Научная статья на тему 'ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВОДОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ ЛЕСНОЙ ПОЛОСЫ НА ВПИТЫВАЮЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ'

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВОДОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ ЛЕСНОЙ ПОЛОСЫ НА ВПИТЫВАЮЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
47
44
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЧЕРНОЗЁМ ТИПИЧНЫЙ / ВПИТЫВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ / МЕТОД ДОЖДЕВАНИЯ / ДОЖДЕВАЛЬНАЯ УСТАНОВКА / ВОДОРЕГУЛИРУЮЩИЕ ЛЕСНЫЕ ПОЛОСЫ / МНОГОЛЕТНИЙ ПОЛЕВОЙ ОПЫТ / КУРСКАЯ ОБЛАСТЬ / TYPICAL CHERNOZEM / SOIL ABSORPTION CAPACITY / SPRINKLING METHOD / SPRINKLER / WATER-REGULATING FOREST BELT / LONG-TERM FIELD EXPERIMENT / KURSK REGION

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Сухановский Ю.П., Прущик А.В., Вытовтов В.А., Титов А.Г.

Исследования с целью изучения влияния водорегулирующей лесной полосы на впитывающую способность почвы проводили на склоне западной экспозиции в полевом опыте по контурно-мелиоративному земледелию, заложенном на площади 146 га в 1982 г. в Курской области. Почва опытного участка - чернозём типичный среднемощный тяжелосуглинистый. Впитывающую способность определяли методом дождевания с использованием портативной дождевальной установки. Монолиты для дождевания отбирали в конце второй декады апреля с использованием металлических цилиндров высотой 0,203±0,002м и площадью 0,049±0,001 м2 на удалении 10,50 и 108 м выше и ниже по склону от лесной полосы, имевшей протяженность 194 м. Дождевание проводили в лабораторных условиях. Определяли плотность и влажность почвы, интенсивность дождя и количество воды, стекающей с поверхности. Результаты статистического анализа данных для всех расстояний удаленности от лесной полосы свидетельствуют о том, что величины плотности почвы (1,20±0,05 г/см3) и её влажности (24,4±0,9 %) варьируют в пределах погрешности 4 %, впитывающая способность почвы (0,71±0,13 мм/мин) в пределах погрешности 18 %. Лесная полоса не оказывает влияния на эти факторы. Для установления количественных зависимостей величин этих показателей от расстояния до лесной полосы необходимы более точные методы измерений. В качестве примера применения результатов исследований для естественных дождей проведен расчёт слоя поверхностного стока при выпадении на почву экстремального дождя.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Сухановский Ю.П., Прущик А.В., Вытовтов В.А., Титов А.Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE EFFECT OF A WATER-REGULATING FOREST BELT ON THE SOIL ABSORPTION CAPACITY

The work examined the influence of a water-regulating forest belt on the absorption capacity of the soil. The research was carried out on the slope of the western exposition in a field experiment on contour-reclamation agriculture, laid down on an area of146hectares in 1982in the Kurskregion. The soil of the test plot is typical medium-thick heavy loamy chernozem. A sprinkling method using a portable sprinkler was used to determine soil absorption capacity. Monoliths for sprinkling were selected at the end of the second decade of April using metal cylinders 0.203 ± 0.002 m high and 0.049 ± 0.001 m2 in the area at a distance of 10, 50, and 108 m above and below the slope from the forest belt, which had a length of 194 m. Sprinkling was carried out under laboratory conditions. We determined soil density, moisture content, rain intensity and the amount of water flowing from the surface. The results of statistical analysis of data for all distances from the forest belt indicate that the values of soil density (1.20 ± 0.05 g/cm3) and its moisture content (24.4 ± 0.9%) vary within an error of 4%, the absorbency of the soil (0.71 ± 0.13 mm/min) vary within an error of18%. The forest belt does not affect these factors. To establish quantitative dependences of the values of these indicators on the distance to the forest belt, more accurate measurement methods are needed. As an example of the application of the research results for natural rains, the calculation of the surface runoff layer when extreme rain falls on the soil was carried out.

