CC BY
14
УДК 626.86:631.153
Особенности формирования агроэкологически однотипных территорий на осушаемых землях
Ю.И. МИТРОФАНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук
Всероссийский НИИ сельскохозяйственного использования мелиорированных земель
E-mail: vniimz@list.ru
Рассмотрены разные методы выделения агроэкологически однотипных территорий, особенности применения биоиндикационного и почвенно-ланд-шафтного методов оценки почвенного покрова на осушаемых землях, изложены основные положения агрофизического метода выделения переувлажняемых территорий.
Ключевые слова: осушаемые земли, почвенный покров, агроэкологичес-кая оценка почв, агроэкологически однотипные территории, биоиндикационный, почвенно-ландшафтный, агрофизический методы, технологический участок.
В северо-западной части Нечерноземной зоны многие проблемы в земледелии, в том числе имеющие отношение к организации севооборотов, связаны с состоянием почвенного покрова и, прежде всего, с его неоднородной пространственной структурой. Один из основных и трудно устраняемых факторов, формирующих почвенную пестроту и определяющих уровень контрастности почвенного покрова - водный режим. Осушение земель, направленное на выравнивание почвенного покрова по состоянию водного режима, полностью не снимает этих проблем. Разно переувлажняемые почвы после их осушения с применением существующих мелиоративных технологий чаще всего агроэкологи-чески однотипной территорией (АОТ) не становятся. Сохраняющаяся пос-2 ле осушения пространственная пес® трота почвенного покрова продолжаем ет оказывать влияние на процесс ис-z пользования осушенных территорий. ш С научно-практической точки зре-g ния осушаемые земли, сохраняющие ■з контрастную почвенную пестроту, s нуждаются в дифференцированном
§ использовании в адаптивных сево-о
T
оборотах, пространственно-организованных на уровне микроландшафтов. Разработка территориальной структуры таких севооборотов предусматривает агроэкологическую оценку и агропроизводственную группировку почв и формирование однородных в почвенно-экологичес-ком отношении производственных участков, севооборотных территорий и отдельных полей.
Существует несколько методов микрорайонирования сельскохозяйственных угодий и формирования АОТ, характеризующихся разными подходами к оценке почвенного покрова и выделению микроландшафтов [I, 2]. Основными являются геоботанический (биоиндикационный) и почвенно-ландшафтный.
Геоботанический метод (биоиндикационный) основан на индикационных возможностях и адаптивных реакциях растений на условия произрастания [I]. Этот метод позволяет по параметрам продуктивности растений-индикаторов устанавливать не только контрастность и сложность почвенного покрова и границы АОТ, но и определять пригодность той или иной территории для возделывания отдельных групп культур. Однако практическая значимость этого метода, по нашему мнению, несколько ограничена.
Во-первых, объективная идентификация разно увлажняемых земель по растениям-индикаторам возможна только в избыточно влажные годы, когда уровень проявления адаптивной реакции растений на переувлажнение позволяет дифференцировать структуру почвенного покрова по состоянию водного режима. В нормальные и засушливые годы получить достоверную информацию практически невозможно, так как индикационные различия по продуктивности растений проявляются плохо.
Во-вторых, культуры-индикаторы в полевых многопольных севооборотах занимают, как правило, только часть площади. Поэтому обследование всей севооборотной территории
биоиндикационным способом может растягиваться на длительное время - не на одну ротацию севооборотов. Кроме того, контрастно различающиеся по водному режиму почвы, как правило, имеют существенные различия по агрохимическим и агрофизическим параметрам почвенного плодородия. На принимаемые решения могут оказывать влияние погодные и гидротермические условия года, количество и характер распределения осадков, температурный режим и т.д. Все это также усложняет использование биоиндикационного метода в качестве основного для установления уровня контрастности почвенного покрова по состоянию водного режима.
