CC BY
60
26. Ruleva, O.V. Teoretichesko-metodologicheskaya otsenka vliyaniya lesnykh polos na biolog-icheskuyu produktivnost selskokhozyaystvennykh kultur v oroshayemykh agrolesolandshaftakh [Tekst] / O.V. Ruleva / Agrarnyy zhurnal. - 2006. - №6. - S. 62-67.
27. Stepanov, A.M. Sistema lesnykh polos v borbe s pylnymi buryami i vymerzaniyem ozimykh na oroshayemykh zemlyakh [Tekst] / A.M. Stepanov, E.M. Smertin // Byulleten VNIALMI. - 1973. -Vyp. 13 (67). - S. 26-30.
E-mail: natulyat@mail.ru
УДК 634.93:551.4
НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИННОВАЦИОННОГО ПРОЕКТА АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОГО АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОГО ОБУСТРОЙСТВА БАЛОЧНЫХ ВОДОСБОРОВ
SCIENTIFIC BASING OF THE INNOVATIVE PROJECT FOR AGROFOREST MELIORATIVE ADAPTIVE-LANDSCAPE ARRANGMENT
OF RAVINE DRAINAGE AREA
А.Т. Барабанов, доктор сельскохозяйственных наук А.В. Кулик, кандидат сельскохозяйственных наук
А.Т. Barabanov, A.V. Kulik
ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук», г. Волгоград
FSBSI «Federal Scientific Center of Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of Science», Volgograd
Дано научное обоснование агролесомелиоративного обустройства сельскохозяйственных земель в системе адаптивно-ландшафтного земледелия на балочных водосборах. Оно предусматривает назначение каждому земельному выделу свою программу развития в единой системе функционирования агроландшафта. Целью адаптивно-ландшафтного земледелия является создание условий для такой деятельности, которая обеспечила бы достижение высокой продуктивности сельскохозяйственных земель без нарушения их экологического состояния. Адаптивно-ландшафтное земледелие представляет собой систему управления агроландшафтом, построенную на основе знания закономерностей функционирования природных систем. Выполнен анализ природно-ресурсного потенциала балочных водосборов; дана оценка влияния поверхностного стока и эрозии на формирование современного состояния агроландшафтов; осуществлена типизация земельных массивов в агро-ландшафте; дано агроландшафтное обоснование соотношения природных и сельскохозяйственных угодий; осуществлена почвозащитная организация территории земельных угодий; дан анализ агро-экологического состояния и характера их использования в сельскохозяйственном производстве; выявлена структура угодий и посевных площадей. Для каждой выделенной группы земель определен характер использования; выделены севооборотные массивы под зернопаропропашные и почвозащитные севообороты в соответствии с дифференциацией агроэкологических условий на склонах с учетом их крутизны, эродированности почв, интенсивности современных процессов эрозии, почвозащитных свойств сельскохозяйственных культур и требовательности их к условиям произрастания. Определены размеры полей и схема размещения их на территории. На основе теоретических и эмпирических моделей, разработанных во ВНИАЛМИ, рассчитаны расстояния между стокорегулиру-ющими лесополосами, определено их место размещения на водосборах. Эти и другие разработки служат основой для создания систем адаптивно-ландшафтного земледелия. Создание такой системы сводится к решению общей задачи оптимального управления ландшафтом и реализуется путем последовательного решения частных задач. В результате введения и освоения этих систем земледелия уменьшится эрозионная нагрузка на пашню и увеличится ее продуктивность.