Текст научной работы на тему «ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВОДОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ ЛЕСНОЙ ПОЛОСЫ НА ВПИТЫВАЮЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ»

Оценка влияния водорегулирующей лесной полосы на впитывающую способность почвы*

doi: 10.24411/0044-3913-2021-10106 УДК 631.6.02

Ю. П. СУХАНОВСКИЙ, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: soil-er@kursknet.ru)

A. В. ПРУЩИК, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

B. А. ВЫТОВТОВ, старший научный сотрудник

А. Г. ТИТОВ, научный сотрудник Курский Федеральный Аграрный Научный Центр, ул. Карла Маркса, 70 б, Курск, 305021, Российская Федерация

Исследования с целью изучения влияния водорегулирующей лесной полосы на впитывающую способность почвы проводили на склоне западной экспозиции в полевом опыте по контурно-мелиоративному земледелию, заложенном на площади 146 га в 1982 г. в Курской области. Почва опытного участка - чернозём типичный среднемощ-ный тяжелосуглинистый. Впитывающую способность определяли методом дождевания с использованием портативной дождевальной установки. Монолиты для дождевания отбирали в конце второй декады апреля с использованием металлических цилиндров высотой 0,203±0,002м и площадью 0,049±0,001 м2 на удалении 10,50 и 108 м выше и ниже по склону от лесной полосы, имевшей протяженность 194 м. Дождевание проводили в лабораторных условиях. Определяли плотность и влажность почвы, интенсивность дождя и количество воды, стекающей с поверхности. Результаты статистического анализа данных для всех расстояний удаленности от лесной полосы свидетельствуют о том, что величины плотности почвы (1,20±0,05 г/см3) и её влажности (24,4±0,9 %) варьируют в пределах погрешности 4 %, впитывающая способность почвы (0,71±0,13 мм/мин) в пределах погрешности 18 %. Лесная полоса не оказывает влияния на эти факторы. Для установления количественных зависимостей величин этих показателей от расстояния до лесной полосы необходимы более точные методы измерений. В качестве примера применения результатов исследований для естественных дождей проведен расчёт слоя поверхностного стока при выпадении на почву экстремального дождя.

Ключевые слова: чернозём типичный, впитывающая способность почвы, метод дождевания, дождевальная установка, водорегулирующие лесные полосы, многолетний полевой опыт, Курская область.

Для цитирования: Оценка влияния водорегулирующей лесной полосы на впитывающую способность почвы / Ю. П. Сухановский, А. В. Прущик, В. А. Вытов-тов и др.//Земледелие. 2021. №1. С. 23-26. бог. 10.24411/0044-3913-2021-10106.

Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации [1] определён «переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству». Для этого требуются агротехнологии, обеспечивающие производство необходимого количества и качества, в частности, растениеводческой продукции, а также сохранение почвенных ресурсов и окружающей среды. Для этих технологий нужна достоверная оценка возможных последствий, в частности, изменения впитывающей способности почвы. С этой целью проводят многолетние полевые опыты, за время которых исследуемая технология может устареть. Поэтому нужны методы математического и физического моделирования, для применения которых необходимо мало времени.

От впитывающей способности почвы зависят влагообеспеченность растений, поверхностный сток, эрозия, потери из почвы химических веществ, поступление с поверхностным дождевым стоком загрязнителей в водные объекты [2]. Дождевальные установки широко используют для экспериментальных исследований поверхностного потока и эрозии почвы [3, 4, 5], инфильтрации [6, 7, 8], воздействия обработки почвы на качество воды [9], влияния землепользования на поверхностный поток [10], потери из почвы радионуклидов [11]. Широкое применение этих установок обусловлено малыми затратами (материальными и временными). Однако долгое время существовала проблема возможности интерпретации полученных экспериментальных данных применительно к естественным дождям. Ее решение связано с физическим моделированием, основанным на понятии подобия и критериях подобия исследуемых процессов [12]. Предложенные методы

физического моделирования дождевых осадков (методы дождевания) дают возможность экспериментально исследовать последствия агротехнологии за короткое время. Глобальное изменение климата приводит к необходимости учёта интенсивности дождевых осадков [13], что необходимо принимать во внимание и при разработке агротехнологий на будущее. Сегодня из-за отсутствия натурных наблюдений в экспериментальных исследованиях методам физического моделирования дождевых осадков нет альтернативы.

