CC BY
35
УДК 631.617
10.18286/1816-4501 -2015-4-58-61
ОРГАНИЗАЦИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ КАК ФАКТОР ПРЕОДОЛЕНИЯ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЗАСУХИ
Захаров Александр Иванович, кандидат сельскохозяйственных наук, директор института
ФГБНУ «Ульяновский НИИСХ»
433315, Ульяновская область, Ульяновский район, п. Тимирязевский, ул. Институтская, д.19; тел.: 8(84254)3-41-32, e-mail: [email protected]
Ключевые слова: система земледелия, агроландшафт, противоэрозионный комплекс, сток талых вод, смыв почвы, урожайность.
В статье приведены результаты многолетних исследований, проведенных на территории противоэрозионного комплекса ФГУП «Новоникулинское», которые показали высокую эффективность внедренного комплекса в снижении водной эрозии на склоновых землях этого хозяйства и негативного влияния засухи.
Введение
В условиях Ульяновской области одновременно с засухами эрозионные процессы создают критическую агроэкологическую ситуацию в природопользовании, резко снижают стабильность зернового производства области [1]. Поэтому, придавая системам земледелия адаптивность и системный подход, необходимо тесно увязывать их с рельефом и ландшафтом местности, особенностями проявления засухи и эрозии почв. Этим требованиям отвечают адаптивно-ландшафтные системы земледелия, в которых во взаимодействии рационально используются не только пахотные земли, но и леса, луга, пастбища, защитные насаждения, мелиоративно-хозяйственные сооружения.
В лесостепи Поволжья, где третья часть годовых осадков выпадает зимой, расчет величины стока и его повторяемость имеет решающее значение в борьбе с водной эрозией, потому что смыв и размыв почвы, вынос питательных веществ в основном происходит в период снеготаяния. В Ульяновской области, по данным филиала института «Волгогипрозем», из общей площади 1,8 млн. га водной эрозии подвержено 570 тыс. га, а дефляции - 577 тыс. га, т.е. всего 1 млн. 147 тыс. га, или 67,7% от площади пашни [2].
Объекты и методы исследований
В связи с этим в 1968 году перед учеными Ульяновской ГОСХОС, ныне ФГБНУ
«Ульяновский НИИСХ», была поставлена задача разработать и внедрить для совхоза «Новоникулинский» (в настоящее время ФГУП «Новоникулинское»), где сельхозуго-дия наиболее сильно подвержены эрозионным процессам, противоэрозионный комплекс на всей земельной территории.
По степени эродированности это хозяйство является типичным для правобережья Ульяновской области и почвенно-климатической зоны Среднего Поволжья.
Противоэрозионный комплекс включает следующие элементы: правильную противоэрозионную организацию земельной территории, систему севооборотов, создание системы противоэрозионных лесных насаждений, почвозащитную обработку эродированных земель, укрепление вершин действующих оврагов гидротехническими сооружениями и водоотводящими валами.
В геоморфологическом отношении территория района, где расположено землепользование ФГУП «Новоникулинское», представляет собой часть Приволжской возвышенности с падением высот в северном направлении. В целом по рельефу район представляет пологоволнистую увалистую равнину.
Наиболее повышенные платообразные участки этих увалов с отметками высот 250 метров расположены вдоль южной и западной границ с Гослесфондом. Водораздельные увалы вытянуты в широтном
I
и северо-восточном направлении. Между увалами расположена густая сеть оврагов. Левобережная часть этих оврагов рассечена многочисленными отвержками и промоинами.
Климат района расположения землепользования ФГУП «Новоникулинское» умеренно-континентальный. Период с положительными среднемесячными температурами длится с апреля по октябрь. Продолжительность безморозного периода - 130 дней.
Среднегодовое количество осадков, выпадающих в районе исследований, составляет около 440 мм.
Устойчивый снежный покров образуется во второй и третьей декаде ноября и сохраняется в течение 131-146 дней. Наибольшей высоты снежный покров достигает в конце февраля - начале марта и составляет в среднем около 27 см. Запасы воды в снеге составляют 80-100 мм.
Земли ФГУП «Новоникулинское» представлены в основном черноземами, а также лесными почвами укороченного типа.
Результаты исследований
По своим свойствам и условиям залегания в зависимости от степени эродированное™ и пригодности для возделывания сельскохозяйственных культур все земли в ФГУП «Новоникулинское» были объединены в 7 групп:
1. Не подверженные эрозии площадью 2692 га. Эта группа объединяет в основном черноземы мощные и среднемощные, глинистого и суглинистого механического состава.
2. Потенциально предрасположенные к водной и ветровой эрозии. Их площадь составляет 3765 га. В эту категорию входят черноземы выщелоченные и типичные среднемощные и маломощные глинистого и среднесуглинистого механического состава.
3. Слабо эродированные на площади 3522 га. Сюда относятся по классификации Наумова земли, в которых содержание гумуса в пахотном слое уменьшилось на 30%, а мощность почвенного профиля в сравнении с эталоном - на 20%.
