CC BY
24
Агроэкологические особенности проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия в Западной Сибири
Н.И. Добротворская, д.с.-х.н., Сибирский ФНЦА РАН
Земледельческий пояс Западной Сибири вследствие большой протяжённости в пространстве характеризуется значительным разнообразием природных условий. В частности, только на территории Новосибирской области природные условия дифференцируются на пять почвенно-географических подзон. Расположение области в центральной части евроазиатского континента, открытость территории северным воздушным массам определяют пространственную и временную контрастность гидротермических условий в пределах даже небольших площадей.
От разнообразия гидротермических, геоморфологических, литологических, гидрологических условий зависит существование и взаимодействие множества факторов, определяющих характер органогенеза сельскохозяйственных культур, причём степень влияния факторов на ход развития растений неодинакова в различных районах и в разные периоды вегетации. В северных районах лимитирующим фактором является недостаток тепла, в южных — влаги, в центральных районах Барабы — засоление почв, в почвах Приобского плато — недостаток азотного питания и т.д.
Однако, если для зональных и подзональ-ных природных систем лимитирующие факторы определяются достаточно ясно, то с уменьшением площади исследования и конкретизацией территориального объекта число факторов, ограничивающих развитие сельскохозяйственных культур, значительно увеличивается. И хотя главными условиями развития растений по-прежнему остаются свет, тепло, влага, воздух и элементы питания, обеспеченность ими растений в конкретном ареале зависит от множества причин, начиная от перераспределения тепла и влаги в рельефе, агрохимических свойств почвы и кончая технологическими свойствами территории. Поэтому проведению агроэкологической оценки земель должна предшествовать их систематизация на региональном уровне [1].
Материал и методы исследования. Приведённые в статье данные являются результатом анализа и обобщения материалов, полученных в полевых исследованиях почвенного покрова и материалов землеустройства сельскохозяйственных предприятий Новосибирской области в течение ряда лет. При картографировании использовались ГИС-технологии, в частности графический пакет MapInfo Professional.
Результаты исследования. На основе накопленных знаний об основных факторах, лимитирую-
щих растениеводство в Новосибирской области, нами выделены четыре больших группы земель и осуществлено агроландшафтное районирование (рис. 1). В пределах одной группы земель степень проявления лимитирующего фактора существенно различается. Кроме того, существует множество сочетаний и комбинаций агроэкологических свойств в их взаимосвязи и взаимозависимости, формирующих различные типы агроландшафтов и определяющих выбор не только отдельных агротехнических приёмов, но всей системы земледелия. Отражением совокупного действия ландшафтно-экологических условий, включая климат и микроклимат, геоморфологические, литологические, гидрологические условия, является почвенный покров. Характеристики почвенного покрова [2] и были приняты за основу при разработке агроланд-шафтного районирования Новосибирской области.
На рисунке 1 представлено три слоя информации: административное районирование области, агроландшафтное и группы земель. Как видим, в пределах одного административного района могут находиться земли, относящиеся к нескольким агроландшафтным районам. Так, на территории Чулымского района выделяются пять агроланд-шафтных районов, из них два основных относятся к группе засолённых земель (табл. 1).
Различия климатических характеристик и характера рельефа отражаются на компонентном составе почвенного покрова: в южной части Чулымского административного района существенно меньше болот, но заметно выше доля почв, характерных для транзитных позиций — чернозёмно-луговых разных родов в комплексе с луговыми солонцеватыми, солодями луговыми, комплексов солонцов чернозёмно-луговых глубоких со средними. Благодаря лучшей дренированности, наличию небольших рек с относительно врезанными руслами, территория Южного Каргат-Чулымского агроландшафтного района характеризуется более выраженными водораздельными поверхностями, на которых на фоне солонцового процесса значительно проявление дерново-лугового и даже дерново -степного процессов почвообразования. В связи с этим возросла доля лугово-чернозёмных солонцеватых почв в комплексе с солонцами глубокими или солодями — до 10% участия, в элювиальных позициях появляются автоморфные зональные почвы — чернозёмы обыкновенные, часто несущие ещё признаки солонцеватости.
