CC BY
29
УДК: 631: 504.54+631.5 (470.4)
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ В АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ ПОВОЛЖЬЯ
Шабаев А.И., Жолинский Н.М.,Цветков М.С. - ГНУ НИИСХ Юго-Востока, г. Саратов Янина С.М. ФГОУ ВПО СГАУ им. НИ. Вавилова, Саратов
Адаптивно-ландшафтные системы земледелия в своей основе предполагают соблюдение принципов системности, адаптивности, ресурсосбережения и усиления природоохранной направленности. Поэтому соответствующие мелиорации и ресурсосберегающие технологии применяются с учетом экологических условий природных зон, микрозон и типов агро-ландшафтов.
В Поволжском регионе располагаются ландшафты четырех природных сельскохозяйственных зон с различными почвенно-климатическими условиями, растительностью, рельефом и степенью эрозионной опасности. В регионах России известны печальные последствия проявления пыльных бурь, увеличения смытых земель, заиления и разрушения прудов и водоемов[1, 2, 3].
Для адресной адаптации почвозащитных систем и ресурсосберегающих технологий экологические условия земельных угодий с учетом крутизны склонов и степени проявления эрозии дифференцированы и выделены в дискретные типы агроландшафтов.
По особенностям рельефа, категорий земель и степени проявления эрозии почв в Поволжье выделяются типы агро-ландшафтов (рис. 1): плакорно-равнинный полевой (плато, приводораздельные склоны крутизной до 10); склоново-ложбинный почвозащитный (пологие склоны крутизной 1-30 с ложбинами, без оврагов); скло-ново-овражный буферно-полосный (водосборы больших склоновых оврагов, склоны 3-50), балочно-овражный контурно-мелиоративный (балки с береговыми оврагами, склоны 5-80), крутосклоновый лесолуговой (склоны больше 80, густая сеть оврагов и промоин), пойменно-водоохранный (долины рек, лиманы и суходолы), противодефляционный (супесчаные и песчаные почвы, ветроударные склоны), мелиоративно-ирригационный
(орошаемые земли) и гидрографическая сеть.
Преобладающими агроландшафта-ми Поволжья являются плакорно-равнинный и склоново-ложбинный, которые занимают, соответственно, 48,2 и 41,0% площади пашни. Экологические условия и биоклиматический потенциал по типам агроландшафтов существенно различаются (от 50 до 110 баллов). Для них обоснованы и апробированы научные принципы дифференциации и адаптивного конструирования.
С учетом методических рекомендаций [4, 5, 6, 7, 8] о выделении земельных фондов при проведении землеустроительных работ и конструировании экологически безопасных агроландшафтов наиболее полно учитываются особенности рельефа и степень проявления эрозии.
Каждому типу агроландшафта присуща своя стратегия и тактика рационального использования почвенного плодородия, включая адаптивные системы экологических рубежей, почвоводоохранных мелиораций и ресурсосберегающих технологий. Более интенсивные технологические схемы - на лучшие земли, щадящие и восстановительные - на эрозионно-опасные и эродированные.
Базовые модели адаптивного земледелия предусматривают строгое соблюдение степени допустимой антропогенной нагрузки (максимальный процент пашни от 20 до 80%), рациональное размещение экологических рубежей и дифференцированное применение ресурсосберегающих технологий.
В зоне совместного действия водной и ветровой эрозии на ветроударных склонах 3-5 градусов с легкими по механическому составу почвами конструируют противодефляционный тип агроландшаф-та, почвозащитный модуль которого должен включать наряду с водорегулирующей организацией территории и постоянную
15
плоскорезную (безотвальную) технологию возделывания культур. На водосборах с тяжелосуглинистыми и глинистыми черноземами склоновые типы агроландшафтов включают, наряду с контурным размещением противоэрозионных
рубежей, почвозащитные технологии с дополнительными приемами почвоуглубления, вертикального мульчирования и использования при подъеме зяби почвозащитной гребнекулисной обработки.
Основные типы агроландшафтов Поволжья (Шабаев А.И.)
ПрЬтнрй-^•фля цисшыыА
50-60
ЛЛепио-рвт и а чо-мрритационмый
Плвиорно-равнинный Склановст-лан(би:миыйг пллмаи, [да I1]
вдц н сиауц итный | L
йуфс-рио-пол-осилмй,.
