CC BY
58
1Lomonosov Moscow State University, Leninskie gory, 1, GSP-1, Moskva, 119991, Russian Federation 2Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации, prosp. Vernadskogo, 82, str. 1, Moskva, 119571, Russian Federation
Abstract. We assessed the needs for recultivation of lands of Educational and Experimental Soil-Ecological Center of Lomonosov Moscow State University (Moscow region, Solnechnogorsk district) by calculating the rate of loss of environmental quality of soils, derived from the five-level criteria table assessment of the state of the natural environment, and the application of techniques of Joachim von Braun, based on the determination of cost and benefits of the "action" or "inaction" in relation to the programme for the rehabilitation of degraded lands. Analysis of indicators of degradation and contamination of soil and land of Educational and Experimental Soil-Ecological Center (an increase in acidity, decrease in humus content, available phosphorus and mobile potassium in comparison with a non-degraded analogue, the high content of zinc and cadmium) allowed us to calculate the value of the indicator of loss of ecological quality of the soils. For most of the studied area, this value exceeded the 2nd level, which corresponds to "unstable" (permanently impaired) condition of soil and land and determines the preference of the scenario for their reclamation. The use of methods for assessing the "activity/inactivity", taking into account various ecosystem services (carbon sequestration, conservation of soil and minerals in it, regulation of the water regime, food production, etc.), also gives priority to the restoration (reclamation) of lands. An additional argument in favor of this decision was a significant excess of the market value of the land calculated by the comparative approach (about 28 million RUB/ha), over the cost of rehabilitation works (about 702 thousand rubles, taking into account ecosystem services).
Keywords: ecological norm; ecosystem services; land use.
Author Details: O.A. Makarov, D. Sc. (Biol.), head of department (e-mail: oama-karov@mail.ru);A.S. Yakovlev, D. Sc. (Biol.), head of department (e-mail: yakovlev_a_s@ mail.ru); E.V. Tsvetnov, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow (e-mail: ecobox@mail. ru);A.S. Strokov, Cand. Sc. (Econ.), leading research fellow (e-mail: bandura3@yandex. ru);E.V. Bondarenko, Cand. Sc. (Biol.), junior research fellow (e-mail: bondik_91@mail.ru); Y. R. Ermiyaev, master's student (e-mail: yacov93@yandex.ru). 00 For citation: Makarov O.A., Yakovlev O A.S., Tsvetnov E.V., StrokovA.S., Bond-w arenko E.V., Ermiyaev Y.R. Ecological Norm ^ and Economically Justified Selection of a Z Plan of Sustainable Land Management: the ® Experience of Studying the Problem on the ц Example of Educational and Experimental cj Soil-Ecological Center of Lomonosov Mos-® cow State University. Zemledelie. 2018. 2 No. 1. Pp. 6-10 (in Russ.). Ф щ
W ■
УДК 631.474:504.54:63:502.057
Фациальная дифференциация земельных ресурсов как основа повышения экологизации агроландшафта
И.Ф. МЕДВЕДЕВ1, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: deneg2@yandex.ru) Д.И. ГУБАРЕВ1, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник В.П. ГРАФОВ2, кандидат сельскохозяйственных наук, директор
Жаучно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока, ул. Тулайкова, 7, Саратов, 410010, Российская Федерация 2Аркадакская сельскохозяйственная опытная станция, с. Росташи Аркадакский р-н, Саратовская обл., 412210, Российская Федерация
Для фациальной типизации почвенного покрова пашни в 2014-2016 гг. проводили исследования по оценке основных природных и антропогенных факторов, определяющих уровень почвенного плодородия пашни, для более дискретной организации территории, на основе топографической и почвенной карт, агрохимических картограмм с использованием ГИС-технологий. Объектом типизации служило землепользование, находящееся в Северо-Восточном степном районе Заволжья Саратовской области на черноземе южном, где на различных по содержанию гумуса (3,0 и 4,5 %) фациях определяли влияние разных доз аммиачной селитры (30, 60 и 90 кг д.в./га) на урожайность и качество зерна озимой пшеницы. Обеспеченность фаций элементами питания снижалась по мере движения от элювиальной к трансэлювиально-аккумулятивной. В ряду выделенных фаций трансэлювиальная и элювиальная занимают 61 % и 19 % общей площади. Наиболее плодородными оказались почвы элювиальной фации. Содержание гумуса составило 4,5 % (на 20 % выше остальных трех фаций). Процессы денудации и поверхностная эрозия на трансэлювиальной фации привели к сокращению запасов гумуса, подвижных форм фосфора и калия, по сравнению с элювиальной фацией, на 0,5-1,1 %, 19,629,8 мг/кг и 110-167 мг/кг соответственно. Микроклиматические исследования по выявленным фациям показали различия температуры почвы между трансэлювиальными фациями полярных склонов (5,16,4°). В аккумулятивной фации величины этих показателей были на 0,5-1,2° выше, чем на северном склоне, и на 1,0-1,7° ниже, по сравнению с элювиальной фацией. Установленная в работе связь содержания гумуса с высотными отметками и
агрохимическими показателями позволяет использовать его в качестве одного из основных индикаторов почвенного плодородия. Урожайность озимой пшеницы при использовании 60 кг д.в./га аммиачной селитры оказалась максимальной на элювиальной фации (24,8 ц/га), а на трансэлювиальной эффективность доз 30 и 60 кг д.в./га мало отличалась (14,5 и 15,6 ц/га).