The scientific basing of agroforest meliorative arrangement of agricultural lands within the adaptive-landscape farming system on ravine drainage area is given. It provides the development of a definite program for each land site within a single system of functioning of the agrolandscape. The purpose of adaptive-landscape farming is the creation of the conditions for such activity which would
provide high efficiency of farmlands and would not allow distraction of their ecological state. Adaptive-landscape farming is the system of agrolandscape management developed with the knowledge of the regularities of natural systems functioning. The analysis of natural-resource potential of ravine drainage area is made; the influence of surface flow and erosion on the formation of the current state of agrolandscapes is estimated; the land areas typification within the agrolandscape is carried out; the agrolandscape basing for the correlation of natural and agricultural lands is given; the soil-protection arrangement of lands is developed, the analysis of their agroecological state and use in agricultural production is given; the structure of lands and crop areas is given. The type of use for each land group is defined; the crop-rotation sites for grain crops-fallowing-ploughing and soil-protective crop rotations are allocated according to the differentiation of agroecological conditions on slopes with consideration of their steepness, of soil erodibility, intensity of current erosion processes, soil-protective properties of crops and their need in growth conditions. The dimensions of fields and their placement on the territory are determined. The distances between runoff-regulation forest belts are calculated, their location on drainage areas are defined on the basis of the theoretical and empirical models developed in the VNIALMI. The said and similar research is a basis for the development of adaptive-landscape farming systems. The development of such a system comes down to the solution of a general problem of a landscape optimum management and is implemented by the serial solution of separate tasks. The development and introduction of said farming systems will result in decrease of erosive load an arable land and increase of its efficiency.
Ключевые слова: эрозия почвы, адаптивно-ландшафтная система земледелия, противоэрозионная организация территории, размещение защитных лесных насаждений, структура угодий и посевных площадей.
Key words: soil erosion, adaptive-landscape farming system, lands arrangement for erosion control, allocation of protective forest belts, structure of farm and crop lands.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Администрации Волгоградской области, проект «Оптимизация регулирования весеннего паводка на основе
разработки высокоточного прогноза поверхностного стока талых вод в бассейне Волжско-Камского каскада водохранилищ, способствующего снижению отрицательного экологического влияния на Волго-Ахтубинскую пойму: экологические, социальные аспекты - улучшение условий жизни людей и животных» № 16-16-34001
Введение. Защита почв от эрозии - проблема сложная, и решаться она должна комплексно. В Правобережье Дона до 30 % пашни подвергается водной эрозии. В результате теряется гумус, ухудшаются водно-физические свойства и плодородие почв. Целью настоящей работы является научное обоснование разработки инновационного проекта агролесомелиоративного адаптивно-ландшафтного обустройства территории балочных водосборов. Исследования проводились на примере двух балочных водосборов (б. Крутой Лог и Каменная) Серафимовичского района Волгоградской области. Изучаемая территория относится к засушливому агроклиматическому району с гидротермическим коэффициентом 0,7-0,65. Основной особенностью климата является резкая его континентальность. Преобладают суховейные ветры юго-восточного и восточного направлений. Среднегодовое количество осадков 402 мм [10]. Территория района входит в состав Донской сухостепной провинции темно-каштановых и каштановых почв. Степная травянистая растительность встречается, главным образом, по склонам балок, древесно-кустарниковая представлена пойменными и балочными лесами.
Из общей площади сельскохозяйственных угодий водосборов под посевы отведено 2473 га, под сенокосы и пастбища - 815 га. В структуре пашни большую часть занимают пар, озимые и пропашные культуры, что способствует интенсивному развитию эрозионных процессов. Ярусное размещение сельскохозяйственных культур на склонах, когда в нижней более крутой его части размещается пар, а в верхней (пологой) озимые культуры при ливнях приводит к катастрофическому смыву на парах. При размещении в нижней части склона яровых культур (особенно при отвальной зяби), а в верхней - ози-
мых (стокообразующих культур) происходит катастрофический смыв на зяби. Применение агротехнических противоэрозионных приемов не позволяет снизить эрозию до допустимых пределов из-за недостаточной их эффективности [1].
Агролесомелиоративное обустройство территории балочных водосборов предусматривает разработку каждому земельному выделу своей программы развития в единой системе функционирования агроландшафта, которая обеспечит высокую продуктивность сельскохозяйственных земель при адаптивно-ландшафтном земледелии без нарушения их экологического состояния. Элементами такого земледелия являются: почвозащитная организация территории, оптимальная структура посевных площадей и севооборотов, система обработки почвы и почвозащитные технологии возделывания сельскохозяйственных культур, система лесо-, лугомелиоративных и гидротехнических мероприятий, система удобрений и защиты растений. Почвозащитная организация территории предусматривает выделение севооборотных массивов с учетом крутизны склона, эродированности почв, интенсивности современных процессов эрозии; выбор и разработку схем севооборотов; определение размеров полей и размещение их на территории; рациональное размещение лесных полос и других линейных рубежей, мест гидротехнических сооружений и способов улучшения суходольных лугов.
