CC BY
27
8. Romanenko, G. A. Udobreniya, znachenie, jeffektivnost' primeneniya: spravochnoe posobie [Tekst] /G. A. Romanenko, A. I. Tyutyunnikov, V. G. Sychev. - M.: RASXN, 1998. - 375 p.
9. Smirnov, P. M. Rol' otdel'nyh jelementov v zhizni rastenij. Vynos pitatel'nyh veschestv s urozhaem sel'skohozyajstvennyh kul'tur [Tekst] / P. M. Smirnov, Je. A. Muravin. - M.: Kolos. -1984. - 304 p.
10. Sutormina, A. V. Vliyanie stepeni zrelosti na sohranyaemost' i kachestvo plodov tomata sorta Yahont [Tekst] / A. V. Sutormina // Vestnik MichGAU. - 2014. - № 2. - P. 14-18.
11. Tumanyan, A. F. Agrotehnika vozdelyvaniya tomatov v aridnoj zone [Tekst] / A. F. Tu-manyan, Than' Diep Ha Thi // Nauchno-agronomicheskij zhurnal. - 2010. - №2-1 (87). - P. 38-42.
12. Agarwal, A. Combining Ability Analysis for Yield, Quality, Earliness, and Yield-Attributing Traits in Tomato [Text] / A.Agarwal, U. Sharma, R. Ranjan, M. Nasim // International Journal of Vegetable Science. - 2017- 23(6). - Р. 605-615.
13. JungiC, D. Content of mineral N in soil and tomato yields considering fertigation and mulch [Text] / D. Jungic, J. Gunjaca, M.Herak-Custic, D. Ban, M. Sraka // Agriculturae Conspectus Scientificus. - 2017. - 82(4), acs82_69. - Р. 361-365.
14. Zhu, Q. Potassium rates affected potassium uptake and use efficiency in drip-irrigated tomato [Text] / Q. Zhu, M. Ozores-Hampton, Y.C. Li, Morgan, K.T., Y. Lu //Agronomy Journal. -2017. - 109(6). - Р. 2945-2956.
15. Zhu, Q. Phosphorus application rates affected phosphorus partitioning and use efficiency in tomato production [Text] / Q. Zhu, M. Ozores-Hampton, Y.C. Li, K.T. Morgan //Agronomy Journal. - 2018. - 110(5). - Р. 2050-2058.
E-mail: [email protected]
УДК 631.6.02:630*266 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-01-4
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КУЛИС ИЗ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
РАСТЕНИЙ В СИСТЕМЕ СТОКОРЕГУЛИРУЮЩИХ ЛЕСОПОЛОС
EFFICIENCY OF APPLICATION OF BACKSTAGE FROM AGRICULTURAL PLANTS IN THE SYSTEM OF THE STOCKED REGULATOR OF FOREST BELTS
А.Т. Барабанов, доктор сельскохозяйственных наук А.В. Кулик, кандидат сельскохозяйственных наук
A.T. Barabanov, A.V. Kulik
Федеральный научный центр агроэкологии, мелиорации и защитного лесоразведения РАН,
г. Волгоград
Federal Research Centre of Agroecology, amelioration and protective afforestation RAS, Volgograd
Важнейшими природными факторами, играющими решающую роль в формировании эрозионно-гидрологического процесса (Э1 II), являются снегозапасы, глубина промерзания и влажность почвы перед весенним снеготаянием. Наиболее сильное влияние на ЭГП оказывает глубина промерзания почвы. В лесостепи и степи при талой почве или замерзшей не глубже 50 см сток не образуется при любой степени ее увлажнения и величине запасов воды в снеге. Глубина промерзания зависит от многих факторов, но ведущее место занимает характер снегоотло-жения. Снег является одним из наиболее мощных естественных изоляторов. Регулируя снегоот-ложение, можно эффективно воздействовать на процесс замерзания почв, который в значительной степени влияет на формирование стока и эрозию почв. Кроме того, в зоне недостаточного увлажнения для получения устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур важным условием является весенняя влагозарядка почв. Так как треть годовых осадков в Волгоградской области приходится на зимнее время, то мероприятия по регулированию снегоотложения должны быть обязательными для предотвращения эрозии почв и повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий. Эффективным мероприятием является создание кулис из высокостебельных сельскохозяйственных растений. Они обеспечивают увеличение снегозапасов в поле, снижение глубины промерзания почвы, поверхностного стока талых вод и смыва почвы.