Ключевые слова: фации, рельеф, почвенное плодородие, микроклимат, урожайность.
Для цитирования: Медведев И.Ф., Губарев Д.И., Графов В.П. Повышение эффективности использования земельных ресурсов в агроландшафте//Земледелие. 2018. № 1. С. 10-15.
Почвенно-климатические особенности Саратовской области не всегда позволяют реализовать в полной мере потенциал, заложенный в тех или иных культурах и сортах. Высокая пестрота почвенного покрова, зачастую выраженный рельеф местности и увеличение повторяемости погодных аномалий вносят свои коррективы в процесс формирования запланированного урожая. Достижение максимального урожая обусловлено адаптацией лучших сортов, своевременным и качественным выполнением всех агротехнических работ, а также оптимальными физическими и химическими характеристиками почвы [1].
Актуальность адаптивно-ландшафтной методологии природопользования многократно возросла пропорционально усиливающейся экологической напряженности. Конструирование экологически безопасных агроландшафтов в оптимальном соотношении с сопряженными природными ландшафтами возможно лишь на основе идентификации структур и их внутренних связей: вертикальных, соединяющих геологический фундамент, почву, био-ту, и горизонтальных, связывающих морфологические части ландшафтов (фации, урочища и др.). Понимание необходимости трансформации географических категорий в агрономические побудило В.М. Фрид-ланда ввести понятие элементарного почвенно-сельскохозяйственного ареала. Позже В.И. Кирюшиным был предложен элементарный ареал агроландшафта и агроэкологическая ти-
пология агроландшафта [2]. Главное требование адаптивно-ландшафтных систем земледелия - выделение территории с однородными по условиям возделывания культур свойствами. Таким образом, типизация - это каркас для построения современных систем земледелия. Основное принципиальное отличие в ведении земледелия на ландшафтной основе заключается в необходимости определения структурных территориальных единиц для глубокого системного анализа и количественной оценки биоэнергетических процессов, протекающих в них [3].
Антропогенные изменения структуры ландшафта выражаются в нарушении как вертикальных, так и горизонтальных связей. Поскольку каждая фация сопряжена со сложными природно-территориальными комплексами посредством этих связей, нарушение структуры отдельных морфологических единиц сказывается на сопряженных с ними геосистемах и структуре ландшафта как целого. Лежащие выше по склону фации способны влиять на расположенные ниже (твердый и жидкий сток, осыпи, стекание холодного воздуха), а хозяйственное воздействие усиливает эти процессы [4].
Применение удобрений - один из наиболее часто используемых приемов увеличения урожайности возделываемых культур. Однако развитие и модернизация сельскохозяйственного производства вводит свои коррективы в использование этих средств интенсификации. Стабильное развитие отрасли возможно лишь при сохранении и рациональном использовании плодородия почвы [5, 6]. Требования кэкономически оправданному и экологически уравновешенному применению минеральныхудобрений обусловливают целесообразность проведения исследований по оптимизации питания растений на основе почвенно-агрохимической диагностики и приемов рационального их внесения [7, 8].
Это вызывает необходимость дифференцированного подхода к размещению культур по элементам агроландшафта.
Типизация, как и классификация аг-роландшафтов, - важнейший элемент агроландшафтных исследований. Как правило, при разработке или выборе агротехнологии обращают внимание на агропочвенное и агроклиматическое районирование, оставляя без учета дифференциацию угодий на уровне фаций и урочищ.
Цель нашего исследований - провести фациальную типизацию почвенного покрова пашни на основе топографической и почвенной карт,
агрохимических картограмм с использованием ГИС-технологий.