Материалы и методы. Адаптивно-ландшафтное обустройство территории водосборов должно базироваться на оценке противоэрозионной устойчивости агроландшафтов. Для характеристики подверженности поверхности эрозионным процессам необходимо определить текущий смыв почв в данных условиях сельскохозяйственного использования земель. Расчет осуществляется на основе разработанной Е.А. Гаршинёвым теории и созданных им математических моделей [5, 6], в основе которых лежат знания об эволюции эрозионных форм рельефа и условиях формирования эрозионно-гидрологического процесса. Им установлено, что все формы склонов могут быть описаны функцией [6]:
Н = (Нтах - Нть) / (1 + ехр (-а + bL)) + НтЬ (1)
где Н, Нтах, Нтт - текущая, максимальная (водораздела) и минимальная (подножия) отметки склона; L - длина (горизонтальное проложение) склона от водораздела; а и Ь - параметры крутизны и формы склона.
После получения характеристик форм склона расчет текущего смыва почвы определяют из выражения [6, 7]:
W= а[К]^(ф1Р2)п (2)
где а - коэффициент, учитывающий размерность и пропорциональность; [К] - произведение коэффициентов, учитывающих почвенные условия и эффективность агротехнических и прочих приёмов; Ь - слой стока; 8 = 0,95; ф1 = Ьсф/АР; ф = ехр(-ЬЬ); с=ехр(а); Р = АН • Рв = ДН[ 1 — Ятг„] = ДЯ/( 1 + сср), АН = Нтах — НтЫ; Рв = 1/(1 + сср) ; п, р, - параметры (п ~ 1-2, р ~ 0,5-2).
Использование этого уравнения позволяет также аналитически определять границы ландшафтных поясов (противоэрозионных фондов) и выполнять картографирование и районирование территории.
Параметры поверхностного стока, необходимые для расчета смыва, определяются по уравнению [2]:
У = Е(У. • Si)/Упэм, 1 1 1
где У - слой стока с сельскохозяйственных угодий, мм; У1 - слой стока с ьтого агрофона, мм; 81-площадь агрофонов, га; .Упэм - стокорегулирующий эффект от применения противоэрозионных мероприятий (лесомелиоративных, агротехнических и гидротехнических), мм.
При планировании комплекса противоэрозионных мероприятий необходимо исходить из того, что в ходе процессов рельефообразования, а также под воздействием природных и антропогенных факторов на водосборных бассейнах разного ранга и их склонах сложились разные почвенно-экологические условия. Учитывая это, была разработана классификация склоновых земель [7], согласно которой выделены в виде ландшафтных поясов приводораздельные и присетевые склоны, а также земли гидрографической сети. Для каждого фонда определяется свой характер использования и набор противоэрозионных мероприятий.
При определении характера использования земель учитывается снижение урожайности на почвах разной степени эродированности. В наибольшей степени реагируют на смытость почвы пропашные культуры, а меньше - многолетние травы. Важное значение в размещении сельскохозяйственных культур на склоне имеет знание их почвозащитной роли. Наиболее опасны в эрозионном отношении черный пар, отвальная зябь и пропашные культуры, поэтому их не следует размещать на смытых почвах, особенно сильно- и среднесмытых. На подверженных эрозии землях целесообразно выращивать культуры с высокой почвозащитной эффективностью (многолетние травы и культуры сплошного сева (зерновые, однолетние травы)) [4].
Результаты и обсуждение. При проектировании агролесомелиоративного адаптивно-ландшафтного обустройства балочных водосборов были проведены полевые изыскания с использованием плановой основы внутрихозяйственного землеустройства, почвенной и топографической карт масштаба 1:25000. Выполнены рекогносцировочные обследования сельскохозяйственных угодий, овражно-балочной сети и существующих лесонасаждений, агролесомелиоративное обследование площадей под проектируемые стокорегулирующие лесополосы, проведен сбор данных по природной и хозяйственной характеристике землепользования.
