CC BY
69
УДК 631.51:912.43
обобщенный показатель деградации почвы как фактор формирования системы ее обработки
Ю.А. КУЗЫЧЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии E- mail: sniish@mail.ru
Резюме. В статье приводятся результаты расчетов обобщенного показателя деградации почв края на основе выбора следующих критериальных факторов: солонцеватость, засоленность, водная эрозия, дефляция и переувлажнение, оценку которых по площади, подверженной тому или иному виду деградации, проводили по каждому району обследований. Границы обобщенного показателя деградации почв D при различных уровнях желательности рассчитывали с использованием метода группировки отдельных ее показателей и выделением численных значений областей с умеренной, средней и высокой степенью деградации. Карта-схема деградации почвы, построенная на основе сравнения критериального D и фактического значений обобщенного показателя D1 для каждого района обследований, дает представление о зональной распространенности деградационных процессов, в численном выражении, составляющих по площади края: умеренная - 27 %, средняя - 29%, высокая - 44 %. Полученные результаты могут служить основанием для выбора тактических подходов при формировании систем основной обработки почвы, ориентированных прежде всего на применение безотвальных разноглубинных способов основной обработки почвы в районах с высокой степенью деградационных процессов, безотвальных и мелких - в зонах со средней степенью деградации, использование отвальных в сочетании с мелкими безотвальными обработками в зонах с умеренным проявлением деградационных процессов. Ключевые слова: деградация почвы, система обработки почвы
В современном сельскохозяйственном производстве переход к новым системам обработки почвы, обеспечивающим снижение энергоемкости производства и повышение плодородия почвы, особенно актуален и связан, в том числе с развитием деградационных процессов различного характера, которые провоцируют не только значительное снижением плодородия, но и ухудшение основных показателей, определяющих генетический тип почвы. Поэтомутребуются новые методические подходы к вопросам освоения той или иной системы обработки почвы, учитывающей факторы деградации почвенного покрова и обеспечивающей снижение или полное устранение деградационных процессов [1].
Цель наших исследований - разработка предложений по использованию тех или иных систем основной обработки почвы в различных зонах Ставропольского края (по районам обследования) на основании расчета обобщенного критерия, характеризующего степень де-градационного поражения почвенного покрова.
Условия, материалы и методы. Алгоритм решения комплекса задач исследований заключался в следующем: оценивается площадь пашни в определенном районе обследования, подверженная тому или иному виду деградации (%);
для каждого из факторов деградации определяются границы по степени их проявления (умеренная, средняя, высокая) на основании расчетов методом группировки;
проводится расчет диапазонов эталонного обобщенного критерия (D) для оценки степени деградации и расчет обобщенного показателя степени деградации по каждому району обследований (D1); осуществляется их срав-
нительный анализ и строится карта-схема дифференциации районов обследования, различающихся по степени развития деградационных процессов, на основании обобщенного критерия ^);
даются рекомендации по выбору той или иной системы обработки почвы в зависимости от степени развития деградационных процессов.
Для выделения групп площадей районов обследования с относительно умеренной, средней и высокой степенью деградационных процессов, использовали информации по площадям пашни, подвергнутым тому или иному виду деградации в каждом из районов Ставропольского края, полученную и обобщенную Л.И. Желнаковой [2, 3].
Таблица 1. значения коэффициентов а0, а1 и а2 для различных показателей
Показатель у, Коэффициент
ао а1 а2
Уі
У2
Уз
у±.
2,2626
2,2814
2,3914
2,2315
- 0,0472
- 0,0854
- 0,1079 -0,3563
-7Е-05
- 0,0003
- 0,0004 -0,0047
Для расчета эталонного обобщенного показателя деградации и показателя по районам обследования использовали критериальный метод, основанный на выборе таких показателей, как солонцеватость и засоленность - у1, водная эрозия - у2, дефляция - у3, переувлажнение (увлажнение выше НПВ) - у4.
Промежуточные расчеты выполнены по методике, предложенной в работе [4], с вычислением желательности отдельного показателя и их весомости на основании экспертной оценки.
Обобщенный показатель оценки деградационных процессов D определяли как среднее геометрическое желательности отдельных показателей:
<2
(1)
4 показа-
.н к3.Н кА
и3 4 >
где d1 ... d4 - значение желательности 1 теля; к1 ... к4 - весомость (важность) 1 ... 4 показателя; п = 4 - число показателей.