Изменение структуры почвенного покрова и менее заметное изменение других компонентов ландшафта в корне меняет подходы к проектированию систем земледелия для хозяйств, расположенных в
Рис. 1 - Схема агроэкологического районирования Новосибирской области:
Группы земель:
переувлажненные, засоленные
плакорные,
эрозионные
Границы агроландшафтных районов Границы административных районов
1. Сравнительная агроландшафтная характеристика агроландшафтных районов на территории Чулымского административного района Новосибирской области [3, 4]
Ландшафтная характеристика Северный Каргат-Чулымский агроландшафтный район Южный Каргат-Чулымский агроландшафтный район
Климатическая зона, подкласс северо-лесостепная левобережья Оби южно-лесостепная левобережья Оби
Е11> 5° 2020-2080 2080-2160
Е осадков за год, мм 390-450 340-400
Е осадков за июнь, мм 55-60 50
Даты последних и первых заморозков с вероятностью 1 раз в 5 лет 15.06-24.08 13.06-28.08
Повторяемость лет с дефицитным и острозасушливым типом увлажнения, % 20 30
Геоморфологический округ эрозионно-аккумулятивная низменная равнина высокой геоморфологической ступени Барабинской низменности
Характер рельефа пло ско-волнистый волнистый
Почвообразующие породы преобладают озерно-аллювиальные отложения пылевато-иловатых глин и тяжелых суглинков в разной степени засолённые озёрно-аллювиальные отложения глинистого и тяжелосуглинистого состава в разной степени засолённые
Относительная площадь геохимических позиций с характерными для них комбинациями почвенного покрова (%)
Э - Чо, Чосн ЭА - ЧлснСдл; ЧлснСнчл4 ТЭА - Лчсд-снСдлЛгсн, Снчл4Снчл3 ТА - ЛгснСдл, Снчл3, Снчл2Д Ак - Блп, Блпсч, Бт", Бтнсч, Сдл, СнСч 3 9 38 50 2 16 22 40 20
Геохимические позиции ландшафта: Э — элювиальная, ЭА — элювиально-аккумулятивная, ТЭА —трансэлювиально-аккумулятивная, ТА — трансаккумулятивная, Ак — аккумулятивная;
Почвенные индексы: Чо — чернозёмы обыкновенные, Чл — лугово-чернозёмные почвы, Лч —чернозёмно-луговые, Лг — луговые, Снчл4,3 — солонцы чернозёмно-луговые глубокие и средние, Снчл2,1 — солонцы чернозёмно-луговые мелкие и корковые, Сдл — солоди луговые, Блп — лугово-болотные перегнойные, Бтн — торфянисто-болотные низинные, СнСч — солонец-солончак
данных различающихся агроландшафтных районах. Это изменение касается прежде всего возможности проведения химической мелиорации солонцовых почв. Если в Северном Каргат-Чулымском районе, учитывая, что половина его площади приурочена к аккумулятивному геохимическому ландшафту, преобладают процессы засоления, то в Южном Каргат-Чулымском районе наблюдаются все признаки процессов рассоления территории. Подтверждением этому служит наблюдаемое нами в 2018 г. изменение свойств некоторых почв и комплексов по сравнению с данными почвенной карты АО «Большеникольское» Чулымского района за 1984 г. В частности, в распаханном комплексе лугово-чернозёмных осолоделых почв с солодями луговыми до 10% (1984 г.) в настоящее время не удалось выявить пятен солодей с присутствием горизонта А2. Вместо них диагностируются лугово-чернозёмные почвы с более существенным проявлением осолодения по сравнению с окружающим фоном. Это означает, что распашка данного почвенного комплекса в совокупности с процессом остепнения способствовала нивелировке почвенных свойств и снижению контрастности почвенного покрова на участке. Дополнительным признаком, подтверждающим нашу гипотезу, является разрушение солонцового горизонта в некоторых почвенных ареалах, расположенных в естественных кормовых угодьях, изменение его структуры от столбчатой до непрочно-ореховатой. Совпадение направления мелиоративного процесса с природным трендом даст в этом случае необратимый эффект улучшения свойств почв, повышения их плодородия и соответственно окупаемости мелиоративных мероприятий. Напротив, эффект химической мелиорации, проведённой в зоне современных процессов засоления [5], обычно бывает кратковременным, а иногда приводит к вторичному засолению почв [6—8].