Результаты обследования водосборов показали, что рельеф их сложный. Базис эрозии составляет 40-50 м. К основному руслу балок примыкают ряд отвершков, на которых местами образовались современные размывы (овраги). Водосбор б. Каменная является верхним звеном большой балочной системы, впадающей в р. Чир. Водосбор б. Крутой Лог расположен в правобережье р. Цуцкан, поэтому склоны наиболее густо расчленены овражно-балочной сетью. Общая площадь водосборов балок 3288 га. Преобладающими почвами являются темно-каштановые глинистые и тяжелосуглинистые, местами встречаются южные черноземы [8]. Содержание гумуса в них колеблется от 2,7 % до 3,8 %. Под лесополосы и сплошное облесение отведено 177,3 га. В лесных полосах преобладают вяз обыкновенный и мелколистный, клен ясенелистный, ясень зеленый, груша лесная, клен татарский, лох узколистный, жимолость татарская, смородина золотистая, яблоня.
С целью осуществления противоэрозионной организации территории нами составлена карта крутизны склонов на основе обработки цифровой модели рельефа при помощи пакетов прикладных программ SASPlanet, Globel Mapper и Surfer 12 по методике В. Г. Юферева [9]. Крутизна склонов б. Каменная изменяется от 0° на водоразделе до 1,5°(местами 2-3о) в присетевой части (около бровки балки) и до 4-5° на ее берегах. Длина склонов колеблется от 0,5 до 1,45 км. Крутизна склонов б. Крутой Лог изменяется от 0° на водоразделе до 1,5° в присетевой части (около бровки балки) и до 4-5° на ее берегах. Длина склонов местами до 2,3 км, что приводит к интенсивному развитию на них эрозионных процессов.
Анализируя карту крутизны склонов, были выделены эрозионные фонды и рекомендовано следующее использование территории балочных водосборов (рисунок 1): земли на приводораздельных частях склонов должны использоваться в зернопаропро-пашных севооборотах с максимальным насыщением парами и пропашными культура-
ИЗВЕСТИЯ *
№ 2 (46) 2017
ми, присетевые части склонов отводиться под почвозащитные севообороты с многолетними травами. Такое соотношение культур определяет структуру посевных площадей (таблица 1).
Условные обозначения:
поля почвозащитного севооборота I, II, III, IV номера полей почвозащитного севооборота поля зернопаропропашного севооборота 1.1___4.3 номера рабочих участков
Рисунок 1 - Схема размещения полей зернопаропропашного и почвозащитного севооборотов
Таблица 1 - Схемы севооборотов и структура использования пашни
Севооборот Кол-во полей Структура использования пашни, %
чистые пары зерновые технические многолетние травы
Зернопаропропашной: 1. Чистый пар - 2. Озимые - 3. Яровые - 4. Подсолнечник 4 25 50 25 -
Почвозащитный: 1. Яровые с подсевом многолетних трав - 2 -5. Многолетние травы 4 - 25 - 75
Определение местоположения стокорегулирующих лесополос на местности и расчет расстояний между ними осуществляли по методике Е.А. Гаршинева [6, 7]. На топокарте по линиям тока был рассчитан смыв почвы и определены рубежи лесополос и расстояния между ними (рисунок 2).
Расчет расстояний между лесополосами проводился по формуле Е.А. Гаршинёва [5]:
Lмпi = (^ + и) < Lci < Lр (4),
где Ьда - длина отрезков склона, на каждом из которых текущий смыв достигает допустимой величины, I - порядковый номер лесной полосы и межполосного пространства (от водораздела), Ьь - суммарная ширина прилегающих к опушкам лесополосы поясов, где темпы почвообразования превышают темпы смыва, - расстояние между лесными полосами с учетом уменьшения дальности их ветроломного влияния на склонах, Ьр - расстояние между основными лесными полосами на участке с эрозией ниже допустимой величины.