Бслан на -аврйМНьчй натурно - ямлиар-в-
тивмшД, (s-a"j
Крутаснлоновый лесолуговой, |>8*]
Поименно ■ на доа*ре ниы Д
35-5Q
20
45-60
75-ао М Л НС И МАП ti НЫЙ
HÉUJH»
60-70
ВО
Гидрагрпфтв^юи сеть
50*55 65-80 Бионлитэтический потенциал (БКП) 90*95 95*100 105-110 баллы Рис. 1. Основные типы агроландшафтов Поволжья
Многолетние стационарные исследования (1976-2004), проведенные на целых водосборах ОПХ "Центральное", "Елизаветинское" НИИСХ Юго-Востока, свидетельствуют о том, что варианты раз-
мещения экологических рубежей оказывают существенное мелиоративное влияние на увлажнение поля и сокращение эрозии почв на элементарных водосборах (табл. 1).
Таблица 1 - Гидрологические показатели влияния экологических рубежей (ГНУ НИИСХ Ю-В, склон 2-30 северной экспозиции)
Варианты размеще- Высота Запасы Продуктив- Сток Коэф- Смыв
ния экологических снега, см воды в ная влага в талых фици- почвы,
рубежей снеге, мм 1,5 м слое, мм вод, мм ент стока т/га
Необлесенное поле 26,8 78,3 159 13,8 0,17 5,9
(контроль)
Облесенное поле 30,8 88,5 180 12,3 0,14 4,5
Облесенное поле с 31,8 90,6 195 6,1 0,07 2,2
валами-террасами
НСР05 1,0* 3,3* 9,0* - - -
16
Ложбинность водосбора и глубина ложбин приводят к неоднородности снего-отложений. В ложбинах, по сравнению с водораздельной частью, в лесных полосах, непродуваемой конструкции, и в шлейфах перед ними снега накапливается в 2-2,5 раза больше, чем на поле (84 - в лесной полосе и 35 см на поле).
На облесенном поле, по сравнению с открытым, снежный покров выше на 1519%, и весенние запасы воды в снеге здесь также больше на 13-16% .
Лесные полосы, в сочетании с гидротехническими устройствами на поле, способствуют более интенсивному поглощению снеговой воды, регулируют скорость ее движения по склону и тем самым увеличивают запасы влаги в почве в 1,5 м слое почвы на 21-36 мм. При облесенности водосбора 4,4% лесные полосы уменьшили сток воды на 12%, а на варианте с валами-террасами в 2,3 раза. При этом смыв почвы
с террасированного поля сокращается в 2,0-2,6 раза.
В склоново-ложбинном типе агро-ландшафта отмечается пестрота в увлажнении почвенных горизонтов по элементам рельефа. В ранневесенний период в 1.5 м слое почвы влаги накапливается больше в ложбине как на поле, так и в лесной полосе, а в 0,5 и 1,0 м слое - существенно больше в лесной полосе и меньше на водоразделе поля. Весной в лесной полосе увлажнение водораздела и ложбины отличаются несущественно. За период вегетации больший расход влаги отмечается на водоразделе поля и лесной полосы и меньше в ложбине поля.
Размещение экологических рубежей из лесных полос и простейших гидротехнических устройств в агроландшафтах оказывает положительное влияние на урожайность зерновых культур (табл. 2).
Таблица 2 - Урожайность зерновых культур по вариантам размещения экологических рубежей (ГНУ НИИСХ Ю-В, склон 2-30 СЭ)
Варианты размещения экологических рубежей
Открытое поле Поле +лесная Поле+лесополоса
Культура (контроль) полоса + валы-террасы, HCP05
Яровая пшеница 13,2 14,9 16,4 1,4
Озимая пшеница 24,2 25,4 28,7 1,8
Просо 19,6 21,0 21,8 1,8
Ср. взвешенное 19,0 20,4 22,3 1,8
В склоновых агроландшафтах самыми уязвимыми в эрозионном отношении является чистый пар и пропашное поле, где интенсивность смыва почвы от ливневой эрозии достигает 40-50 т/га. Чтобы не допустить катастрофических потерь почвенного плодородия эти угодья следует защитить специальными противоэрозион-ными мероприятиями.
Высокоэффективным почвоводо-охранным средством защиты чистого пара от ливневой эрозии на склонах до 5 , наряду с валами-террасами, являются буферные полосы из многолетних и однолетних трав. Размещенные контурно-параллельно они снижают смыв почвы на пару в 2-2,5 раза, при ширине межбуферной полосы 100 м.