В качестве объекта типизации земель было выбрано землепользование, находящееся в СевероВосточном степном районе Заволжья Саратовской области. Экспериментальную работу проводили в 20142016 гг.
Тестовый полигон расположен в Мало-Иргизском ландшафтном районе на склонах водораздела и плато с сильно развитым микрорельефом (рис. 1).
Для определения влияния различных доз аммиачной селитры (30, 60 и 90 кг д.в./га) на урожайность и качество озимой пшеницы в 2015 и 2016 гг. поочередно на двух полях были заложены мелкоделяночные опыты на двух гумусных контурах (4,5 и 3 %), локализованных на элювиальной и трансэлювиальной фациях. Удобрения вносили ранней весной в виде подкормки в трёхкратной по-вторности по следующей схеме: без удобрения (контроль), Ы30, Ы60, Ы90. Площадь учетных делянок каждого
Рис. 1. Спутниковый снимок исследуемого
Почвенно-агрохимическое обследование почвы пашни проводили с использованием навигационного оборудования. Смешанные почвенные пробы для определения агрохимических показателей отбирали из расчета 1 проба с 5 га. Координатную привязку точек отбора осуществляли с помощью GPS-навигатора Garmin ОРБтар.По пути маршрутного обследования проводили отбор дополнительных образцов на положительных и отрицательных формах рельефа. Полученную агрохимическую информацию использовали в геоинформационных программных продуктах (ArcView, Surfer) для формирования соответствующих контуров на цифровых картах (М 1:10000).
Валовое содержание гумуса определяли по методу И.В. Тюрина в модификации ЦИНАО по ГОСТ 2621384, нитратного азота - потенциоме-трическим методом на ионометре по ГОСТ 26423-85, подвижных форм фосфора и калия - в 1 %-ной угле-аммонийной вытяжке по Мачигину (ГОСТ 2625-91).
Для фациальной типизации взята геохимическая классификация, созданная Б.Б. Полыновым и доработанная М.Ф. Глазовской, которая в качестве ведущего фактора дифференциации локальных геосистем рассматривает литологические и геоморфологические условия их формирования. В основу типизации положена почвенная карта землепользования и рельефная карта его поверхности.
полигона площадью 1000 га (2016 г.).
варианта 35 м2. Размещение делянок рендомизированное.
Поконтурный тестовый учет урожая проводили с использованием GPS-навигатора с делянок площадью 1м2 в трехкратной повторности.
Местные особенности климата определяли по методике микроклиматических наблюдений [9].
Для создания трехмерной модели рельефа и тематических карт использовали программы для моделирования и анализа поверхностей, визуализации ландшафта Surfer 12 и GoogleEarthPro. Расчет топографического фактора (LS), отражающего совместное влияние длины и крутизны склона на смыв почвы, проводили согласно ГОСТ 17.4.4.03-86.
Объект типизации характеризовался сложными геоморфологическими условиями. Коэффициент расчлененности определен на уровне 1,45 км/км2. Массив почв представлен черноземом южным различной степени мощности и смытости и расположен южнее реки Малый Иргиз на Высокой Сыртовой равнине, западная часть которой сливается с третьей (Мен-дельской) надпойменной террасой ы реки Волги. В геоморфологическом ® отношении исследованный участок - л это слабоволнистая равнина, расчле- д ненная балками, оврагами. л
Почвообразовательный процесс s на территории в соответствии с z природно-климатическими факто- 1 рами протекает по степному типу с м образованием черноземов южных. 1 Анализ морфометрических особенно-
стей изучаемого тестового полигона позволил установить связь дифференциации почвенного покрова с размещением на различных участках агроландшафта. На слабоволнистых плато размещается чернозем южный среднесмытый и слабосмытый мало-гумусный тяжелосуглинистый. На пологих склонах располагаются черноземы южные маломощные средне-смытые, у их подножия - иногда размывающиеся малогумусированные тяжелосуглинистые. Картограммы агрохимических показателей наглядно демонстрируют степень смытости почв. Сопоставление разных слоев агрохимических картограмм также подтверждает определенную закономерность распределения почвенных показателей в агроландшафте.
Для локального «исправления» пространственных неоднородностей почвенного покрова может быть предложена типизация угодий. Учитывая экологические особенности агроландшафта была составлена карта с распределением основных выделенных при анализе фаций (рис.2). Элювиальная фация приурочена к наиболее высокой части (115 м над уровнем моря), а аккумулятивная - к низкой части рельефа (67 м).