Наши расчеты позволили определить рекомендованную для данных условий ширину межполосного пространства в пределах 200-350 м. Более редкое размещение рубежей не позволит зарегулировать сток и не обеспечит должного ветроломного эффекта, оптимизацию снегоотложения и получение максимального агрономического эффекта.
Лесополосы проектируются 2-3-рядные (прибалочные до 5 рядов) с шириной междурядий 3 м и расстоянием в ряду между растениями 1-1,5 м, обеспечивающие поглощение около 300-400 мм талых вод (10-15 мм полевого стока). В качестве главных пород использовались дуб черешчатый, робиния лжеакация, гледичия, ясень зеленый, вяз приземистый, отличающиеся быстрым ростом, высокой устойчивостью, относи-
71
***** *****
№ 2 (46), 2017
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
тельной долговечностью, хорошими аэродинамическими свойствами. Для улучшения снегоотложения вводятся низкорослые кустарники: айва японская, миндаль низкий, ма-гония падуболистная.
обозначения
проектируемые лесополосы существующие лесополосы
насаждения в гидрографической сети
Рисунок 2 - Проект размещения стокорегулирующих лесных полос
Местами лесополосы усиливаются гидротехническими сооружениями, которые представляют собой канавы глубиной не менее 1,5 м, шириной 0,8 м, сооружаемые в нижнем междурядье. Земляные валы высотой 0,5-0,6 м устраиваются в пределах нижней закрайки. На ложбинах высоту валов целесообразно увеличить до 1-1,5 м, канавы желательно делать прерывистыми с перемычками через 100-150 м.
Конструкции лесополос должны быть дифференцированы в зависимости от назначения, места расположения на склоне, крутизны склонов и др. [3].
Заключение. Осуществление научно-обоснованного инновационного проекта агролесомелиоративного адаптивно-ландшафтного обустройства территории, в котором разработана схема размещения стокорегулирующих лесополос, для каждой группы земель назначен характер использования, определены границы полей и севообороты в соответствии с дифференциацией рельефа и с учетом эродированности пашни и почвозащитной роли сельхозкультур, обеспечит полное зарегулирование стока, предотвращение эрозии почв и увеличение продуктивности сельскохозяйственных угодий.
Библиографический список
1. Барабанов, А.Т. Роль и место агролесомелиорации в адаптивно-ландшафтной системе земледелия [Текст] / А.Т. Барабанов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2015. - № 2(38). - С. 22-31.
2. Барабанов, А.Т. Закономерности формирования поверхностного стока талых вод, его прогноз и регулирование [Текст] / А.Т. Барабанов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2012. - № 1(33). - С. 65-68.
3. Барабанов, А.Т. Снегоотложение в системе стокорегулирующих лесополос [Текст] / А.Т. Барабанов, А.И. Узолин, А.В. Кулик // Агролесомелиорация в 21 веке: состояние, проблемы, перспективы, фундаментальные и прикладные исследования: матер. Междунар. науч.-практ. конф. мол. уч. и спец-ов, Волгоград, 26-28 октября 2015 г. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2015. - С. 28-31.
4. Ванин, Д.Е. Система земледелия Курской области [Текст] /Д.Е. Ванин и [др.]. -Курск: Курская правда, 1982. - 204 с.
5. Гаршинев, Е.А. Эрозионно-гидрологический процесс и лесомелиорация: экспериментальная оценка, расчет, проектирование [Текст] / Е.А. Гаршинев. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2002. - 220 с.
6. Гаршинев, Е.А. Эрозионно-гидрологический процесс и лесомелиорация: теория и модели [Текст] / Е.А. Гаршинев. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 1999. - 196 с.
7. Кочетов, И.С. Агролесомелиоративное адаптивно-ландшафтное обустройство водосборов [Текст] / И.С Кочетов и [др.]. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 1999. - 83 с.
8. Кошелев, А.В. Среднемасштабное цифровое картографирование агролесомелиориро-ванных темно-каштановых почв в эрозионных агроландшафтах Волгоградской области [Текст] / А.В. Кошелев // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2016. -№ 6(62). - С. 45-49.