Возделывание однолетних трав (ви-ко-овсяной смеси) в качестве буферной полосы 10,8 м (ширина прохода 3-хсеялочного агрегата) через 100-150 м защищает на 70-80 % паровое и пропашное поля от эрозии. Полоса гасит скорость водных потоков ливневых осадков и способствует отложению мелкозема с верхних частей участков. С увеличением крутизны склона межбуферное расстояние уменьшают. При выравнивании полос по ширине культуры размещают по принципу контурно-балочной организации территории. В балочно-овражном агроландшафте полосы многолетних трав эффективно сочетать с культурами сплошного посева, включая их в кормовой или почвозащитный севооборот.
17
В различных микрозонах и типах агроландшафтов ресурсосберегающие почвозащитные технологии используются дифференцированно.
В соответствии с научно-обоснованными системами земледелия Саратовской области безотвальная и плоскорезная обработки большее распространение получили в левобережных районах (зона действия ветровой и водно-ветровой эрозии). В плакорно-равнинном типе агро-ландшафта широко используются малозатратные технологии на основе мелких и поверхностных обработок, чаще всего при возделывании озимых культур.
В склоновых агроландшафтах применяют лесомелиоративные и гидротехнические мероприятия, объемы, освоения которых в последние годы заметно уменьшились. Это в ряде случаев приводит к неполному освоению основных элементов адаптивно-ландшафтного земледелия.
В Саратовской области наиболее полно модели адаптивно-ландшафтного земледелия освоены в ГНУ НИИСХ Юго-Востока, ОПХ "Елизаветинское", Аркадак-
ской, Краснокутской, Ершовской СОС.
Ресурсосберегающие технологии выполняются в соответствии с почвозащитными агротребованиями конкретных типов агроландшафтов, где наряду со вспашкой поперек склона и плоскорезной обработкой применяется гребнекулисная обработка, щелевание многолетних трав, буферное размещение посевов парозанимающих культур на чистых парах, залуже-ние сильноэродированных земель.
В плакорно-равнинных агроланд-шафтах система обработки почвы в севооборотах включает чередование разноглубинной основной обработки с элементами минимализации и совмещения отдельных агроприемов в одном технологическом процессе.
На склоновых типах агроландшаф-тов применяются безотвальные обработки с созданием на поверхности поля сплошного мульчирующего слоя или локального, в виде водопоглощающих гребнестерне-вых кулис с факультативным почвоуглублением (рис. 2).
Рис. 2. Гребнекулисная обработка почвы в склоновом агроландшафте
18
Особо важное значение гребнекулисная обработка имеет на сложных склонах при освоении адаптивно-ландшафтного земледелия, так как в процессе основной обработки на пашне через 1,0-1,53,0 м формируются противоэрозионные микрорубежи из стерневых кулис, земляных валиков и водопоглощающих элементов. Применение гребнекулисной обработки обеспечивает лучшее снегонакопление, уменьшение стока и повышение запасов воды в почве на 14-16 мм, смыв почвы сокращается на 40-60%. Потери нитратного и аммиачного азота со стоком талых вод, по сравнению со вспашкой, сокращаются на 39 и 48%. За счет минерализованных полос и гребневых кулис улучшается пищевой режим почв, содержание нитратного азота к посеву яровой пшеницы по сравнению с плоскорезными обработками увеличивается до 50%.
Это, в зависимости от гидротермических условий (ГТК), способствует повышению урожайности по гребнекулисной технологии по сравнению с плоскорезной и минимальной при возделывании яровой пшеницы на 1,6-2,6 ц/га, озимой пшеницы на 2,2-4,6 ц/га.
Урожайность яровой пшеницы от ГТК сильно изменялась (от 6 до 20 ц/га), а урожайность озимой по пару по годам была более стабильной (30-37 ц/га).
Применение минерального азота в стартовой дозе N30 обеспечило прибавку в
засушливые годы 0,7-1,3 , в средние 1,5 -2,1 и благоприятные по увлажнению 2,32,7 ц/га. Лучшее увлажнение и азотное питание по технологии с гребнекулисной обработкой в сравнении с плоскорезной и минимальной способствовало повышению урожайности пшеницы. При этом уровень урожайности по гребнекулисной технологии, полученный без применения удобрений, приближался к плоскорезному и минимальному вариантам с внесением азота, что свидетельствует о возможности повышения эффективного плодородия с помощью гребнекулисной обработки почвы [9].
