучше всего под пашню подходят выровненные плакоры [3]. В Мещерской низменности плоские поверхности, вследствие переувлажнения и высокой комплексности почвенного покрова, малопригодны для
возделывания требовательных к аэрации озимых зерновых и пропашных культур. Удовлетворительные условия для размещения пашни складываются на склонах крутизной 2-3О. Однако в таких условиях необходима реализация противоэрозионных мероприятий, обеспечивающих предотвращение смыва почвы и потерю биогенных веществ пашни.
Дерново-подзолистым почвам, широко распространенным в Мещерской низменности, присущи неблагоприятные водно-физические свойства: они заплывают от недостатка и избытка влаги. Структура и агрономически ценные свойства этих почв нуждаются в постоянном улучшении [4]. Органические удобрения, в том числе сидераты, способствуют их оптимизации. Важная роль в острук-туривании почв, особенно низкоплодородных дерново-подзолистых принадлежит многолетнему люпину с его мощной корневой системой, глубоко проникающей в почвенные слои [5].
Посевы этой культуры не только предотвращают проявление различных видов эрозии, но и препятствуют выщелачиванию подвижных питательных веществ за пределы корнеобитаемого слоя. В связи с острым дефицитом навоза и ком-постов (на сегодняшний день ими удобряют не более 7,6% посевов сельскохозяйственных предприятий), а также из-за прекращения использования торфа в качестве удобрения возрастающее значение приобретает мобилизация растительных ресурсов непосредственно на месте их произрастания [6]. Это может компенсировать непродуктивные безвозвратные потери гумуса и элементов питания в большом геологическом круговороте веществ на пахотных склонах, подверженных водной эрозии. Кроме того, традиционные удобрения необходимо применять в первую очередь на лучших, а не на эродированныхземлях. Особенно это касается бесподстилочного навоза, использование которого на склонах возможно только при наличии техники для внутрипочвенного внесения, обеспечивающей предотвращение стока жидкой фракции.
Исследования проводили с целью изучения эффективности использования многолетнего люпина как сидерата для повышения плодородия склоновых почв при контурно-полосной организации территории землепользования.
Работа выполнена на землях опытно-производственного хозяйства ВНИИОУ, расположенного на территории Судогодского района Владимирской области. Стационар-
ный полевой опыт был заложен и проведен в 1997-2003 гг. в соответствии с общепринятыми методиками на склоне юго-юго-западной экспозиции крутизной 2-3,5° [7-9]. Почва участка - дерново-слабооподзоленная неглубоко-глеевая, сформированная на двучленных ледниковых отложениях. Площадь опытного участка 6,0 га.
Все механизированные обработки почвы за исключением контрольного участка, на котором их проводили вдоль склона, осуществляли поперек склона в соответствии с контурами местности. Полосы одинаковой ши-
3,7 т/га, в этом количестве смытой почвы содержалось более 200 кг гумуса, 10-15 кг азота, 50-60 кг фосфора и 120 кг калия. Многолетний люпин на 2-й год жизни в фазе молочной спелости формировал в среднем 28,7 т/га надземной массы, которая содержит 300-370 кг NPK.
Поверхностная заделка зеленой массы люпина способствовала её быстрой минерализации, что обеспечивало пополнение запаса питательных веществ в пахотном слое почвы, положительно влияло на её агрофизические свойства (табл. 1).
1. Влияние контурно-полосной организации территории землепользования на некоторые агрофизические свойства почвы
Размещение посевов относи- Плотность Плотность твердой фазы, г/см3 Пороз- Полная вла-
тельно склона почвы, г/см3 ность, % гоемкость, %
Вдоль склона (контроль) Поперек склона 1,37 1,30 2,58 2,50 47,0 48,0 25.6 28.7
рины (10-12 м) были расположены по контуру (горизонталям) склона одна параллельно другой. Полосу с многолетним люпином размещали между зерновой и пропашной культурой.