The most important natural factors that play a crucial role in the formation of the erosion-hydrological process (EHP) are snow reserves, the depth of freezing and soil moisture before spring snowmelt. The depth of soil freezing has the strongest effect on EHP. In forest-steppe and steppe, when thawed soil or frozen no deeper than 50 cm, runoff does not form at any degree of its moisture and the amount of water in the snow. The depth of freezing depends on many factors, but the leading role is taken by the nature of snow deposits. Snow is one of the most powerful natural insulators. By regulating snow deposition, it is possible to effectively influence the soil freezing process, which greatly affects runoff formation and soil erosion. In addition, in the zone of insufficient moisture for obtaining sustainable yields of agricultural crops, spring soil recharge is an important condition. Since one third of the annual precipitation in the Volgograd region falls in winter, measures to control snow deposits should be mandatory in order to prevent soil erosion and increase the productivity of agricultural land. An effective event is the creation of backstage from high-stem agricultural plants. They provide an increase in snow reserves in the field, a decrease in the depth of soil freezing, surface runoff of melt water and soil washout.
Ключевые слова: стокорегулирующие лесополосы, кулисы, глубина промерзания почвы, снегозапасы, поверхностный сток талых вод.
Key words: flow control forest belts, backstage, the depth of soil freezing, snowback-stage, surface melt water runoff.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Администрации
Волгоградской области, проект «Создание теоретических основ эрозионно-гидрологического процесса, рационального агроприродопользования и адаптивно-ландшафтного обустройства сельскохозяйственных земель для предотвращения эрозии почв, повышения их плодородия и урожая сельскохозяйственных культур» №18-416-342007
Введение. Среднегодовое количество осадков в пределах г. Волгограда 350 мм [7]. Из них на зимний период приходится около 113 мм (или 32,2 %), но не все они аккумулируются в местах их выпадения. Часть сносится с полей и откладывается в понижениях или накапливается в лесополосах. В зоне недостаточного увлажнения эти запасы воды необходимы для благоприятного роста и развития сельскохозяйственных культур и предохранения озимых от вымерзания. Озимая пшеница в период от весеннего отрастания до колошения расходует до 70 % всей влаги, потребляемой за вегетацию, поэтому очень важна роль весенней влажности почвы в верхнем метровом слое [8, 10, 11]. Неравномерное отложение снега в поле (особенно его накопление в верхней части склона) весной может привести к эрозии почвы.
Для сохранения почвенного плодородия на склонах рекомендуется создавать системы стокорегулирующих лесополос, обеспечивающих регулирование поверхностного стока, предотвращение эрозионных процессов. Они выполняют функции регулирования снегоотложения, способствуя дополнительному снегозадержанию в зоне их влияния, уменьшению глубины промерзания. В отдельные годы зимой погодные условия складываются так, что на межполосных пространствах может формироваться поверхностный сток талых вод. Для Волгограда характерны зимние оттепели и сильные метели, провоцирующие ранний сход или сдувание снежного покрова, что способствует увеличению глубины промерзания почвы. Поэтому необходимы дополнительные мероприятия по регулированию снегоотложения на полях. Одним из таких способов является создание кулис из высокостебельных сельскохозяйственных растений. Целью исследований явилось изучение влияния кулис, расположенных на межполосном пространстве стокорегулирующих лесополос, на природные факторы поверхностного стока талых вод.
Материалы и методы. Исследования проводились на стоково-эрозионном стационаре ФНЦ агроэкологии РАН в районе г. Волгограда на склоне восточной экспозиции крутизной 3,0-3,5° на стоковых площадках, расположенных в средней части межполосного пространства стокорегулирующих лесополос. Лесополосы состоят из 2-х рядов ясеня ланцетного и ряда смородины золотистой, расположенного в верхнем крайнем ряду. Почвы светло-каштановые супесчаные. Кулисы высотой до 50 см на межполосном пространстве расположены тремя рядами через 20 м.
В исследованиях на стоковых площадках применяли водно-балансовый метод, являющийся наиболее точным и репрезентативным. В осенний, зимний и весенний периоды проводили наблюдения за динамикой влажности почвы, глубиной ее промерзания и оттаивания, характером снегоотложения, определяли снегозапасы, сток талых вод. По результатам этих наблюдений выявляли роль кулис в распределении снега в межполосном пространстве стокорегулирующих лесополос и влияние их на природные факторы стока талых вод.