Аналогично на юге Германии и Чехии (Михаэль Хорш) применяют (Ridge-Till) полосную обработку с гребнеобразо-ванием, которая эффективна в борьбе с эрозией почв при возделывании кукурузы, сои и является альтернативой как посеву в мульчу, так и прямому посеву [10].
Применение в склоновых агро-ландшафтах ресурсосберегающих гребне-кулисных технологий с использованием новых орудий при возделывании яровой пшеницы обеспечивает снижение расхода топлива на 14-20%, а общих эксплуатационных затрат - на 5-12%.
Максимальная урожайность и лучшие экономико-экологические показатели при возделывании озимой пшеницы по пару в склоновых агроландшафтах получены на фоне гребнекулисной обработки (табл. 3).
Таблица 3 - Агроэкологическая эффективность технологий возделывания _озимой ^ пшеницы (в среднем за 15 годоопытов)_
Агроландшафты, 0 крутизна склона Технологии на базе основной обработкой почвы
Вспашка (2022 см) Гребнекулисная (20-22 см) Плоскорезная (20-22 см) Минимальная (10-12 см)
Средняя урожайность озимой пшеницы, ц/га
0 Склоново-ложбинный, 1-3 35,5 36,9 35,3 34,3
0 Склоново-овражный, 3-5 34,2 36,1 33,3 32,8
Экономико-экологическая эффективность, руб./га
0 Склоново-ложбинный, 1-3 7570 10792 9541 8797
0 Склоново-овражный, 3-5 6739 10437 7509 6869
19
При средней урожайности озимой пшеницы 36,1-36,9 ц/га и цене 5,0 тыс. руб. за тонну зерна экономико-экологическая эффективность применения в склоновых агроландшафтах гребнекулисной технологии, по сравнению с традиционной (на базе вспашки), составляет с одного га 3,2- 3,7 тыс. рублей. При этом производственные затраты в соответствии с типом агроланд-шафта уменьшаются на 20-21%, эколого-экономические показатели возрастают на 49-55%, при рентабельности 156-172%.
Для выполнения гребнекулисных способов обработки в различных типах аг-роландшафтов в ГНУ НИИСХ Юго-Востока и ОАО «Волгодизельаппарат» разработаны и по заявкам хозяйств изго-товливаются новые энергоресурсоэконом-ные технические средства ОПС-3,5 ПГО-1,75, ОП-3С, ОП-6С [11].
Применение плоскорезной и минимальной обработок по сравнению со вспашкой также обеспечивают эколого-экономическую эффективность, однако технология с гребнекулисной обработкой имеет лучшие показатели в склоново-ложбинном агроландшафте на 13-38%, в склоново-овражном - на 22-52%.
Особенности дифференцированного применения почвозащитных ресурсосберегающих технологий в склоновых агро-ландшафтах изложены в методических рекомендациях и технологических картах по
возделыванию озимой и яровой пшениц [12].
Дифференцированное применение почвозащитных технологий с гребнеку-лисными обработками в склоновых агро-ландшафтах позволяет успешнее преодолевать засушливые явления, снижать эрозионные процессы, повышать продуктивность и устойчивость зернового производства в эрозионно-опасном регионе.
Почвоводоохранные способы греб-некулисной обработки почв испытаны и внедрены в склоново-ложбинных агро-ландшафтах ОПХ «Экспериментальное» и «Елизаветинское» ГНУ НИИСХ Юго-Востока, Аркадакской СОС, Поволжской МИС, Ульяновском НИИСХ, где подтвердились основные показатели агроэкологи-ческой эффективности.
Защита, сохранность и продуктивное использование плодородия почв есть стратегическая задача ресурсосбережения в адаптивно-ландшафтном земледелии. Рациональное размещение экологических рубежей по типам агроландшафтов, освоение специальных противоэрозионных мероприятий и дифференцированное применение ресурсосберегающих почвозащитных технологий способствуют экологической стабилизации производства и обеспечивают рост продуктивности полевых культур в эрозионно-опасных регионах Поволжья.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь. - М.: Сельхозгиз, 1953-123 с.
2. Заславский М.Н., Каштанов А.Н. Почво-водоохранное земледелие. М.: Россельхозиздат, 1984.- 462 с.
3. Кабанов П.Г. Весенний сток и пути его уменьшения //Погода и засуха в Поволжье /П.Г. Кабанов. - Саратов, 1972.- С. 247-270.
4. Каштанов А.Н. Методические рекомендации по разработке ландшафтных систем земледелия в многоукладном сельском хозяйстве /А.Н. Каштанов, А.П. Щербаков. - Курск, 1993. - 54 с.
5. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия /В.И. Кирюшин. - М.: Колос, 1996. -367 с.
6. Козьменко А.С. Борьба с эрозией почв /А. С. Козьменко. - М.: Сельхозгиз, 1957.- 206 с.
7. Кузник И.А., Противоэрозионный комплекс в Поволжье /И. А. Кузник, Н.Г. Воронин, Э.П. Дик. - Саратов: Приволж. кн. изд-во, 1968.- 90 с.
8. Сурмач Г.П. Водная эрозия и борьба с ней.- Л.: Гидрометеоиздат, 1976.- 254 с.
9. Шабаев А.И. Адаптивно-экологические системы земледелия в агроландшафтах Поволжья / А.И. Шабаев. - Саратов, 2003. 344 с.
10.Till c приставкой Strip / Ж. Новое сельское хозяйство (НСХ). 2011, № 6. - С. 82-86
11. Способы гребнекулисной обработки почвы и перспективные орудия для ресурсосберегающих технологий /Методические рекомендации - Саратов, 2007. - 64 с.
12. Ресурсосберегающие технологии возделывания озимой и яровой пшеницы в агроэколо-гических условиях Саратовской области / Метод. рекоменд. - Саратов, 2009. - 60 с.
20
УДК 633.11:631.445.51 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ, АДАПТИРОВАННЫХ К ЗАСУШЛИВЫМ УСЛОВИЯМ СУХОСТЕПНОЙ ЗОНЫ СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ
Романова Г.О., Лемешкина И.П., Мячина Т.В. - ГНУ Нижне-Волжский НИИСХ
В Российской Федерации производство зерна осуществляется в основном в засушливых регионах, к которым относится и Волгоградская область. Посевы под зерновыми культурами в нашей области
стабильно занимают более 2,0 млн. гектаров [1].
Среди зерновых культур пшеница является ведущей сельскохозяйственной культурой как в России, так и в Волгоградской области. Производство зерна озимой пшеницы в значительной степени определяет экономические показатели Южного и Северо-Кавказского федеральных округов РФ. Одним из резервов повышения устойчивости и эффективности аграрного производства в острозасушливых регионах является внедрение новых сортов озимой пшеницы, сочетающих в себе высокую продуктивность, засухоустойчивость, мо-розо- и зимостойкость, позволяющих в экстремальных условиях получать высококачественное зерно.
Зерно пшеницы имеет разностороннее применение, в связи с чем требования к его качеству зависят от вырабатываемой из него продукции. Так для получения хлеба большое значение имеют содержание белка и клейковины, их качество, технологические показатели зерна.
Повышение качества зерна озимой пшеницы является не менее важной задачей, чем увеличение её урожайности. На внутреннем и международном хлебном рынке повышенным спросом пользуются сильные пшеницы, имеющие белка не менее 14%, сырой клейковины более 28%, с показателями ИДК 45-75 ед., и ценные пшеницы с содержанием белка 12-13,9%, сырой клейковины 23%, ИДК - не более 100 ед.
В Волгоградской области за последнее время заметно снизилось производство сильной и ценной пшеницы. Удельный вес сильных пшениц уменьшился до 0,5%, а ценных до 4-25% от валового сбора озимой пшеницы [2].
Основными причинами, не позволяющими отнести пшеницу к сильной или ценной является низкое содержание клейковины или плохое её качество, а в острозасушливые годы -низкая объёмная масса.
Многолетние исследования НижнеВолжского института показывают, что климатические условия и применение интенсивных технологий при возделывании озимой пшеницы, способствуют увеличению накопления клейковины в зерне, но мало увеличивают её качество. Качество сырой клейковины в большей степени зависит от индивидуальных особенностей сорта, а, следовательно, и экономическая эффективность производства пшеницы -от правильно подобранных сортов, приспособленных к конкретным почвенно-климатическим условиям [3].
Данные научных учреждений позволяют сделать вывод, что во второй половине ХХ века селекция обеспечила не менее половины прироста урожайности озимой пшеницы. Использование селекционных достижений имеет очень высокий экономический эффект, так как внедрение нового сорта не требует существенных дополнительных материальных и трудовых затрат.
В 2012 году на опытном поле Ниж-не-Волжского НИИСХ, в сухостепной зоне Нижнего Поволжья, на светло-каштановых почвах, с содержанием гумуса 1,8-2,0%, проведено экологическое испытание 26 сортов озимой пшеницы (фото 1).
21