При конструировании агроланд-шафтов большую роль играют лесные полосы. Расположенная на склоне лесная полоса, усиленная канавой и валом, уменьшает поверхностный сток воды, что ведёт к увеличению влагозапасов, уменьшению эрозионных потерь почвы и потерь растворённых минеральных веществ. Кроме того, они влияют на микроклимат в окрестности лесополос, что также оказывает воздействие на почву. Для оценки долгосрочных последствий влияния лесных полос на свойства почвы необходимы многолетние полевые эксперименты. Однако таких опытов очень мало. В частности, по этой причине слабо изучено долгосрочное влияние лесных полос на впитывающую способность почвы.

Цель работы - оценка влияния водорегулирующей лесной полосы на впитывающую способность почвы.

Исследования проводили в 2020 г в полевом эксперименте по контурно-мелиоративному земледелию ФГБНУ «Курский ФАНЦ» (Курская область, Медвенский район). Опыт заложен в 1982 г. на площади 146 га. На склоне западной экспозиции по горизонтали через 216 м размещены три узкие двухрядные тополёвые лесные полосы протяженностью по 194 м, усиленные канавой и валом. Для изучения влияния средней лесной полосы на впитывающую способность почвы были отобраны монолиты выше и ниже по склону от лесной полосы на удалении 10, 50 и 108 м. Расстояния 50 и 108 м соответствовали двум и четырём высотам деревьев. Площадь участка, прилегающего с обеих сторон к лесной полосе на расстоянии от 10 до 108 м, составляет 3,8 га. Она представляет интерес с позиции ы обеспечения растений влагой, а так- ® же формирования поверхностного л дождевого стока и его последствий. д Отбор монолитов проведён в паро- л вом поле 19 апреля, за 3 недели до | этого его обработали дискатором на 2 глубину 10...12 см. Объект исследо- 1 вания - чернозём типичный пахотный м среднемощный тяжелосуглинистый на 2 лессовидных суглинках. Количествен- 1

*Работа выполнена в рамках государственного задания ФБГНУ Курский федеральный аграрный научный центр по теме № 0632-2019-0017.

1

А = -РУ/ 2f, (2)

где р - плотность воды, кг/м3; V -скорость падения капель дождя, м/с; I ¿^ - интенсивность дождя, м/с; ? - время ® от начала дождя, с.

Из формулы (2) следует, что от ^ интенсивности дождя сильно зави-о сит его эрозионная характеристика. | Справедливо равенство [12]: £ А/ = 2,3 х 104 А, (3)

о

5 где А1 - эрозионный индекс есте-$ ственных дождей (критерий подобия

для естественных дождей), т-м/га. Запись «т-м» определяет размерность энергии как произведение тонны на метр, принятое для эрозионного индекса естественных дождей [16].

После замены в уравнении (1) А на А1 его можно использовать для естественных дождей. При проверке этого утверждения, выполненной на основе данных наблюдений за 28 лет дождевого стока с водосбора площадью 5 га, измеренный слой стока составил 1,2 мм/год, рассчитанный - 1,0 мм/год (на 17 % меньше) [15]. Это означает, что экспериментальные данные, полученные для искусственного дождя на малой стоковой площадке, можно использовать для естественных дождей, выпадающих на большую площадь сельскохозяйственных угодий.