4. Средне эродированные земли пло-
щадью 2034 га. Сюда относятся маломощные черноземы глинистого и легкоглинистого механического состава, в которых содержание гумуса в пахотном слое уменьшилось на 30-60%, мощность почвенного профиля в сравнении с эталоном - на 20-40%.
5. Сильно эродированные земли занимают площадь 1231 га, в которых содержание гумуса в пахотном слое уменьшилось на 60-80%, а мощность почвенного профиля в сравнении с эталоном - на 40-60%.
6. Земли, непригодные для использования в почвозащитных севооборотах, составляют 396 га.
7. Овражно-балочный комплекс с общей площадью 559 га. В эту категорию входят действующие овраги и балки, а также земли, расположенные на крутых склонах.
За период с 1969 по 1975 гг. в ФГУП «Новоникулинское» проведено внутрихозяйственное устройство территории с учетом требований ландшафтного земледелия и ведения хозяйства.
Площадь противоэрозионных насаждений на полях предприятия составляет 350 га, или около 3% от всей его земельной территории.
Из них полезащитные -111 га, водорегулирующие - 134.6 га, овражно-балочные - 104.4 га. Установлено, что система лесных полос на 50-60 % сокращает силу ветра, в жаркие летние дни на 2,9-5,3° снижает температуру воздуха и почвы на глубине 10 см, увеличивает влажность почвы в метровом слое на 25,9-45,1 мм.
На склоновых землях водорегулирующие лесные полосы в сочетании с простейшими гидротехническими устройствами (земляными валами) уменьшают до 200 мм (2000 т воды с 1га) поверхностный сток талых вод с зяби и прекращают смыв почвы.
Все вершины действующих оврагов укреплены сложными и простейшими гидротехническими сооружениями. Заровнены почвогрунтом небольшие промоины и овраги общей протяженностью более 20 км. Сложными сооружениями типа лотков-быстротоков укреплено 10 вершин действующих оврагов. Они строились у оврагов с водосборными площадями более 40 га, с рых-
лым неустойчивым грунтом и перепадом у вершины более 5 м.
Устройством водозадерживающих земляных валов укреплено 12 вершин действующих оврагов.
Они устраивались на оврагах с водосборными площадями до 30 гектаров с таким расчетом, чтобы в период половодья задержать сток 10% обеспеченности. В расчете на многоводные годы у валов устраивались водообходы, через которые излишки воды сбрасываются в задернелую лощину.
По окончании строительных работ валы засевались многолетними травами. Водозадерживающие валы, построенные у вершин действующих оврагов в нижней части склона, не только приостановили дальнейший рост оврагов, но они практически задерживают весь сток талых вод с водосборов образовавшимся прудиком возле вала и превращают ее во внутрипочвенную влагу. На склоновых землях эффективность водозадерживающих валов подтверждается экспериментальными материалами проведенных нами исследований.
Так, в результате 45-летней эксплуатации земляного вала, построенного на пашне у вершины оврага на склоново-овражном типе агроландшафта, отложилось перед валом 860,4 тонн мелкозема. В результате этого прудок у вала за эти годы заилился на 34%. Проведенными исследованиями установлено, что ежегодный смыв почвы с водосбора в прудок составил 2,9 тонны с гектара. Описание почвенных разрезов на юго-восточном склоне с уклоном 2.0°, выполненных в приводораздельной части склона, середине склона и у основания земляного вала, показало, что мощность гумусового горизонта в середине склона составила 46 см, в то время как в приводораздельной части она равнялась 52 см, а у основания вала увеличилась до 125 см. В результате этого произошло естественное выполаживание склона [3, 4].
Многолетние исследования по изучению стока талых вод нашим институтом на территории противоэрозионного комплекса ФГУП «Новоникулинское» (1968-2011гг.) показали высокую эффективность внедренного комплекса противоэрозионных меропри-
ятий по снижению водной эрозии на склоновых землях этого хозяйства. Даже спустя 44 года эффективность этих противоэрозионных мероприятий остается на достаточно высоком уровне. Подтверждение этому - полученные результаты исследований по стоку талых вод на типичных и выщелоченных черноземах с зяби и уплотненной пашни.
Так, исследования по изучению стока талых вод с зяби и уплотненной пашни за период 1967-1975гг. (Ф.Д. Добрынин, К.И. Карпович, П.Т. Петров, А.М. Прокофьев) показали, что формирование стока на склоновых землях было на уровне слабой интенсивности (согласно шкале интенсивности стока по Г.П. Сурмачу). При этом сток и коэффициент стока с зяби в среднем за этот период составил, соответственно 9,3 мм и 0,09, а с уплотненной пашни 10,2 мм и 0,15.