В процессе диагностики пашни на полях выявлена высокая вариабельность агрохимических показателей. Для обоснования фаций использовали данные детального почвенно-агрохимического тестированиям почвы земельного массива (табл.1).
Характеристика природных условий сельскохозяйственных угодий невозможна без учета морфологии агроландшафта, внутри которого они подчинены определенным закономерностям при переходе от фации к фации и др. [10, 11]. При движении от элювиальной фации к трансэлювиально-аккумулятивной происходит постепенное уменьшение содержания гумуса и других агрохимических показателей в почве, а далее по мере снижения выраженности рельефа на местности идет частичная их аккумуляция. Наиболее выровнена по показателям и лучше обеспечена элементами плодородия элювиальная фация. Занимающие в общем массиве исследуемой пашни 19 % (152 га), ее почвы пригодны для возделывания всех зональных культур с использованием обычного комплекса агротехнических мероприятий, включая оптимизированную систему удобрений.
В отличие от элювиальной фации, которая приурочена к плато и водоразделам склонов северной и юго-восточной экспозиции, трансэлювиальная фация располагается преимущественно на склонах с уклоном 1,3-2,2°.
Микроклиматические исследования по выявленным фациям показали, что на поверхности и в верхних слоях почвы температурные разности между трансэлювиальными фациями полярных склонов достигали 5,1-6,4°. В аккумулятивной фации величины этих
показателей были на 0,5-1,2° выше, чем на северном склоне, и на 1,0-1,7° ниже, по сравнению с элювиальной фацией. Разность средних дневных величин относительной влажности приземного слоя воздуха между северным и южным склонами составила 2-4 %. Формирование почвенного покрова происходило на этих фациях в различных условиях увлажнения и терморежима, что также отразилось на плодородии. Выявленные различия гидротермического режима приземного слоя воздуха, поверхности и верхних слоев почвы отдельных фаций необходимо обязательно учитывать при оценке их ресурсного потенциала и при планировании сельскохозяйственного производства.
Увеличение длины линии тока и крутизны склонов тестового полигона в условиях проявления эрозии приводило к эрозионным потерям. Из всего массива пахотных почв наиболее подверженная эрозии трансэлювиальная фация занимает 61 % (490 га). Рост интенсивности эрозионных процессов и денудации по мере увеличения длины склона происходил на этой фации с возрастающим объемом стекающей воды, при этом кинетическая энергия водного потока и переносимых с ней почвенных частиц усиливалась. Величина уклона играла важную роль увеличивая или замедляя снос веществ [12]. Одновременно происходило вовлечение части переходного горизонта более короткого гумусового профиля этой фации.
Наблюдаемые в последние десятилетия тенденции способствовали уменьшению интенсивности снеготаяния и снижению величины стока, что четко иллюстрируют тренды стока талых вод с зяби и уплотненной пашни, построенные по данным длительного (1973-2017 гг.) стационарного опыта (рис. 3).
В направлении к аккумулятивной фации на протяженном склоне даже при увеличении его крутизны не происходило заметного снижения содержания гумуса и агрохимических показателей.
трансэлювиально-аккумулятивная; ЩЦ — трансэлювиальная; — аккумулятивная.
1. Эколого-почвенная характеристика фаций агроландшафта (данные почвенно-агрохимического обследования проведенного в 2014 г.)
Высота относительно уровня Содержание
Фация ландшафта Уклон, град. рН, ед. гумуса, % Р2О5 К2О 1\1-1\Ю3
моря, м мг/кг
Среднее по фациям X* 96,8 6,9 3,8 20,2 403 14,5
V, % 15,1 6,3 14,3 75,6 28,0 22,0
Элювиальная 0,3-0,8 х- 110 6,4 4,5 41,3 510 14,5
0,06-0,85 V, % 1,8 3,7 3,6 41,9 20,1 16,2
Трансэлювиальная 1,3-2,2 х- 96,6 7,1 3,7 16,1 375 14,1
0,60-1,85 V, % 7,9 3,5 11,3 72,2 25,2 17,8
Трансэлювиально- 0,9-1,6 х- 75 7,2 3,3 11,9 350 13,0
аккумулятивная 0,3-0,4 V, % 5,0 2,5 12,4 56,5 19,2 18,5
Аккумулятивная 0,3-1,0 0,1-0,3 х-V, % 67 2,6 6,9 4,2 3,7 9,6 23,4 64,2 448 23,5 13.4 14.5
* х- среднее; V, % - коэффициент вариации; ** ¿Б - топографический фактор.