Желательность отдельных показателей di определяли по уравнению:
с/, =ехр [-ехр(-у')], (2)
где у - безразмерные кодированные значения натуральных показателей у, определяемые по формуле полинома 2-го порядка:
Уі =а0+а1У/+а2У/2-
(З)
Коэффициенты уравнения (3) а0, а1 и а2 (табл. 1) рассчитывали по трем базовым точкам, соответствующим желательностям di равным 0,37, 0,63 и 0,8. Для этого уравнение
Таблица 2. Границы обобщенного показателя деградации почв й при различных уровнях желательности
Вид деградации Обозна- Желательность (d)
чение 0,8 1 0,63 1 0,37
Солонцеватость и засоленность, % у, 15,8 30,3 44,9
Водная эрозия, % у2 8,9 16,8 24,7
Дефляция, % У3 8,0 14,2 20,4
Переувлажнение,% у 4 2,0 3,9 5,8
Обобщенный показатель (D) 0,9457 0,8909 0,7799
Таблица 3. Фактический обобщенный показатель й1 деградации почвы по районам обследования
Район обследо- ваний Солонцева-тость и засоление УМ. Водная эрозия У/й2 Дефляция У/*3 Переувлажнение почвы У/й
1 75,6/0,0041 0,5/0,8989 25,7/0,1484 2,3/0,7790 0,4310
2 48,0/0,3077 2,9/0,8771 22,1/0,2989 8,9/0,0244 0,7663
3 87,8/1,29Е-05 1/0,8947 21,1/0,3446 0,1/0,8947 0,1983
4 74,6/0,0055 43,5/0,0006 4,7/0,8579 0,6/0,8753 0,3376
5 1,1/0,8962 2/0,8857 -/0,9126 0,1/0,8947 0,9746
6 0,1/0,9007 0,2/0,9013 6,5/0,8289 0,7/0,8710 0,9726
7 71,4/0,0132 12,3/0,7367 5,0/0,8534 0,2/0,8911 0,5343
8 6,0/0,8707 8,3/0,8091 4,1/0,8664 1,4/0,8366 0,9614
9 14,7/0,8094 7,9/0,8152 8,2/0,7964 2,9/0,7306 0,9466
10 24,8/0,7045 1,3/0,8921 1,8/0,8947 1,7/0,8192 0,9378
11 2,8/0,8879 25,7/0,3268 9,7/0,7629 0,4/0,8835 0,9161
12 20,8/0,7510 16,1/0,6462 8,6/0,7879 0,7/0,8710 0,9275
13 25,40,6969 8,4/0,8075 31,7/0,0152 0,1/0,8947 0,8090
14 5,8/0,8718 9,1/0,7963 6,4/0,8306 5,4/0,4303 0,9483
15 37,9/0,5023 10,8/0,7664 29,4/0,0457 0,2/0,8911 0,7995
16 57,3/0,1412 33,2/0,0887 28,7/0,0599 14,3/1,26Е-20 0,2694
17 74,1/0,0064 23,4/0,4115 14,5/0,6214 7,2/0,1684 0,4375
18 111,3/2,68Е-21 37,9/0,0183 1,3/0,9000 2,4/0,7515 0,0008
19 63,1/0,0670 36,4/0,0333 5,5/0,8456 7,2/0,1684 0,5446
20 19,7/0,7626 16,1/0,6462 14,0/0,6387 1,9/0,8066 0,9216
21 23,1/0,7251 2,6/0,8800 7,3/0,8142 2,0/0,8000 0,9376
22 16,6/0,7927 10,0/0,7809 4,0/0,8678 6,9/0,2081 0,9239
23 0,7/0,8980 13,4/0,7128 7,7/0,8065 0,3/0,8873 0,9579
24 11,9/0,8316 14,0/0,6990 2,0/0,8925 2,4/0,7715 0,9474
25 0,4/0,8994 1,4/0,8912 12,5/0,6871 0,4/0,8835 0,9639
26 11,0/0,8383 45,8/6,9Е-05 1,3/0,9800 24,9/-1,3Е-25 0,5040
(2) решали относительно у далее получали уравнения апроксимации, используя натуральные величины факторов деградации, полученные методом группировки.
Весомость показателей, определенная методом экспертной оценки [6] составила: к1 = 0,56; к2 = 0,19; к = 0.13; к4 = 0,06.