Вторым важным аспектом проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия в различных агроландшафтных районах Западной Сибири является конфигурация полей, обусловленная малыми размерами массивов, однородных по агроэкологическим условиям и характеру лимитирующего фактора. При обширности пространств и масштабности сельхозугодий, простирающихся на многие километры, участки с крупными элементарными почвенными ареалами или неконтрастными почвенными комбинациями довольно редки [9]. Причём в разных агроландшафтных районах геометрические параметры структур почвенного покрова существенно различаются. Если на Приобском плато размеры ЭПА (элементарных почвенных ареалов) и ЭПС (элементарных почвенных структур) в среднем составляют 170 га, а иногда достигают 600 га в элювиальных позициях ландшафта с чернозёмными и лугово-чернозёмными почвами, то в Барабинской низменности наиболее крупные
ЭПА — до 1600 га характерны для аккумулятивных позиций с торфянисто-болотными, иногда солончаковатыми почвами. Площадь ареалов лугово-чернозёмных и чернозёмно-луговых почв и их комплексов с солонцами глубокими, которые чаще всего используются в пашне, варьирует в среднем от 10 до 30 га, хотя встречаются ареалы с минимальной площадью 1,2 га и максимальной 58 га. Объединение неконтрастных ареалов в единый массив достаточной площади и формирование агроэкологического типа земель, пригодного для севооборота определённого типа и системы земледелия, вместе с увеличением площади неизбежно приводит к увеличению числа почвенных компонентов и повышению коэффициента контрастности почвенного покрова. И наоборот, стремление к относительной однородности СПП на производственном участке даёт положительный эффект.
На рисунке 2 изображён почвенный покров поля 1-2/511 в ОПХ «Кремлёвское» Коченевского района Новосибирской области. В его состав входят ареалы почв, относящихся к 10 различным классификационным наименованиям — от чернозёма выщелоченного и лугово-чернозёмных почв с наибольшими величинами площади до солоди луговой в виде вкраплений в комплексах и отдельных ЭПА.
Данное почвенное сочетание характеризуется высокими коэффициентами контрастности, сложности и неоднородности. Если площадь участка ограничить ареалом чернозёма выщелоченного и комплексами лугово-чернозёмной почвы с серыми лесными и солодями луговыми, исключив
Рис. 2 - Сложное почвенное сочетание ЭПА чернозёма выщелоченного, комплексов лугово-чернозёмных почв с солодями луговыми и серыми лесными почвами и ЭПА чернозёмно-луговой солончаков атой и луговой солончаковой почвы
2. Морфометрические характеристики СПП поля 1-2/511 в ОПХ «Кремлёвское» Коченёвского района Новосибирской области и экономическая эффективность оптимизации землеустройства
Варианты использования Площадь, га Число почвенных контуров КР* КК КС КН Урожайность при экстенсивном уровне производства, т/га Рента-бель-ность, %
I пшеница 511 66 3,08 10,26 0,4 4,11 1,6 36
II пшеница 352 63 3,42 4,61 0,6 2,77 1,8 64
мн. травы 159 3 2,9
Примечание: КР — коэффициент расчленённости ЭПА, КК — коэффициент контрастности, КС — коэффициент сложности, КН — коэффициент неоднородности почвенного покрова
чернозёмно-луговые солончаковатые и луговые почвы, то количественные параметры неоднородности участка будут иными (табл. 2). Гипотетическое выведение из пределов участка довольно крупных по площади ареалов чернозёмно-луговой солончаковатой (133,7 га), луговой солончаковой почвы (22,2 га) и солоди луговой (3,1 га) привело к уменьшению общей площади участка от 511 га до 352 га.