9. Рулев, А.С. Геоинформационное картографирование и моделирование эрозионных ландшафтов [Текст] / А.С. Рулев, В.Г. Юферев, М.В. Юферев. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2015. - 149 с.
10. Сажин, А.Н. Погода и климат Волгоградской области [Текст] / А.Н. Сажин, К.Н. Кулик, Ю.И. Васильев. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2010. - 306 с.
Reference
1. Sazhin, A.N. Weather and climate of the Volgograd region [Text] / A.N. Sazhin, K.N. Kulik, Yu.I. Vasilyev. - Volgograd: VNIALMI, 2010. - 306 p.
2. Barabanov A.T. Agrosilviculture role and place in adaptive landscape agriculture [Text] / A.T. Barabanov // Proceedings of Nizhnevolzskiy agrouniversity complex: science and higher vocational education. - № 2(38). - PP. 22-31.
3. Garshinev, E.A. Erosive and hydrological process and forest melioration. Theory and models [Text] /E.A. Garshinev. - Volgograd: VNIALMI. - 1999. - 196 p.
4. Garshinev, E.A. Erosive and hydrological process and forest melioration. Experimental assessment, calculation, arrangement [Text] / E.A. Garshinev. - Volgograd: VNIALMI. - 2002. - 196 p.
5. Kochetov, I.S. Agroforestreclamation adaptive-landscape arrangement of watersheds [Text] / I.S Kochetov [et. al]. - Volgograd: VNIALMI, 1999. - 83 p.
6. Barabanov A.T. Regularities of surface melting waters runoff, its forecasting and regulation [Text] / A.T. Barabanov // Izvestia Orenburg State Agrarian University. - 2012. - № 1(33). - PP. 65-68.
7. Vanin, D.E. Farming system of the Kursk region [Text] / D.E. Vanin [et. al]. - Kursk: The Kursk Pravda, 1982. - 204 p.
8. Koshelev, A.V. Medium-scale digital mapping of agro-forestmeliorated dark-chestnut soils of eroded agricultural landscapes in Volgograd region / A.V. Koshelev // Izvestia Orenburg State Agrarian University. - 2016. - № 6(62). - PP. 45-49.
9. Rulev, A.S. Geoinformational mapping and model operation of erosive landscapes [Text] / A.S. Rulev, V.G. Yuferev, M.V. Yuferev. - Volgograd: VNIALMI, 2015. - 149 p.
10. Barabanov, A.T. Snow-accumulation in the system the runoff-regulating shelter belts [Text] / A.T. Barabanov, A.I. Uzolin, A.V. Kulik // Agroforest melioration in the 21st century: state, problems, prospects. Fundamental and applied research: proceedings of the Intern. scient.-pract. conf. of young scientists and specialists, Volgograd, October 26-28, 2015. - Volgograd: VNIALMI, 2015. - PP. 28-31.
E-mail: a.barabanov2011@yandex.ru
УДК 632.7:633.1
БИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛАСТИНЧАТОУСЫЕ (SCARABAEIDAE) ХЛЕБНОГО КУЗЬКА (ANISOPLIA AUSTRIACA (HERBST, 1783)) В АЗЕРБАЙДЖАНЕ
BIOECOLOGICAL FEATURES OF PLASTIC SCATTERING (SCARABAEIDAE) OF THE BREADTHEIN KUZKA (ANISOPLIA AUSTRIACA (HERBST, 1783)) IN AZERBAIJAN
А.Д. Ахмедов1, доктор технических наук, профессор Г.Е. Гахраманова2, энтомолог
1 2 A.D. Akhmedov , G.E. Gakhramanova
1Волгоградский государственный аграрный университет 2Институт Зоологии НАНА, г. Баку, Республика Азербайджан
1 Volgograd State Agrarian University 2Republic of Azerbaijan, Institute of Zoology of ANAS, Baku
В настоящее время потери сельскохозяйственной продукции от вредителей на некоторых зерновых культурах могут достигать половины урожая. Чтобы эффективно применять на полях средства защиты растений, необходимо точно знать видовой состав вредных насекомых, стадию их