Для оценки разницы впитывающих способностей почвы использовали величину Кср(А/тах). Она определяет среднее значение впитывающей способности в уравнении (1) для естественного дождя в интервале 0... А/тах. Слой поверхностного дождевого стока определяется превышением интенсивности дождя над впитывающей способностью почвы.

Л=10 (1 (о -К (он (4)

где Т - продолжительность дождя.

В (4) при интегрировании учитываются только значения /(?)>К(?). Для оценки погрешности уравнения (1) принята величина:

5 =100£|=>Ь8(К,,С- К^ХЕ.Х)'1, (5)

где 5 - средневзвешенное относительное отклонение, %; п - количество измерений; аЬв - функция абсолютных значений; К и К - рассчитанное и измеренное значение К. Калибровочный параметр а в (1) определён из условия минимального значения 5. Источники погрешности прямых и косвенных измерений и их оценка описаны ранее [17].

Установлено [18], что для определения впитывающей способности

почвы можно использовать стоковую площадку в форме круга диаметром 0,25 м, а для отбора монолитов почвы - металлические цилиндры высотой 0,20 м с боковым водосливом для стока дождевой воды. В экспериментах использовали цилиндры высотой 0,203±0,002 м и площадью поверхности почвы, с которой стекала вода, 0,049±0,001 м2. Влажность почвы определяли в 5-кратной повторно-сти термостатно-весовым методом, плотность - по ее массе в цилиндре и объёму цилиндра с пересчётом на воздушно-сухое состояние. Для создания искусственного дождя использовали портативную дождевальную установку [17]. Параметры дождя: диаметр капель 4,0±0,3 мм, скорость их падения 4,1±0,2 м/с. Дождевание проводили в лабораторных условиях, в которых отсутствовали порывы ветра, искажающие интенсивность дождевых осадков, падающих на поверхность почвы, что обеспечивало высокую точность измерений.

Для определения интенсивности дождя / (почва закрыта экраном) каждые 30 с измеряли объём воды, стекающей с известной площади экрана, в 10-кратной повторности и рассчитывали среднюю. После удаления экрана продолжали дождевание, фиксируя время начала стока ^ (этому моменту соответствует Ксг = / и Асг, рассчитанное по формуле (2)) и через интервалы времени Д? = 1 мин измеряли объём стекающей воды. Результаты этих измерений в дальнейшем использовали для определения скорости стока Я (мм/ мин) и максимальной скорости инфильтрации

К = / - (6)

При достижении максимальных значений по уравнению (6) рассчитывали значение Ка. Процедура проведения эксперимента более подробно описана в [18, 19]. Такой метод дождевания включён в Глобальную базу данных измерения инфильтрации почвы [20].

ный показатель, характеризующий впитывающую способность почвы -максимальная скорость впитывания (инфильтрации), которая уменьшается во время выпадения дождя и зависит от водно-физических свойств почвы, наличия растительности и стадии её развития, а также от дождевых осадков. Если интенсивность дождя превышает впитывающую способность почвы, на склоне формируется поверхностный дождевой сток.

Данные о впитывающей способности почвы перед закладкой опыта отсутствуют. Поэтому оценить ее изменение за 38 лет невозможно. Однако можно оценить изменение впитывающей способности почвы на площади, прилегающей к лесной полосе.

Методика дождевания основана на физическом моделировании дождевых осадков [12], основанном на критериях подобия для искусственных и естественных дождей [14], а также уравнении впитывающей способности почвы. Для искусственного дождя впитывающую способность почвы определяет следующее уравнение [15]:

К (*) =ка + (Ксг - к )

хехр

-а(-

А

1)

(1)

где К(?) - впитывающая способность в момент времени ? после начала дождя, мм/мин; Ксг - критическая скорость впитывания, при которой начинается сток, мм/мин; К - минимальная стабильная (установившаяся) скорость впитывания, мм/мин; ехр - экспоненциальная функция; а - калибровочный параметр; А - эрозионная характеристика дождя (критерий подобия для искусственных дождей), Дж/м2; Асг - критическое значение А, при достижении которого начинается сток, Дж/м2. Значение Ксг соответствует значению Асг.