Почвенно-ландшафтный метод выделения АОТ основан на агроэко-логической оценке земель, предполагающей учет почвенных, геоморфологических, литологических, гидрогеологических и других факторов, и на создании картографических материалов в виде почвенно-ландшаф-тных карт, отражающих пространственную дифференциацию почвенного покрова. В качестве первичных структурных землеоценочных единиц рассматриваются элементарные ареалы агроландшафта, характеризующиеся определенной структурой почвенного покрова, приуроченностью к элементу мезорельефа, типом микрорельефа, почвообразующими породами, геохимическими барьерами, микроклиматом, биоценозом [2]. На базе почвенно-ландшафтной карты разрабатывается карта агроэко-логических типов земель, являющаяся основой для проектирования адаптивно организованных севооборотов.
Однако почвенно-ландшафтный метод применительно к осушаемым землям не позволяет в полной мере отразить антропогенно создаваемую после осушения пестроту почвенного покрова по состоянию водного режима, которая не находится в прямой связи с геоморфологическими и литологическими особенностями структурных элементов агроланд-шафта. Сложность заключается в том, что на характер и интенсивность антропогенных изменений оказывает влияние множество трудно учитываемых факторов, в том числе уровень почвенно-гидрологической сложности объекта мелиорации, качество исполнения работ, связанных с проектированием, строительством, эксплуатационными мероприятиями. Определенные трудности в процесс
Enlieugiaaiea gaiee..p65 6 24.03.2013, 13:32
выделения АОТ на осушаемых землях вносит пространственно-временная динамичность почвенно-гидро-логической пестроты, связанная с влиянием погодных условий, физическим старением мелиоративных систем, заилением и заохриванием дрен, физической деградацией почв, различной скоростью и направленностью геохимических процессов, протекающих в ландшафтно-типологи-ческих образованиях под воздействием осушения и сельскохозяйственного использования. Кроме того, реальное состояние водного режима, а стало быть, и границы возможных технологических участков, могут зависеть и от агромелиоративных приемов, которые являются неотъемлемой частью проектов мелиорации на переувлажняемых землях, но не всегда применяются на практике. Безусловно, все это надо учитывать при формировании производственно-значимых АОТ на осушаемых землях.
Этот вывод основан на исследованиях, проведенных во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственного использования мелиорированных земель, на объекте «Губино» (Тверская область,198S-199S и 2010-2012 гг.). Полевой опыт был организован на участке, включающем пять почвенных вариантов, различающихся состоянием водного режима. Плодосменный севооборот был развернут в пространстве на дерново-подзолистых легкосуглинистых и супесчаных почвах: автоморфных, неосушаемых глееватых (переувлажняемые), осушаемых закрытым дренажем сла-бооглееных, глееватых и глеевых. На осушаемых почвах в схему опыта было включено мелиоративное рыхление на глубину S0-60 см.
Было установлено, что под влиянием осушения контрастность почв полугидроморфного ряда по состоянию водного режима только понижается, но не устраняется полностью. Осушение смещало почвы полугид-роморфного ряда по уровню продуктивности плодосменного севооборота только на один порядок (глеевые почвы по продуктивности выходили на уровень глееватых, а глееватые -слабоогленных). Мелиоративное рыхление было наиболее эффективным на глеевых и глееватых почвах. Приблизив весь блок осушаемых почв по их продуктивности к автоморф-ным, мелиоративное рыхление создало условия для включения разно-оглееных почв в одну технологичес-
кую группу по состоянию водного режима.
Перспективным методом выявления почвенного разнообразия, наличия в структуре почвенного покрова переувлажняемых участков и массивов, корректировки и расшифровки контуров, определения границ АОТ, в том числе при разработке почвен-но-ландшафтных карт, является фотосъемка осушаемых территорий с последующей дешифровкой полученных материалов. При правильно выбранном времени проведения фотосъемок на снимках хорошо видна неоднородность почвенного покрова, просматриваются границы участков, отличающихся водно-воздушным режимом, расположение основных элементов мелиоративных систем и их неисправности. По аэрофотоснимкам можно определять конфигурацию, положение и формы микрорельефа (западин, ложбин и т.д.), границы структурных элементов и другие геоморфологические элементы [2, 3]. Такие съемки лучше всего делать весной по фону зяблевой вспашки при наступлении физической спелости почвы и влажности разрыва капилляров на ключевых участках. Период времени, когда по фотоснимку можно выделить АОТ, хорошо различающиеся по состоянию водного режима, достаточно короткий, и важно его не пропустить. Во влажные годы хорошие результаты могут дать аэрофотоснимки посевов культур-индикаторов, сделанные в период их вегетации и во время проведения уборочных работ.