Однако значительное снижение контрастности почвенного покрова участка приводит к снижению неоднородности поля в целом. Выведенную площадь с солончаковатыми и солончаковыми почвами целесообразнее использовать под многолетние солеустойчивые травы в соответствии с их агроэкологическими требованиями. Экономический анализ такого изменения показал, что при разделении поля на два участка с разными способами использования продуктивность массива в целом, выраженная в кормовых единицах, при разных способах использования практически одинакова, но затраты на производство во II варианте землеустройства ниже на 23%. Вследствие этого рентабельность II варианта использования на 28% выше по сравнению с I. Следует учесть также, что в I варианте использования урожайность пшеницы будет несколько ниже расчётной по свойствам почв. Это связано с тем, что более позднее наступление физической спелости луговых солончаковатых и солончаковых почв данного поля обусловливает нарушение сроков посева, что приводит к пересыханию основной части поля к моменту посева и соответственно к снижению урожайности культуры. Таким образом, оптимальность схемы землеустройства как отдельного блока в рамках проектирования
АЛСЗ может быть количественно оценена системой морфометрических показателей СПП.
Вывод. Территория Новосибирской области и земледельческого пояса Западной Сибири характеризуется большим разнообразием агроэкологиче-ских условий, причём их контрастность проявляется даже на уровне сельскохозяйственного предприятия в масштабах производственного поля. В предпро-ектной работе следует использовать агроландшафт-ное районирование территории для выявления агроэкологических особенностей местности. Для оптимизации схем землеустройства и структуры посевных площадей целесообразно использовать морфометрические показатели структуры почвенного покрова.
Литература
1. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: методич. руководство. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 299 с.
2. Почвенная карта Новосибирской области. М-б 1:400000 / Под ред. Р.В. Ковалева. Новосибирск, 1987.
3. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Новосибирской области / РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим. Новосибирск, 2002. 388 с.
4. Почвы Новосибирской области. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1966. 422 с.
5. Базилевич Н.И. Геохимия почв содового засоления. М.: Наука. 1965. 352 с.
6. Оборин А.И., Жуйкова О.З. Солевой режим среднестолбчатого солонца в связи с химической мелиорацией // Методы повышения плодородия почв на Урале. Пермь, 1981. С. 37—42.
7. Семендяева Н.В. Длительность действия химической мелиорации на свойства солонцов Барабинской равнины: монография / Н.В. Семендяева, Н.В. Елизаров, Л.П. Галева [и др.]. Новосибирск: ИЦ НГАУ «Золотой колос», 2017. 190 с.
8. Семендяева Н.В., Елизаров Н.В.Солевой состав грунтовых вод и длительно мелиорированных солонцов Барабы // Почвоведение. 2017. № 10. С. 1220—1228.
9. Добротворская Н.И. Структура почвенного покрова в системе агроэкологической оценки земель в лесостепи Западной Сибири: дисс. ... докт. с.-х. наук. Новосибирск, 2009. С. 233—239.
Оценка современного состояния землепользования Урало-Сакмарского междуречья с использованием ГИС-технологий
А.В. Родимцева, к.с.-х.н., А.П. Несват, к.с.-х.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Главной частью окружающей природной среды является земля, которая характеризуется простран-
ственными показателями, рельефом, почвенным покровом, растительностью, водами и представляет собой главное средство производства сельского и лесного хозяйства, а также выступает пространственным базисом для размещения всех отраслей