По результатам расчетов (табл. 2) было принято условие, что при значении обобщенного показателя D более 0,9457 можно говорить об умеренной степени деградаци-онных процессов, районы со значениями, находящимися в пределах 0, 9457..Д7799, характеризуются средней степенью деградации, а менее 0,7799 - высокой степенью.
Результаты и обсуждение. На основании расчетов и сравнения значений показателей D и D1 (табл. 3) была построена ситуационная карта-схема развития процессов деградации в крае с выделением зон умеренной, средней и высокой степени развития деградационных процессов (см. рисунок).
Она выполнена на основании расчетных данных с учетом преобладающих факторов деградации с нанесением контуров административных районов края. Анализ карты-схемы позволяет сделать вывод о том, что 44 % площади края подвержены деградаци-онным процессам в высокой степени, 29 % - в средней и 27 % - в умеренной.
При формировании систем основной обработки почвы для различных зон деградации почвы за рабочую гипотезу было принято положение о том, что ориентационными аспектами применения безотвального рыхления на обычную и большую глубину служат следующие: необходимость обработки солонцов на глубину до 40 см, внедрение безотвальных обработок в зонах интенсивного проявления водной и ветровой эрозии, наличие склоновых участков с обработкой поперек склона и в направлении горизонталей, малая глубина плодородного слоя, периодическое чизе-левание на глубину до 40. 45 см для устранения глубинного остаточного уплотнения от прохода сельхозтехники.
Исследования, проведенные в зоне слабого и умеренного проявления деградаци-онных почвенных процессов, показали равнозначность применения как отвальной вспашки, так и безотвального рыхления при примерно равном уровне зерновой продуктивности озимой пшеницы по черному пару соответственно 43,5 и 43,3 ц/га [5] и более высокой урожайности подсолнечника (на 1,5 ц/га) при глубокой безотвальной обработке (до 40 см), в сравнении с отвальной вспашкой на 20.22 см [6].
Наблюдения за динамикой эродируемости поверхности почвы в паровом поле, проведенные в восточной остро-засушливой зоне края с высокой степенью раз-
Рисунок. Карта-схема деградации почв края по обобщенному критерию Рг Степень
деградации почв края по обобщенному показателю Р: |___- > 0,9457 - умеренная; |_
0,9457...0,7799 - средняя; - < 0,7799 - высокая;- - граница административного
района; 1 ...26 - номер района обследования.
13
Таблица 4. Система основной обработки почвы на полях в различной степени подверженных процессам деградации
Степень деградации почвы по зонам
Локальная часть зоны
Преобладающая система основной обработки по чвы
Альтенативная система обработки
Умеренная центральная отвальная под чистые и за-
(D > нятые пары
0,9457)
безотвальная под пары, мелкая безотвальная комбинированным агрегатом (до 16 см) в острозасушливый период
южная и юго- отвальная под пары, зерно- комбинированная безот-восточная бобовые, глубокое чизеле- вальная под пары вание под подсолнечник Средняя р центральная комбинированная безотваль-мелкая безотвальная, глу-=0,9457. северо- ная разноглубинная с перио- бокая безотвальная под
0,7799) Высокая (D < 0,7799)
западная
восточная*
дической отвальной безотвальная на 20.
юго-западная
безотвальное чизелевание ________до 40.45 см
подсолнечник .22 см мелкая безотвальная на 14.16 см комбинированным агрегатом в острозасушливые периоды
* отвальная обработка раннего пара на 20...22 см на почвах легкого мехсостав
По результатам проведенного анализа были разработаны рекомендации по внедрению определенных систем обработки почвы в зависимости от степени ее деградации по зонам (табл. 4).
Выводы. В районах с относительно умеренным развитием деградационных почвенных процессов, рекомендуется применение в основном чередующихся отвальных обработок с мелкими безотвальными под отдельные культуры севооборота и с фрагментарным подключением безотвальных обработок на обычную глубину.
В зонах со средней степенью развития деградаци-
вития деградационных процессов [7], свидетельствуют, что эродируемость перед посевом озимой пшеницы при безотвальном рыхлении на глубину 20.22 см составила 53,1 г, а при отвальной вспашке 109 г (разница 51 %), при этом урожайность культуры была равна соответственно 26,6 и 25,7 ц/га.