Результаты и обсуждение. Во ВНИАЛМИ (ныне ФНЦ агролесомелиорации РАН) имеется уникальный материал свыше 60-летних исследований закономерностей формирования поверхностного стока талых вод. В результате теоретических и экспериментальных исследований, а также на основе обобщения имеющихся материалов одним из авторов статьи - Барабановым А.Т. - открыт закон лимитирующих факторов поверхностного стока талых вод [3, 4], который формулируется так: «При некотором минимальном значении одного из трех лимитирующих факторов (снего-запасы, глубина промерзания и влажность почвы) поверхностный сток не формируется независимо от уровня двух других». Им определены значения факторов, при которых сток не формируется. Если почва талая или промерзла до глубины не более 50 см, стока не бывает независимо от уровня ее увлажнения и снегозапасов. При увлажнении верхнего (0-50 см) слоя почвы до уровня менее 120-130 мм на юге ЦРНЗ и 70-95 мм в Нижнем Поволжье сток не формируется независимо от глубины промерзания почвы и снегозапасов, т. е. в данном случае лимитирующим фактором является увлажнение почвы. При запасах воды в снеге меньше объема микрорельефа пашни, сток также не формируется.
Таким образом, на формирование поверхностного стока талых вод в значительной степени влияют только три фактора: снегозапасы, глубина промерзания, влажность почвы перед снеготаянием [4, 6, 9]. Уменьшение весеннего стока возможно в результате предотвращения или уменьшения глубины промерзания почвы, на которую можно воздействовать путем регулирования мощности снежного покрова. Обладая теплоизоляционным свойством, он может предохранять почву от замерзания. В течение зимы степень сохранения тепла снегом сильно колеблется. На это влияют температура воздуха, интенсивность метелей и вид выпадающих осадков, оказывающих влияние на плотность снежного покрова. Рыхлый снег содержит между частицами снега воздух, поэтому его теплопроводность низкая. Рост плотности снега снижает толщину снежного покрова и увеличивает коэффициент теплопроводности [8].
На рисунке 1 приведены данные по влиянию кулис, расположенных поперек склона в середине межполосного пространства стокорегулирующих лесных полос, на характер снегоотложения и глубину промерзания почвы. Разница снегозапасов по годам колеблется от 2 до 60 мм. Среднее значение снегозапасов в кулисах 56 мм, а в открытом поле 36 мм. Несомненно, кулисы обеспечивают дополнительное снегозадержание на межполосном пространстве (в среднем на 20 мм).
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
№ 1 (53), 2019
Рисунок 1 - Влияние кулис на увеличение снегозапасов и снижение глубины промерзания почвы
При сравнении накопления снега в кулисах и в открытом поле установлено, что изменения в значениях снегозапасов можно описать экспоненциальной функцией (рисунок 2). При этом коэффициент достоверности аппроксимации (0,77) указывает на соответствие модели исходным данным. Кулисы позволяют увеличить высоту снега в 2,5 раза, а его плотность - на 30-50 % [1, 2, 5], что отражается на величине снегозапасов.
90
80 70
60
50
а
0,40 —
5
е 30
20 10
и
1 у = 7,98е11(Шй>: *
К2 = 0,7 7 •
/ / Г /
/ / Г / *
У * г * / Ш
л • / У *
•
А
•
2»
4» 6»
В кVIнее
к»
100
Рисунок 2 - Соотношение между показателями снегозапасов в кулисах
и в открытом поле, мм
Сопоставление глубины промерзания почвы под воздействием кулис и в открытом поле описывается полиномиальной зависимостью (рисунок 3) с высоким коэффициентом достоверности аппроксимации (0,98). Средние значения промерзания почвы в кулисах достигают 26 см, а в поле - 38 см.
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
№ 1 (53) 2019
Рисунок 3 - Соотношение между показателями глубины промерзания почвы в кулисах
и в открытом поле, см
Эффективность кулис отмечается также в постепенном и более длительном сходе снежного покрова, сохранении влаги в полевой части. Так, в течение зимы 2015-2016 гг. проведенные снегомерные съемки на стоковой площадке под влиянием кулис позволили проследить динамику снегоотложения (рисунок 4). Устойчивый снежный покров был в течение 37 дней (с 31 декабря 2015 г. по 5 февраля 2016 г.). При первой снегомерной съемке (11 января 2016 г.) высота снега на межкулисных пространствах в среднем достигала 15 см, а в самих кулисах - до 30 см (рисунок 4 (1)). Причем чем ближе к лесной полосе, тем значения выше.