100 90 80 ! 70
о 60 ш
й 50
Л
я 40
о 30 о
20 10 0
1 1 1 У = -9,8021п(х) + 40,672
* • !
1 1\ 1
. у = -2,9791п(х) + 11,88 1 1
1 1 1.1 1 1
1Л У. 1 1.1
х 1' 1 ■ и 1« 1
-1-1.; •__________... 1
т 1 1 11 Г» Л
»ТД| »»с Л %11 \ гч Л
400 350 300 250 200 150 100 50
3 5 7 9 1 3 5 7 77778888 99999999
9 1 3 5 7 89999 99999
0 0 0 0 0 1 1 1 1 000000000 222222222
Рис. 3. Тренд весеннего стока талых вод на зяби и уплотненной пашне: зяби; _ _ — на плотной пашне; — снегозапас, мм.
Более эффективное использование почвенного покрова в условиях сложного геоморфологического строения территории и наличия выраженной поясности относительных высот возможно при условии контурно-полосного размещения сельскохозяйственных культур и агрофонов. В условиях сложных склонов полосное размещение в наибольшей степени учитывает природные факторы, которые расположены не в виде квадратов, а в виде горизонтально-контурных и полосных микрозон [13].
Продуктивность агроландшафта зависит от многочисленных природных и техногенных факторов [14]. Фациальные особенности увлажнения и залегания грунтовых вод - также основополагающие при проведении типизации. Устойчивый рост количества выпадающих осадков отмечается в феврале, марте и апреле. При этом среднемесячная температура января увеличилась на 2,9-3,2 °С, февраля и марта - на 1,3-2,4 °С [15].
Повышение температур зимнего периода и быстрое их нарастание весной приводит к ускоренному сходу снега и аккумуляции талой воды почвой (см. рис. 2). Однако из-за различия режимов промерзания и оттаивания почвы по разным фациям насыщение ее влагой происходит неодинаково.
Максимальное в наших исследованиях промерзание на элювиальных фациях, связанное, как правило, с наименьшей высотой снежного покрова, приводит к быстрому иссушению верхнего пахотного слоя ранней весной. Наоборот, нижние аккумулятивные фации, конденсируя большее количество снега, промерзают гораздо меньше, что способствует максимальному накоплению талой воды с дальнейшим ее перемещением вниз по профилю. По имеющимся данным, активизация процессов внутрипрофильного пере-
движения почвенного раствора приводит к подъему уровня грунтовых вод. Учет и анализ их химического состава на различных фациях агроландшафта выявил некоторые особенности уровней залегания и минерализации. По-
культур лишь в начале вегетационного периода, а в дальнейшем оказывается для них губительным [14]. Учитывая высокую минерализацию грунтовых вод на черноземах южных (от 2700 мг/л для элювиальной и трансэлювиальной фации до 6300 мг/л в аккумулятивной фации) критическая глубина залегания грунтовых вод составляет 2-2,5 м.
Для примера в скважине, расположенной на пониженной форме рельефа с уровнем грунтовых вод (УГВ) 2 м, их подъем за последние 20 лет составил более 1 м. По степени минерализации грунтовая вода в ложбине оказалась наиболее концентрированной (рис. 4). За время наблюдений максимальное содержание солей в скважине, расположенной в ложбине, составляло 6303 мг/л, минимальное -2809 мг/л. Содержание органического вещества в воде тесно коррелировало с сухим веществом (г=0,90).
Изучение основных индикаторов изменения почвенного плодородия позволило выделить содержание в почве гумуса в качестве одного из наи-
5 к
X
Ф X
Ч
Ф О
' о ф
*
О Ф т
X Л I-
а О
250
200
150
100
50
7000
6000
5000
4000
§
3000 ®
Ой ф
2000 | О
1000 0
1996-2001
2002-2007 Годы исследований
2008-2013
Рис. 4. Содержание сухого и органического веществ в грунтовой воде, мг/л:. УГВ, см; _ _ — органические соединения, мг/л; — . - — сухое вещество.
вышение уровня грунтовых вод было наиболее выражено в отрицательных формах рельефа, где инфильтрация происходит интенсивнее. При этом наибольшая продуктивность сельскохозяйственных культур возможна лишь при оптимальной глубине залегания грунтовых вод. Высокий их уровень благоприятно сказывается на росте озимой пшеницы и ряда других
более значимых показателей. Гумус, как основной источник нитратного азота и других элементов в почве, влияет на продуктивность сельскохозяйственных культур. Статистический анализ почвенно-агрохимических показателей свидетельствует, что корреляционные зависимости заметно выражены на менее смытой элювиальной фации (табл. 2).