В качестве пропашной культуры возделывали кукурузу на силос, зерновой - озимую рожь. Перед посевом фоном вносили минеральные удобрения в дозе ^0Р60К60. Зеленую массу люпина в фазе молочной спелости бобов скашивали и разбрасывали по поверхности почвы соседних полос с помощью КИР-1,5. Под озимую рожь ее заделывали в почву за 10-14 дн. до посева, при возделывании кукурузы -под междурядную обработку до фазы 5-7 лист.
Объем смытой почвы определяли по суммарному объему водороин (струйчатых размывов), образующихся вследствие размыва и сноса почвы потоками талой и ливневой воды. Суть такой методики учета эрозии заключается в следующем. После стока талых вод или выпадения ливня поперек склона перпендикулярно линии тока - на протяжении, например, 100 м вдоль протянутой мерной ленты замеряются ширина и глубина всех образовавшихся струйчатых размывов, а затем вычисляется их суммарное сечение. Считается, что величина этого показателя остается неизменной для полосы склона шириной 10 м (5 м вверх и 5 м вниз от намеченного створа), затем вычисляется объем смытой почвы на площади 0,1 га. Далее определяется масса смытой почвы, если известна средняя ее плотность [10, 11].
В результате исследований достоверно установлено, что смыв почвы при контурно-полосном размещении культур в среднем за 3 года наблюдений уменьшился, по сравнению с традиционным продольным, на 2,9-
Улучшение агрофизических свойств почвы под посевами культур, размещенных полосами поперек склона, положительно повлияло на процесс инфильтрации воды, что подтвердило определение запасов продуктивной влаги в почве. В контроле с продольной обработкой почвы величина этого показателя в корнеобитаемом слое при выращивании кукурузы с мая по сентябрь была минимальной. На водоразделе и в средней части склона в варианте с контурной обработкой запасы продуктивной влаги были выше, чем в нижней части склона и в контроле, что связано не только с уменьшением стока воды при контурно-полосной организации территории, но и с повышенным содержанием глины из-за близкого залегания водоупорного горизонта (табл.2). Так, при возделывании озимой ржи запасы продуктивной влаги в верхней и средней части склона весной после отрастания растений при обработке поперек склона были вполовину больше, чем в нижней и в эродированном контроле, а при возделывании кукурузы на силос - в среднем на 40%. К началу уборки культур (август) разница между запасами продуктивной влаги на разных элементах склона нивелировалась.
Отмечено также положительное
приемов и внесения в почву сидерата на агрохимические показатели ее пахотного слоя. Наибольшее содержание минерального азота установлено на водораздельной и в средней части склона. Убыль гумуса при продольной обработке составила 0,14-0,16 т/ год, что на 15-18% больше, чем при контурно-полосной организации землепользования. Потери подвижного фосфора в контроле в среднем были больше на 18,5%, обменного калия - на 37%, суммы обменных оснований - на 44%.
Прибавка урожая зерна озимой ржи при контурно-полосной организации территории склона, по отношению к контролю, достигала 51,8-60,1%, зеленой массы кукурузы - 27,8-65,2% (табл. 3).
В неблагоприятные по осадкам годы травостой многолетнего люпина зарастал сорной растительностью и сильно выпадал. Поэтому его следует сочетать с другими более устойчивыми к засухе культурами, прежде всего, с многолетними злаковыми травами. По данным А.Н. Каштанова и соавт. [12], многолетние травы сокращают эрозионные потери гумуса и биогенных элементов, в сравнении с зерновыми культурами, в 2-3 раза, с чистым паром - в 10 раз. Травы практически останавливают водную эрозию и тем самым создают основу для экологически безопасной и биологически сбалансированной системы земледелия на пахотных склонах. В адаптивных севооборотах и выводных полях на эродированных склонах рекомендуется высевать сложные высокопродуктивные и устойчивые к аномалиям погоды травосмеси, рассчитанные на длительное использование. При формировании конкурентоспособных кормовых агроценозов необходимо полнее учитывать хозяйственно-биологические особенности многолетних бобовых и злаковых трав [13].
В результате исследований установлена высокая агроэкологическая эффективность контурно-полосной организации территории землепользования в сочетании с использованием многолетнего люпина в качестве почвозащитной и сидеральной культуры.