Исследования, проведенные в юго-западной части края, на почвах в высокой степени подверженных деградации вследствие развития различных видов засоления и водной эрозии показали, что при безотвальном глубоком рыхлении чизелем под черный пар и подсолнечник, содержание эрозионоопасных частиц (менее 1 мм) снижается, по сравнению с отвальной вспашкой на 20.22 см, в среднем на 23 %, а водопрочных частиц (менее 0,25 мм) - в среднем на 25 %. При этом урожайность озимой пшеницы составила соответственно 29,1 и 29,0 ц/га, а подсолнечника была выше при глубоком безотвальном рыхлении на 2,2 ц/га [8].
онных факторов, предлагается дифференцированное применение безотвального рыхления на обычную глубину в чередовании с мелкими безотвальными обработками с периодической (раз в 3 года) отвальной обработкой и безотвальное рыхление на большую глубину (до 40 см) под подсолнечник.
В восточных районах края, где площади пашни в высокой степени подвержены деградации вследствие дефляционных процессов, необходимо использовать безотвальную обработку на обычную глубину с дифференцированным применением мелкой поверхностной обработки комбинированными агрегатами в острозасушливые периоды. Почвы юго-западных районов края в высокой степени подверженные деградации, вследствие развития различных видов засоления, должны подвергаться углубленной (стойка СибИМЭ до 30 см) или глубокой безотвальной обработке (чизелевание до 40.45 см).
Литература.
1. Кузыченко Ю.А., Федотов А.А. Выбор способов основной обработки для различных типов почв с целью повышения рентабельности производства растениеводческой продукции. Михайловск: СНИИСХ, 2012. - 30 с.
2. Абалдов А.Н., Желнакова Л.И. Оптимизация соотношения сельскохозяйственных угодий, обеспечивающих экологическую безопасность производства сельскохозяйственной продукции. Михайловск: СНИИСХ, 2006. - 32 с.
3. Желнакова Л.И., Антонов С.А. Методическое пособие по корректировке систем земледелия в связи с региональным изменением климата. Михайловск: СНИИСХ, 2011. - 50 с.
4. Сохт К.А., Кириченко А.К. Применение метода обобщенного показателя качества при выборе технологической схемы сельскохозяйственных машин//Механизация производства зерна в Краснодарском крае: Сб. науч. тр. КНИИСХ. - Краснодар, 1979. - Вып. 18. - С. 108 - 113.
5. Адаптивные ресурсосберегающие технологии обработки почвы в севооборотах степной зоны Северного Кавказа : рекомендации / СНИИСХ. - Михайловск, 2006. - 36 с.
6. Кузыченко Ю.А. Опыт внедрения ресурсосберегающих технологий на темно - каштановых почвах Центрального Предкавказья // Известия Оренбургского ГАУ. - 2011. - №2. - С.28 - 30.
7. Желнакова Л. И. Оптимизация использования почвенно - климатических ресурсов Центрального Предкавказья для производства зерна озимой пшеницы с помощью чистых паров. Ставрополь, 1992. - 25 с.
8. Кузыченко, Ю. А. Опыт внедрения ресурсосберегающих систем основной обработки почвы на солонцеватых черноземах Ставропольского края// Тр. / КубГАУ. - 2012. - №4. - С. 14 - 15.
COMPOSiTE INDEX OF SOiL DEGRADATION AS A FACTOR OF FORMATiON iTS PROCESSiNG SYSTEM J.A. Kuzychenko
Summary. The paper presents the results of calculation of the composite index of soil degradation in the region on the basis of the selection of the following criterion factors: alkalinity and salinity, water erosion, deflation and water logging, the assessment of which, according to the area prone to a particular type of degradation, was carried out for each survey area. The boundaries of the composite index of soil degradation D at different levels of desirability was calculated using the method of grouping the individual performance of its allocation of numerical values of the area with mild, moderate and high degree of degradation. A schematic map of soil degradation, built on the basis of the comparison of criterion D1 for each survey area gives an idea of the zonal abundance of degradation process which in numerical terms are as follows according to the area of the region: moderate - 27%, average - 29%, high - 44%. The results are the basis for the selection of tactical approaches to the formation of primary tillage systems, focusing chiefly on the use of subsurface different-depth primary tillage methods in areas with a high degree of degradation processes, subsurface and shallow processing techniques in areas with an average degree of degradation, the use of dump in combination with subsurface treatments in areas with moderate occurrence of the soil degradation processes.
Key words: soil degradation, soil processing system.