2. Корреляционная связь содержания гумуса с агрохимическими показателями и высотными отметками почвенных проб
Фация Высота отбора почвенных проб над уровнем моря рН Р2О5 К2О Нитрификаци-онная способность
Среднее по фациям 0,64* -0,75* 0,65* 0,52* 0,23
Элювиальная 0,81* -0,65* 0,46* 0,43* 0,54
Трансэлювиальная 0,43* -0,56* 0,39* 0,2 0,14
Трансэлювиально-аккумулятивная -0,36* -0,40* 0,20 0,28 0,01
Аккумулятивная -0,20 -0,63* 0,64* 0,71* 0,08
* -наибольшие по силе коэффициенты корреляции.
Ы
Ф
з
ь
ф
д
ф
ь
ф
м О
00
0
— на
0
Содержание гумуса, %
Рис. 5. Зависимость урожайности и качества зерна озимой пшеницы от содержания гумуса в почве различных фаций (2015-2016 гг.): ♦ — урожайность, ц/га; — содержание клейковины в зерне, %.
Средний и высокий уровень корреляции гумуса в почве отмечается от высотных отметок расположения точек отбора по склону в трансэлювиальной и элювиальной фации соответственно, при движении вниз по склону эта связь становится отрицательной. Изменение направленности процесса вызвано наименьшей вариабельностью содержания в почве гумуса и высот данных фаций, а также переходом транзитной направленности потоков в аккумулирующие. По всем фациям отмечена средняя отрицательная связь содержания гумуса с реакцией почвенного раствора. По мере уменьшения его содержания в почве происходит незначительное подщелачивание, что, по-видимому, связано с частичной подпашкой нижележащих почвенных слоев и миграцией с эрозионным стоком кальция. Связь гумуса с подвижным фосфором снижается от элювиальной фации к трансэлювиально-аккумулятивной, резко увеличиваясь в аккумулятивной. Вынос илистых частиц в аккумулятивную фацию повышает содержание подвижных соединений фосфора и калия до уровня элювиальной фации.
Коэффициент корреляции подвижного калия от содержания в почве гумуса диагностировался как умерен-5? ный (г=0,43) на элювиальной фации, ® снижаясь на транзитных участках до 0,2-0,28, азатем резкоувеличиваясь ^ (до г=0,71) в зоне аккумуляции. Корре-о ляционная связь гумуса с нитрифика-| ционной активностью на элювиальной фации оказалась средней (г=0,54), а ® на остальных - очень низкой. 5 Учет урожайности озимой пшеницы $ в 2015 и в 2016 гг. также выявил раз-
личия между гумусными контурами на различных фациях (рис. 5).
Уровень содержания гумуса в почве на разных фациях агроландшафта определял дифференциацию в формировании урожайности и качества зерна. Малогумусные фации относятся, как правило, к более крутым и менее увлажненным участкам склонов. Распределение гумуса, также как и влаги, по фациям носит транзитно-аккумулятивный характер. Поэтому величина урожайности зависит от оптимальных величин этих важных показателей. Ввиду высокой корреляции гумуса с агрохимическими показателями по всему массиву именно гумусовые контуры были взяты за основу при определении продуктивности озимой пшеницы.
Мелкоделяночные опыты, заложенные на двух гумусных контурах (4,5 и
3 % гумуса), локализованных на элювиальной и трансэлювиальной фациях соответственно, позволили выявить влияние внесения различных доз аммиачной селитры на урожайность и качество зерна озимой пшеницы (рис. 6).
Преимущество элювиальной фации отмечается даже в контроле, в котором урожайность была на 6,2 ц/га выше, чем на транэлювиальной фации. Использование 30 кг д.в./га аммиачной селитры не позволило получить существенную прибавку урожайности, которая при 3 % гумуса в почве составила 0,5 ц/га, тогда как при 4,5 % гумуса - 2,2 ц/га. Увеличение дозы до 60 кг д.в./га повысило сбор зерна, по сравнению с контролем, на 1,6 и 4,6 ц/га соответственно. Дальнейшее увеличение дозы вносимых удобрений на трансэлювиальной фации не привело к росту урожайности, которая при Ы90 была на уровне контроля, что, по-видимому, связано с недостатком влаги в процессе налива зерна. Среднее значение ГТК за период с мая по июль в 2015 г. составило 0,62, а в 2016 г. - 0,65, что соответствует слабой засухе. На элювиальной фации урожайность при внесении 90 кг д.в./га находилась на среднем уровне между Ы30 и Ы60.