влияние изучаемых почвозащитных
2. Запасы продуктивной влаги в почве, мм
Слой почвы, см
Вариант Культура 0-60 0- 100
май 1 август май август
Вдоль склона (контроль) Озимая 42,4 85,8 54,7 100,8
Контурная обработка: рожь 57,5 88,3 116,4 170,9
водораздел средняя часть склона 81,0 84,2 134,0 161,0
нижняя часть склона 40,5 87,0 78,4 169,0
Контроль Кукуруза 55,2 58,2 124,6 118,6
Контурная обработка: на силос 60,7 73,7 113,1 134,8
водораздел
средняя часть склона 66,0 68,7 126,0 124,0
нижняя часть склона 34,0 75,4 130,0 136,1
(О Ф
Ш, ь
Ф
д
ф
ь
Ф
М О
сл
3. Влияние организации землепользования и элементов рельефа на урожайность выращиваемых культур (среднее за 3 года), т/га
Вариант 1 Озимая рожь I Кукуруза на силос
Размещение посевов вдоль склона (контроль) 1,64 11,5
Размещение посевов поперек склона: 2,49 19,0
водораздел
средняя часть 2,62 14,7
нижняя часть 2,65 15,8
НСР05 0,42 3,0
Ландшафтный подход к разработке оптимальной структуры посевных площадей предполагает усиление дифференциации пашни с целью более полного использования биоклиматических ресурсов агроландшафта культурными растениями, с одной стороны, и реализации средовосста-навливающих особенностей культивируемых видов растений, с другой.
На эродированных склонах окупаемость органических и минеральных удобрений значительно ниже, чем на плакорах и склонах до 1-1,5°. Кроме того, растительные биоресурсы (многолетние травы,солома,сидераты и др.) в качестве источника органического вещества и элементов азотного и зольного питания имеют некоторые преимущества перед традиционными удобрениями, которые заключаются в следующем:
вовлечение в круговорот веществ за счет растения-хозяина, клубеньковых бактерий и эндотрофной микоризы корней атмосферного азота, а также труднодоступных элементов питания почвенного профиля;
возможность маневрирования площадью и использования низкопродуктивных земель для сидерации в парах с более высокой насыщенностью многолетними бобово-злаковыми травосмесями на склонах, чем на плакорах;
формирование до 90% урожая (биомассы сидерата) за счет фотосинтетической деятельности агроценоза с ежегодным его воспроизводством. При этом имеется широкая возможность увеличения растительной биомассы удобрения по годам и ротациям севооборотов;
высокая транспортабельность семян и возможность доставки их до удаленных полей, что обеспечивает экономию ГСМ, а при налаженном собственном семеноводстве еще и денежных средств.
Нарушение баланса биогенных элементов в земледелии ведет не ■я только к уменьшению производства о продукции и ухудшению ее качества, ^ но и к снижению устойчивости агро-^ ландшафтов. В этой связи компенса-о ция дефицита питательных веществ | за счет максимального использования биоресурсов агроценозов и ® удобрений должна рассматриваться 5 как экологически необходимая за-$ дача, а объектом регулирования
хозяйственно-биологического круговорота веществ в земледелии и животноводстве становится агро-ландшафт в целом [14].
Предлагаемый способ обеспечивает комплексное решение задачи защиты почв склонов от водной эрозии, повышения плодородия почв и продуктивности возделываемых культур. При этом во взаимодействии рассматриваются способы обработки почвы, применения удобрений и выращивания сельскохозяйственных культур, а именно, контурно-полосное размещение, возделывание многолетнего люпина в качестве сидерата в полосах между зерновой и пропашной культурами, равномерное разбрасывание измельченной массы на соседние полосы с последующей заделкой в почву. Многолетний люпин в этом случае служит основным источником органического удобрения, а также почвозащитной культурой - его возделывание способствует переводу поверхностного стока воды во внутрипочвенный, и в конечном итоге играет важную роль в сохранении и повышении плодородия почвы склоновых земель.