Для дождя с постоянной интенсивностью, одинаковым размером капель, падающих с одинаковой скоростью, величину А определяет уравнение [12]

1. Плотность и влажность почвы монолитов в зависимости от удаления от лесной полосы и интенсивности дождей

Расстояние от лесной Плотность Влажность почвы, Интенсивность

полосы, м почвы, г/см3 % дождя, мм/мин

Выше по склону от лесной полосы

108 1,15±0,02 23,6±0,3 1,87±0,02

50 1,12±0,01 24,0±0,4 1,84±0,02

10 1,22±0,03 26,0±1,1 1,86±0,02

Среднее 1,16±0,05 24,5±1,3 1,86±0,02

Коэффициент вариации, % 4 5 1

Ниже по склону от лесной полосы

10 1,23±0,02 23,7±0,5 1,80±0,02

50 1,24±0,02 24,3±0,5 1,86±0,03

108 1,22±0,02 24,5±0,1 1,86±0,03

Среднее 1,23±0,01 24,2±0,4 1,84±0,03

Коэффициент вариации, % 1 2 2

Среднее по опыту

Среднее 1,20±0,05 24,4±0,9 1,84±0,03

Коэффициент вариации, % 4 4 2

Рис. 1. Зависимость впитывающей способности почвы (О — фактическая; X — расчётная) от эрозионного индекса дождя для монолита, отобранного на 10м ниже лесной полосы.

Интенсивность искусственного дождя для всех почвенных монолитов была достаточно стабильной и в среднем составляла 1,84 мм/мин с погрешностью 2 %.

Средняя плотность почвы ниже по склону от лесной полосы была достоверно больше, чем на участке выше

были очень близкими. Для монолита, отобранного на удалении 10 м ниже лесной полосы, погрешность уравнения (1) составляла 5 = 7 % (рис. 1). При анализе образцов, отобранных в других точках, зависимости были аналогичными.

Сравнение впитывающей способности почвы разных монолитов

2. Исходные данные для уравнения впитывающей способности почвы монолитов отобранных на различном удалении от лесной полосы

осуществляли с использованием интегрального показателя -среднее значение Кср величины К в уравнении (1) для интервала 0... AI . Принято AI = 40 тм/га, по-

max ^ max ' '

скольку из рис. 1 следует, что в этом диапазоне происходит уменьшение и стабилизация впитывающей способности почвы.

Результаты оценки величин Ка и AIc, входящих в уравнение (1), погрешности этого уравнения (5), а также средней впитывающей способности почвы (К ) свидетельствуют, что все они достоверны, так как абсолютная погрешность меньше их значений (табл. 2). Например, с погрешностью 18 % для средней впитывающей способности почвы можно принять значение 0,71 мм/мин для всех шести расстояний. То есть в пределах этой погрешности можно считать, что влияние лесной полосы отсутствует. Коэффициент вариации значений перечисленных величин был больше, чем у плотности и влажности почвы (см. табл. 1).

При изучении дождевой эрозии почвы и принятия необходимых мер (например, размещения лесных полос на склоне) большой интерес пред-

Расстояние от лесной полосы,м Установившаяся скорость впитывания, мм/мин Калибровочный параметр в уравнении (1) Критическое значение эрозионного индекса дождя, т-м/га Погрешность уравнения (1), % Среднее значение впитывающей способности почвы, мм/мин