Содержание клейковины в зерне также отличалось от размещения по фациям и доз вносимых удобрений. На элювиальной фации в контроле оно было на 4,5 % ниже, чем на трансэлювиальной, однако применение удобрений положительно сказалось на качестве зерна. В среднем в удобренных вариантах прибавка клейковины составила 5,7 % к контролю. Тогда как на трансэлювиальной фации удобрения в дозе 30 и 60 кг д.в./га повысили ее содержание лишь на 2,6 %,
Рис. 6. Влияние различных доз минеральных удобрений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы при содержание в почве гумуса 3 и 4,5% (2015-2016гг.): урожайность озимой пшеницы, ц/га — — 3 %, — 4,5 %; содержание клейковины в зерне, %:--3 %,---4,5%.
а при внесении 90 кг д.в./га величина этого показателя снизилась на 4,8 %, что могло быть вызвано угнетением растения высокой дозой аммиачной селитры при ГТК=0,62-0,65.
Таким образом, организация территории и формирование экологически сбалансированного агроландшафта должны осуществляться на основе ландшафтно-типологического районирования или типизации пашни. Изучение в комплексе данных о подтипе почв, ландшафтных особенностях их размещения, а также определение направленности транзитно-аккумуляционных процессов на пашне позволит повысить экологизацию сельскохозяйственного производства.
Анализ морфометрических особенностей изучаемого тестового полигона позволил установить связь дифференциации почвенного покрова с размещением на различных участках ландшафта. Изменение величины уклона с 0,8 до 2,2° на трансэлювиальной фации снизило содержание гумуса на 0,8 %, что отрицательно повлияло на плодородие. Использование трехмерных моделей рельефа и ГИС позволяет типизировать земельные угодья и получать функциональные ячейки ландшафта с однородными свойствами, которые наилучшим образом учитывают природные факторы.
Формирование почвенного покрова по фациям происходит в условиях различного увлажнения и терморежима. На поверхности и в верхних слоях почвы температурные разности между трансэлювиальными фациями полярных склонов достигали 5,1-6,4°. В аккумулятивной фации эти показатели были на 0,5-1,2° выше, чем на северном склоне, и на 1,0-1,7° ниже, по сравнению с элювиальной фацией. Распределение снежного покрова и неравномерность промерзания, влияющие на условия поглощения талых вод, изменяют величину весеннего стока, корректируя почвенное плодородие внутри фаций. Минерализация грунтовых вод изменяется от 2700 мг/л для элювиальной и трансэлювиальной фации до 6300 мг/л в аккумулятивной фации.
Урожайность озимой пшеницы на элювиальной фации на 6,2 ц/га выше, чем на транэлювиальной. При проведении агротехнических мероприятий и использовании средств интенсификации для нормирования антропогенной нагрузки необходимо учитывать фациальные особенности ландшафта, что позволит получать экономически оправданную и экологически безопасную продукцию. Использование 60 кг д.в./га аммиачной селитры на элювиальной фации повысило урожайность на 4,6 ц/га, тогда как на трансэлювиальной - всего на 1,6 ц/га.
Литература.
1. Явтушенко В.Е. Агроэкологические аспекты эффективного применения удобрений на склоновых землях //Экологические проблемы химизации в интенсивном земледелии: тр. ВИУА.1990.С. 35-39.
2. Кирюшин В.И. Классификация почв и агроэкологическая типология земель. М.: Лань, 2011. 288 с.
3. Комплексные исследования состояния и почвозащитные мероприятия на агроландшафтах / Е.В. Полуэктов, О.А. Иг-натюк, Г.Т. Балакай и др. // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2013. №4 (12). С. 67-80.
4. Чеботникова Е.А. Диагностика состояния агроэкосистем Приазовской зоны
Ростовской области: дис..... канд. с.-х.
наук. пос. Персиановский, 2006. 153 с.
5. Шабаев А.И. Адаптивно-экологические системы земледелия в агроланд-шафтах Поволжья. Саратов: Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, 2003. 320 с.
6. Азаров К.А., Медведев И.Ф., Губарев Д.И. Методические особенности качественной внутриполевой оценки пашни // Аграрный научный журнал. 2014. №4.С. 3-6.
7. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий / под ред. В.И. Кирюшина, А.Л. Иванова. М.: Росинформагротех, 2005. 784 с.
8. Рельефная структура агроланд-шафта, ее влияние на агрохимические показатели почвы, урожайность яровой пшеницы и эффективность удобрений / И.Ф. Медведев, Д.И. Губарев, А.А. Бочков и др.// Аграрный научный журнал.2013. №9. С. 20-25.