Литература
1. Романенко Г.А., Тютюнников А.И. АПК России. Состояние, место в АПК мира. М.: РАСХН, 1999. 72 с.
2. Панников В.Д. О высокой культуре земледелия и росте урожаев. М.: РАСХН, 2003. 372 с.
3. Кирюшин В.И. Агрономическое почвоведение. М.: КолосС, 2010. 687 с.
4. Зайдельман Ф.Р. Эколого-мелио-ративное почвоведение гумидных ландшафтов. М.: Агропромиздат, 1991. 324 с.
5. Роль люпина в формировании плодородия почвы / П.А. Чекмарев, А.И. Артюхов, Н.П. Юмашев, Л.Л. Яговенко // Достижения науки и техники АПК. 2011. №10. С. 17-20.
6. Основные показатели охраны окружающей среды // Статистический бюллетень Федеральной службы гос. статистики. М.: Росстат, 2013. 112 с.
7. Ляхов А.И. и др. Методические указания по проведению полевых опытов с удобрениями на эродированных почвах и агрохимическому картированию. М.: ВИУА,1975. 70 с.
8. Доспехов Б.А. Методика опытного дела. М.: Колос, 1968. 336 с.
9. Методическое руководство по проектированию применения удобрений в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия
/ под ред. А.Л. Иванова, Л.М. Державина. М.: Минсельхоз РФ, РАСХН, 2008. 392 с.
10. Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории европейской части СССР и борьба с ними. М.;Л.: Изд-во АН СССР, 1948. 305 с.
11. Сурмач Г.П. Водная эрозия и борьба с ней. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 253 с.
12. Каштанов А.Н., Явтушенко В.Е. Агроэкология почв склонов. М.: Колос, 1997. 240 с.
13. Методика разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия в хозяйствах Кировской области. Киров: Изд-во НИИСХ Северо-Востока, 2000. 91 с.
14. Кирюшин В.И. Проблема экологизации земледелия в России, белгородская модель // Достижения науки и техники АПК. 2012. №12. С. 3-9.
Raising fertility techniques of hillside soils in Central Non-chernozem region
T.Yu. Anisimova
All-Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat (VNIIOU), Pryanishnikov Str., 2, Vyatkino, Sudogda District, Vladimir Region, 601390, Russia
Summary. In article are proved a choice of ways of struggle against water erosion of arable slopes on the basis of harnessing the potential of bio-based agrocenosis. 4s a result of researches high agroecological efficiency of the contour-band organisation of territory of land tenure in a combination to use long-term люпина as soil-protective and green manure cultures is established. Efficiency of use long-term lupine in quality green manure and fitomeliorant on eroded soddy-podsolic sandy soils of the Vladimir area is shown. Soil washout on the average for 3 years has decreased in comparison with traditional longitudinal for 2,93,7 t/hectares, in it than 200 kg humus, 10-15 kg of nitrogen, 50-60kg of phosphorus and 120 kg potassium contained more. Improvement of agrophysical properties of soil under crops of the cultures placed by strips across a slope, promoted increase in stocks of a productive moisture in a metre layer to soil on 5-16 % under corn, 61-70 % - under a winter rye. Positive influence of studied soil-protective receptions on agrochemical indicators of an arable layer of earth is revealed: humus losses at cross-section longitudinal processing have decreased on 15-18 %, mobile phosphorus - on 18,5 %, exchange potassium - on 37 %, the sums of the exchange bases - on 44 %. The gain of a culture crop at the contour-band organisation of territory of a slope was statistically significant and has made 0,7-1,0 t/hectares of winter rye grai, 3,2-7,5 t/hectares of corn green weight.
Key words: a water soil erosion, arable slopes, long-term lupine, green manure.
Author Details: T.Yu. Anisimova, Cand. Agricultural Sci., Head of Division (e-mail: [email protected]).
For citation: Anisimova T. Yu. Raising fertility techniques of hillside soils in Central Non-chernozem region. Zemledelie. 2015. №1. pp. 18-20 (In Russ)