Рисунок 4 - Динамика высоты снега в межполосном пространстве под воздействием кулис: 1, 2, 3 -снегомерные профили в разные сроки: 11 января, 01 февраля, 21 февраля
В первой кулисе от лесополосы высота снега составила 30 см, во второй - 22 см, а в третьей - 21 см, что объясняется снижением скорости ветра по мере приближения к лесополосе и увеличением степени осаждения снега. При этом кулисы образуют за собой шлейф длинной 3 -5 м, в котором высота снега колебалась от 22 до 29 см. В открытом поле значения изменялись от 10 до 15 см и в среднем составили 12 см. Второй снегомерный профиль был проложен 1 февраля. Во второй и третьей декадах января наблюдались оттепели. Температура воздуха в дневное время поднималась до +1 оС, что отразилось на увеличении плотности снега. В кулисах высота снежного покрова снизилась до 20-23 см, а на
межкулисных пространствах - до 14-15 см, на поле - до 12 см. 8 февраля снег сошел полностью. Во второй декаде февраля снова сформировался незначительный снежный покров. В кулисах он составлял 5-7 см, на открытом поле - в среднем 5 см (рисунок 4(3)).
Рассмотренные природные факторы влияют на эрозионно-гидрологический процесс на всем водосборе. В 2004 и 2011 г. сложившиеся погодные условия способствовали формированию поверхностного стока талых вод. На стоковой площадке с кулисами он составил 9 и 11 мм, на контроле - 11 и 15 мм, соответственно. В 2004 г. формирование на кулисах снежных шлейфов замедлило таяние снега, что способствовало постепенному оттаиванию верхнего слоя почвы и частичному водопоглощению стекающей воды. Модуль стока на контроле был в 2-3 раза выше. Во все дни наблюдения за стоком на площадке с кулисами он начинался на 1-2 часа позже. Смыв на кулисах составил 0,9 м3/га, а на контроле - на 40 % больше. В 2011 г. формированию стока способствовала большая глубина промерзания почв (до 112 см на контроле). Кулисы сократили ее на 34 см, а разница снегозапасов в среднем составила 17 мм.
Заключение. Создание кулис на межполосном пространстве стокорегулирую-щих лесных полос позволяет повысить противоэрозионную эффективность всей системы. Они способствуют увеличению снегозапасов в среднем на 20 мм, снижению глубины промерзания почвы на 12 см, а главное в период снеготаяния снижают поверхностный сток талых вод и противодействуют смыву почв.
Библиографический список
1. Астафьев, В.Л. Разговор о влаге. Накопить и сохранить [Электронный ресурс] / В.Л. Астафьев // АгроБизнес. - Казахстан, 2015. - №1(9). - Режим доступа: URL:http://ukragroserv.com.ua/ru. (Дата обращения: 13.09.2018 г.).
2. Астафьев, В.Л. Эффективный способ накопления влаги зимних осадков и технические средства для его осуществления [Текст] / В.Л. Астафьев, П.Г. Иванченко, С.Л. Малыгин // АПК России. - 2016. - Т. 75. - №1. - С. 59-64.
3. Барабанов, А.Т. К вопросу о прогнозе поверхностного стока талых вод в лесостепной и степной зонах [Текст] / А.Т. Барабанов, В.И. Панов // Аридные экосистемы. - 2012. - Т. 18. -№ 4(53). - С. 22-27.
4. Барабанов, А.Т. Научные основы управления эрозионно-гидрологическим процессом [Текст] / А.Т. Барабанов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2014. - №1(33). - С. 33-38.
5. Ловчиков, А.П. К обоснованию закономерностей, характеризующих снегозадерживающую способность высокостерневой кулисы [Текст] / А.П. Ловчиков, В.П. Ловчиков, Е.А. Поздеев // Актуальные проблемы науки XXI века: сб. ст. / Международная исследовательская организация «Cognitio», 2017. - С. 59-65.
6. Петелько, А.И. Влияние глубины промерзания почвы на весенний сток талых вод [Текст] / А.И. Петелько, А.Т. Барабанов, А.В. Кулик // Природообустройство. - 2017. - №5. - С. 90-94.
7. Погодно-климатические условия Волгоградской области как объективный аргумент для активного развития здесь агролесомелиорации [Текст] / Ю.И. Васильев, А.Н. Сажин, А.В. Судаков и др. // Агролесомелиорация в 21 веке: состояние, проблемы, перспективы. Фундаментальные и прикладные исследования: матер. междунар. науч.-практ. конф. - Волгоград, 2015. -С. 53-59.
8. Термическое сопротивление снежного покрова и его влияние на промерзание грунта [Текст] / Н.И. Осокин, А.В. Сосновский, П.Р. Накалов и др. // Лёд и Снег. - 2013. - № 1(121). -С. 93-103.
9. Erosion in Geomechanics Applied to Dams and Levees [Tekst] / Ed. By S. Bonelli/ -Wiley-ISTE, 2013. - 416 p.
10. Pimentel, D. Soil erosion threatens food production [Tekst] / D. Pimentel, M. Burgess // Agriculture. - 2013. - №3(3). - Р. 443-463.