Сложным вопросом является идентификация реальных структур почвенного покрова в полевых условиях и установление производственно-значимых границ АОТ на местности. Здесь важное значение может иметь агрофизический (полевой) подход к определению состояния осушаемых земель по водному режиму, основанный на различиях в сроках наступления физической спелости почвы весной у контрастных по водному режиму территорий. При оценке степени отрегулированности водного режима этим методом выделяются ключевые (эталонные) участки. Ими могут быть наиболее сухие участки пашни с автоморфны-ми или хорошо дренированными осушаемыми почвами, на которых время наступления физической спелости весной позволяет проводить подготовку почвы и посев ранних яровых культур в лучшие агротехнические сроки. Участки, где физичес-
кая спелость почвы наступает на 3-5 сут. позже, чем на эталонных участках, как правило, нуждаются в самостоятельном режиме обработки и использования.
Выделение участков с физически спелой почвой можно проводить разными способами: маршрутным, с определением физической спелости органолептически или с применением почвообрабатывающей техники, а также путем выборочного проведения ранневесенних механических обработок почвы. Обследование территории начинается при наступлении физической спелости почвы на эталонном участке. При использовании метода выборочной механической обработки почвы (культивация по фону зяби, весновспашка) обрабатывается только площадь с физически спелой почвой. Это позволяет определить границы эталонного участка. Через 3-5 дн. проводится обработка той части территории, где почва за прошедшие дни также достигла физической спелости. После второго этапа обработки определяют границы участков, которые по состоянию водного режима и условиям проведения механических обработок можно признать АОТ. При маршрутном способе обследования с применением почвообрабатывающих орудий (плуги, культиваторы) намечаются маршруты движения почвообрабатывающих агрегатов, делаются пробные проходы техники и по результатам визуальной оценки качества обработки и физического состояния почвы (рыхление, крошение, наличие колеи, внешний вид пласта при вспашке и т.д.) определяют границы и площади участков, контрастно различающихся по состоянию водного режима. Маршрутные проходы почвообрабатывающей техники делают через 3-5 дн. после наступления физической спелости почвы на ключевых участках. Время наступления физической спелости почвы в этом случае устанавливают органо-лептически. При использовании плуга границы почвенных ареалов, различающихся по водному режиму, хорошо видны по качеству вспашки и крошению почвенных пластов. Достоинство агрофизического метода - " простота и надежность, возможность | проведения работ по определению § границ между контрастными по вод- | ному режиму территориями специа- ^ листами сельскохозяйственных пред- 2 приятий практически ежегодно. й
Оценка разных методов выделе- р
ния микроландшафтов на осушае- 2
со
ЕпиёидТаагёа 5а!ёе..р65 7 24.03.2013, 13:32
мых землях была проведена на указанном выше объекте «Губино». В ландшафтно-географическом отношении опытный участок представляет собой подурочище северо-восточного склона отрога Тверской конечно-моренной гряды и состоит из трех крупных фаций: автономно-элювиальной (верхняя часть склона), трансэлювиальной (середина) и трансаккумулятивной (нижняя часть склона и борт межхолмной депрессии). На первом этапе по результатам почвенного обследования была составлена подробная почвенная карта опытного участка. По структуре почвенного покрова (СПП) и по степени проявления признаков гидро-морфизма участок был разделен на три крупные агропроизводственные группы: слабооглеенные почвы (расположенные в верхней части склона), глееватые(в средней)и глеевые (в нижней), каждая из которых была признана за АОТ. Территориально агропроизводственные группы почв довольно хорошо совпадают с лан-дшафтно-географическими выдела-ми. При этом следует учитывать, что почвенные границы достаточно условны, так как не имеют четко выраженной разделительной линии. На стыке двух АОТ, относящихся к разным агроэкологическим видам земель, существует переходная зона, что создает определенные трудности при установлении производственно значимых границ технологических участков почвенно-ландшафтным способом [4, 5].