9. Бондаренко Ю.В. Методы полевых гидрологических и метеорологических исследований: Учебное пособие. 2-е изд. доп. и исп. Саратов: Издательский центр «Наука», 2011. 202 с.
10. Видина А.А. Методические указания по полевым крупномасштабным ландшафтным исследованиям (для целей сельскохозяйственного производства в средней полосе Русской равнины). М.: Изд-во Моск. ун-та, 1962. 132 с.
11. Фациальная дифференциация почвы по уровням / И.Ф. Медведев, К.А. Азаров, Д.И. Губарев и др. // Известия Самарского научного центра РАН. 2015. №4 (3). С.573-577.
12. Система показателей агроэкологи-ческой оценки эродированных черноземов / Н.П. Масютенко, Г.П. Глазунов, А.В. Кузнецов и др. // Достижения науки и техники АПК. 2016. №11. С.7-11.
13. Полуэктов Е.В., Балакай Н.И., Балакай Г.Т. Система мероприятий по снижению поверхностного стока и водной эрозии на землях сельскохозяйственного назначения // Вестник аграрной науки Дона. 2010. №4. С.103-107.
14. Ковалевский В.С. Влияние изменений гидрогеологических условий на окружающую среду. М.: Наука, 1994. 138 с.
15. Левицкая Н.Г., Шаталова О.В., Иванова Г.Ф. Обзор средних и экстремальных характеристик климата Саратовской области во второй половине ХХ - начале XXI века // Аграрный вестник Юго-Востока. 2009. № 1 (1). С. 30-33.
Facial Differentiation of Land Resources as a Basis for Promotion of the Ecologization of Agrolandscapes
I.F. Medvedev1, D.I. Gubarev1, V.P. Grafov2
1Research Institute of Agriculture of the Southeast, ul.Tulaikova, 7, Saratov, 410010, Russian Federation 2Arkadakskaya Agricultural Experimental Station, s. Rostashi, Arkadakskii r-n, Saratovskaya obl., 412210, Russian Federation
Abstract. For the facial standardization, in 2014-2016 we assessed the main natural and anthropogenic factors, determining the level of soil fertility of arable lands. The aim of the investigation was a more discrete organization of the territory, based on topographic and soil maps, agrochemical cartograms using GIS-technologies. The object of the standardization was a land tenure, located in the Northeast steppe region of the trans-Volga region of Saratov region on the southern chernozem, where we determined the influence of different doses of ammonium nitrate (30, 60 and 90 kg/ha) on the productivity and quality of grain of winter wheat on facies different in humus content (3.0 and 4.5%). The supply of facies with nutrient elements decreased as it moved from the eluvial facies to the transeluvial-accumulative facies. In the series of the isolated facies, the transeluvialandeluvialones take 61% and 19% of the total area. The soils of the eluvial facies were the most fertile. The humus content was 4.5% (by 20% higher than in the other three facies). The processes of denudation and surface erosion on the transeluvial facies resulted in a reduction in humus, mobile forms of phosphorus and potassium content, in comparison with the eluvial facies, by 0.5-1.1%, 19.6-29.8 mg/ kg and 110-167 mg/kg, respectively. Microcli-matic studies on the revealed facies showed differences in soil temperature between the transeluvial facies of the polar slopes (5.1-6.4 degrees). In the accumulative facies, these indices were higher by 0.5-1.2 degrees than on the northern slope and lower by 1.0-1.7 degrees in comparison with the eluvial facies. Established in the work correlation of humus with altitude marks and agrochemical indicators allows you to use it as one of the main indicators of soil fertility. The yield of winter wheat at the application of 60 kg/ha of ammonium nitrate was found to be maximum on the eluvial facies (2.48 t/ha), and on the transeluvial facies the doses of 30 and 60 kg/ha slightly differed (1.45 and 1.56 t/ha).
Keywords: facies; relief; soil fertility; microclimate; yield.
Author Details: I.F. Medvedev, D. Sc. W (Agr.), chief research fellow(e-mail: deneg2@ g yandex.ru); D.I. Gubarev, Cand. Sc. (Agr.), s senior research fellow; V.P. Grafov, Cand. Sc. g (Agr.), director. §
For citation: Medvedev I.F., Gubarev s D.I., Grafov V.P. Facial Differentiation of Land z Resources as a Basis for Promotion of the lo Ecologization of Agrolandscapes. Zemlede- 2
lie. 2018. No. 1. Pp. 10-15 (in Russ.). o
■ 8