11. Effects of farmland vegetation row direction on overland flow hydraulic characteristics [Tekst] / S.T. Zhang, J.Z. Zhang, Y. Liu et all. // Hydrology research. - 2018. - Vol. 49. - Iss.6. - P. 1991-2001.
Reference
1. Astafev, V. L. Razgovor o vlage. Nakopit' i sohranit' [Jelektronnyj resurs] / V. L. Astafev // AgroBiznes Kazahstan. - 2015. - №1(9). - Rezhim dostupa: URL:http://ukragroserv.com.ua/ru. (Data obrascheniya: 13.09.2018 g.).
2. Astaf'ev, V. L. Jeffektivnyj sposob nakopleniya vlagi zimnih osadkov i tehnicheskie sredstva dlya ego osuschestvleniya [Tekst] / V. L. Astaf'ev, P. G. Ivanchenko, S. L. Malygin // APK Rossii. - 2016. - T. 75. - №1. -P. 59-64.
3. Barabanov, A. T. K voprosu o prognoze poverhnostnogo stoka talyh vod v lesostepnoj i stepnoj zonah [Tekst] / A. T. Barabanov, V. I. Panov // Aridnye jekosistemy. - 2012. - T. 18. - № 4(53). - P. 22-27.
4. Barabanov, A. T. Nauchnye osnovy upravleniya jerozionno-gidrologicheskim processom [Tekst] / A. T. Barabanov // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2014. - №1(33). - P. 33-38.
5. Lovchikov, A. P. K obosnovaniyu zakonomernostej, harakterizuyuschih snegozaderzhivay-uschuyu sposobnost' vysokosternevoj kulisy [Tekst] / A. P. Lovchikov, V. P. Lovchikov, E. A. Pozdeev // Aktual'nye problemy nauki XXI veka: sb. st. / Mezhdunarodnaya issledovatel'skaya organ-izaciya "Cognitio", 2017. - P. 59-65.
6. Petel'ko, A. I. Vliyanie glubiny promerzaniya pochvy na vesennij stok talyh vod [Tekst] / A. I. Petel'ko, A. T. Barabanov, A. V. Kulik // Prirodoobustrojstvo. - 2017. - №5. - P. 90-94.
7. Pogodno-klimaticheskie usloviya Volgogradskoj oblasti kak ob'ektivnyj argument dlya ak-tivnogo razvitiya zdes' agrolesomelioracii [Tekst] / Yu. I. Vasil'ev, A. N. Sazhin, A. V. Sudakov i dr. // Agrolesomelioraciya v 21 veke: sostoyanie, problemy, perspektivy. Fundamental'nye i prikladnye is-sledovaniya: mater. mezhdunar. nauch. - prakt. konf. - Volgograd, 2015. - P. 53-59.
8. Termicheskoe soprotivlenie snezhnogo pokrova i ego vliyanie na promerzanie grunta [Tekst] / N. I. Osokin, A. V. Sosnovskij, P. R. Nakalov i dr. // Ljod i Sneg. - 2013. - № 1(121). -P.93-103.
9. Erosion in Geomechanics Applied to Dams and Levees [Tekst] / Ed. By S. Bonelli/ -Wiley-ISTE, 2013. - 416 p.
10. Pimentel, D. Soil erosion threatens food production [Tekst] / D. Pimentel, M. Burgess // Agriculture. - 2013. - №3(3). - Р. 443-463.
11. Effects of farmland vegetation row direction on overland flow hydraulic characteristics [Tekst] / S T. Zhang, J.Z. Zhang, Y. Liu et all. // Hydrology research. - 2018. - Vol. 49. - Iss. 6. -P. 1991-2001.
E-mail: [email protected]
УДК 502.13 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-01-5
МЕТАТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИМПЕРАТИВОВ СОХРАНЕНИЯ ПРИРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА
METATEORETICAL STUDIES OF THE IMPERATIVES OF PRESERVING OF NATURAL POTENTIAL
А.В. Дьяченко, доктор экономических наук, профессор A.V. Dyachenko
Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agrarian University
Приведены результаты актуальных исследований принципов использования природного потенциала, которые необходимы для создания эффективных технологий потребления и защиты природных ресурсов. Использована авторская методология метатеоретического определения императивов совершенствования исследуемой системы. Основными информационными источниками явились материалы, отражающие содержания систем и процессов жизнедеятельности природных парков. В результате получены характеристики системных свойств природного потенциала. В соответствии с полученными характеристиками синтезирована категория природ-