На втором этапе оценка водно-физического состояния опытного участка проводилась биоиндикационным методом. Для этого на каждой выделенной группе почв был заложен плодосменный севооборот. На всех почвенных вариантах сельскохозяйственные культуры (зерновые, картофель, лен, клевер, однолетние травы) выращивались по единой технологии. Исследования по оценке продуктивности культур плодосменного севооборота на выделенных почвенно-ландшафтным методом технологических участках (АОТ) показали, что в многоводные годы биоиндикационный метод с исполь-$2 зованием сканирующих культур поз-8 воляет определять реальные грани-го цы АОТ, буферные зоны и агроэко-Ш логический потенциал почвенного а> покрова. По реакции на ухудшающи-^ еся почвенно-гидрологические усло-
ч вия культуры в порядке убывания ф
ч образуют следующий ряд: картофель, § ячмень и горохоовсяная смесь, овес, т
V
озимая рожь, многолетние травы. В отношении почвенно-гидрологичес-ких условий в качестве сканирующих культур целесообразно использовать ячмень и картофель.
Наблюдения за сроками наступления физической спелости и временем проведения полевых работ показали, что выделенные агроэко-логические участки по этим критериям также имеют значимые различия. В варианте с преобладанием глеевых почв сроки начала полевых работ весной (физическая спелость почвы) в среднем наступали на 5 дн. позже, чем в вариантах с глееваты-ми почвами, и на 10 дн. - по сравнению со слабооглеенными. В отдельные годы большие различия между выделенными участками проявлялись в период уборки урожая. В одном из таких лет на участке со сла-бооглеенными почвами картофель по условиям увлажнения можно было убирать комбайнами, с глее-ватыми почвами - при помощи картофелекопалок, а с глеевыми почвами - только вручную. Уборка урожая комбайнами или с применением копалок на участке с глеевой почвой из-за высокой влажности и низкой несущей ее способности была невозможна.
Проведенный анализ позволяет сделать заключение, что на осушаемых землях основной метод формирования АОТ - почвенно-ландшаф-тный - целесообразно применять в комплексе с агрофизическим и биоиндикационным методами. Агрофизический метод необходим для идентификации реальных структур почвенного покрова в полевых условиях, установления производственно-значимых границ АОТ на местности по состоянию водного режима, выявления пространственно-временных изменений в водном режиме почв под воздействием осушения, физического износа мелиоративных систем, агромелиоративных приемов и других факторов. В избыточно-влажные годы границы технологических участков, сформированных почвенно-ландшафтным и агрофизическим методами, следует уточнять биоиндикационным способом.
Правильно сформированные агро-экологически однородные по водному режиму технологические участки являются основной территориальной единицей при организации адаптивных севооборотов на осушаемых землях со сложной структурой почвенного покрова.
Литература
1. Жученко A.A. Агроэкологическое макро- и микрорайонирование сельхозугодий: теория и практика//Вестник РАСХН, 1992. - № 5. - С. 27-31.
2. Кирюшин В.И., Иванов А.Л. Агро-экологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехноло-гий. - М.: Росинформагротех, 2005. -С. 170-309.
3. Монахов А.К. Детальное картирование по аэроснимкам избыточно увлажненных почв. Осушение закрытым дренажем земель Калининской области. - М.: Московский рабочий, 1981. - С. 139-142.
4. Митрофанов Ю.И. Возможности ландшафтного земледелия на осушаемых почвах//Мелиорация и водное хозяйство, 1996. - № 4. - С. 20-22.
5. Иванов Д.А., Митрофанов Ю.И., Пугачева Л.В., Рублюк М.В. Способы микрорайонирования сельскохозяйственных угодий//Вестник РАСХН, 1997. -№ 6. - С. 54-56.
Статья поступила в редакцию 19.04.2012
Features of formation of the agroecological areas of the same type on drained lands
Yu.l. Mitrofanov
Different methods of allocation of the agroecological areas of the same type, peculiarities of bioindication and soil-landscape methods of soil cover assessment on drained lands are studied. The main provisions of the agrophysical method of allocation wetlands are presented.
Keywords: drained land, soil cover, agroecological assessment of soil, agroecological areas of the same type, bioindication, soil-landscape, agrophysical method, technological section.
Eniieügiäaieä gaiee..p65 8 24.03.2013, 13:32