Рассматривая интенсивность стока в разрезе каждого года нужно отметить, что из восьми лет наблюдении только в 1968 году интенсивность стока была на уровне умеренной величины. На зяби сток и коэффициент стока составил соответственно 39,2 мм и 0,27, на уплотненной пашне - 104,2 мм и 0,61. В остальные годы (1967,1969,1970,1971 гг.), интенсивность стока была слабой. В последующие годы - (1972,1973,1974,1975) сток с зяби вообще отсутствовал, а весь запас снеговой воды был полностью поглощен почвой.
Дальнейшие исследования по формированию весеннего стока были продолжены в 1995 году. Полученные нами данные стока с зяби и уплотненной пашни в среднем за 1995-1999 гг. практически были на уровне результатов, полученных исследователями в 1967-1975 гг.
По результатам исследований с 2000 по 2014 гг. сток талых вод в среднем за эти годы составил 3,91 мм, а коэффициент стока 0,04. При этом из 15 лет четыре года (2002, 2003, 2004, 2011гг.) сток отсутствовал. Три года (2001, 2009, 2014 гг.) интенсивность стока была очень слабой, а в остальные годы (2000, 2005, 2006, 2007, 2008, 2010 , 2012, 2013 гг.) - слабой.
В то же время нами были проведены исследования (1991-1994 гг.) по изучению
формированию стока талых вод и на склоновых землях без применения комплекса противоэрозионных мероприятий. Эти исследования показали явное преимущество разработанного и внедренного комплекса защитных мероприятий по снижению стока талых вод на склоновых землях по отношению к сельхозугодиям, где эти мероприятия не были проведены. В противоэрозионном комплексе сток талой воды с зяби снизился в 3,2-4,6 раза, а с уплотненной пашни - в 2,0 раза.
Анализ ранее составленных таблиц и карт на основе относительного сходства и различия по основным критериям позволил выделить поля с различной степенью однородности, сгруппированные в шесть типов агроландшафта: плакорно-равнинный, склоноволожбинный полевой, склоново-овражный, балочно-овражный контурно-мелиоративный, крутосклоновый лесо-луговой, пойменно-водоохранный. Было проведено внутрихозяйственное устройство территории с учетом требований ландшафтного земледелия и ведения хозяйства.
Все это положительно сказалось на экологической обстановке и гидрологическом режиме территории. В результате продуктивность сельскохозяйственных угодий возросла за этот период более чем на 40%. При этом урожайность зерновых увеличилась с 1,63 т/ га (1971-1975 гг.) до 2,16 т/га (2001-2003 гг.), в то время как в соседнем хозяйстве, где эти работы не проводились, она соответственно возросла с 1,81 до 1,88 т/га.
Одним из основных показателей функционирования комплекса служит и тот факт, что в условиях засухи 2010 года продуктивность сельхозугодий по ФГУП «Новоникулинское» была на 18,2 - 26,8% выше, чем в лучших хозяйствах, где не был внедрен аналогичный противоэрозионный комплекс.
В частности, урожайность зерновых и зернобобовых в среднем по ФГУП «Новоникулинское» составила в этот год 0,93 т/га, а в соседних хозяйствах - ООО «Свияжское» и СПК «Луч» - соответственно 0,76 т/га и 0,68 т/га. В
разрезе таких основных культур, как озимая и яровая пшеница продуктивность их по ФГУП «Новоникулинское» составила соответственно 0,98 и 0,71 т/га, в ООО «Свияжское» - 0,76 и 0,60 т/га и в СПК «Луч» - 0,68 и 0,60 т/га.
Выводы
Таким образом, в комплекс мероприятий по борьбе с водной эрозией и снижению негативных последствий засух должны входить: организационные, агротехнические, лесомелиоративные, водохозяйственные, гидротехнические мероприятия, технологическое переоснащение, проектирование новых систем земледелия и агротехнологий, внедрение научно обоснованных технологий, засухоустойчивых и адаптивных сортов.
Библиографический список
1. Шарипова, Р.Б. Климатическая составляющая урожаев зерновых культур по зонам Ульяновской области / Р.Б. Шарипова, М.М. Сабитов, А.В. Орлов // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - №3 (23). - 2013. - С. 34-36.
2. Адаптивно-ландшафтная система земледелия Ульяновской области. - Ульяновск, 2013. - 354 с.
3. Модель для автоматизированного проектирования и корректировки А/1СЗ в различных типах агроландшафта для условий лесостепи Поволжья (на примере ФГУП «Новоникулиское» Россельхозакадемии). -Ульяновск: Корпорация технологий продвижения, 2010. - 200 с.
4. Карпович, К.И. Базовые элементы адаптивно-ландшафтных систем земледелия в хозяйствах Ульяновской области. Двадцать девятое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов // К.И. Карпович, М.М. Сабитов, Р.В. Науме-тов / Научная конференция УлГПУ «Трешни-ковские чтения - 2014» (г. Ульяновск, 22-24 октября 2014 г.): Доклады и краткие сообщения. - Ульяновск: ФГБОУ ВПО «УлГПУ им. И.Н. Ульянова». 2014, - С. 27-30.