Выше по склону от лесной полосы

108 0,266±0,005 0,76 5,5±0,8 7 0,89±0,06

50 0,240±0,010 0,72 2,7±0,6 9 0,55±0,05

10 0,241±0,004 0,38 2,7±0,7 10 0,67±0,07

Среднее 0,250±0,014 0,62±0,21 3,6±1,6 9±2 0,70±0,17

Коэффициент вариации, % 6 34 44 22 24

Ниже по склону от лесной полосы

10 0,240±0,010 0,74 3,6±0,7 7 0,64±0,05

50 0,297±0,003 0,25 2,7±0,7 6 0,84±0,05

108 0,341±0,004 0,44 2,5±0,7 10 0,67±0,07

Среднее 0,292±0,052 0,48±0,25 2,9±0,6 8±2 0,72±0,10

Коэффициент вариации, % 18 52 21 25 14

Среднее Сверху и снизу от лесной полосы 0,271±0,041 0,55±0,22 3,3±1,2 8±2 0,71 ±0,13

Коэффициент вариации, % 15 40 36 21 18

от лесной полосы (табл. 1). При этом в монолитах, отобранных на удалении по 10 м от лесной полосы, а также в 50 и 108 м ниже по склону величина этого показателя была практически одинаковой и варьировала от 1,22 до 1,24 г/см3, а на расстоянии 50 и 108 м от лесной полосы вверх по склону уменьшалась до 1,12.. .1,15 г/см3.

Максимальная в опыте влажность почвы (26,0 %) зафиксирована в монолите, отобранном в 10 м вверх по склону отлесной полосы. При удалении выше по склону на 50 и 108 м она достоверно снижалась до 24,0 и 23,6 %, а ниже по склону по мере увеличения расстояния от точек отбора монолитов до лесной полосы на 10, 50 и 108 м - заметно возрастала с 23,7 до 24,3 и 24,5 %.

Измеренные и рассчитанные значения впитывающей способности почвы

4 100

X s 3 1 г- 3 80 а 60 ^ 1-

S 2 \ /

\ /

/ 40 <

* /

1 2 20

0 _|-1—" 1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 1 1 | 0

0 20 40 60 80 100

Время t, мин

Рис. 2. Впитывающая способность почвы (1), интенсивность естественного дождя (2) и эрозионный индекс почвы монолита, отобранного на удалении 10 м ниже лесной полосы (3), в зависимости от времени.

м о м

ставляют экстремальные дожди, которые служат причиной образования поверхностного стока воды и эрозионных потерь почвы. Такой дождь был зарегистрирован на Нижнедевицкой воднобалансовой станции(Воронежская область) 14.08.1976 г. [12]. Его продолжительность была равна 105 мин, слой осадков - 34,1 мм, A/ - 87 т-м/га. Результаты расчета эрозионного индекса по формуле, описанной в [12], и впитывающей способности почвы по уравнению (1) для этого дождя и почвенного монолита, взятого на удалении 10 м ниже лесной полосы (рис. 2), свидетельствуют, что с резким увеличением интенсивности дождя резко повышается его эрозионный индекс. Как следствие, уменьшается впитывающая способность почвы.

Слой стока, рассчитанный по формуле (4), был равен 21,3 мм. Он был сформирован за 10 минут (25.35 мин), когда интенсивность дождя превышала впитывающую способность почвы. Коэффициент стока составил 0,62.

Таким образом, анализ результатов измерения влажности, плотности и впитывающей способности почвы на удалении 10, 50, 108 м выше и ниже по склону от лесной полосы свидетельствует о слабом ее влиянии на величины показателей, измеренных на указанных расстояниях. Влажность почвы отличалась от средней для всех расстояний (24,4 %) в пределах погрешности 4 %. С такой же погрешностью отличались от средней (1,20 г/см3) величины плотности почвы. Впитывающая способность почвы отличалась от средней (0,71 мм/ мин) в пределах погрешности 18 %. Для получения достоверных количественных зависимостей необходимы более точные методы исследований.

Литература.

1. Стратегия научно-технологического развития Российской Федерации: Указ Президента РФ от 1 декабря 2016 г. № 642. URL: https://reestr.extech.ru/docs/sntr.pdf (дата обращения: 30.11.2020).

2. Status of the World's Soil Resources (SWSR) - Main Report. Food and Agriculture Organization of the United Nations and Intergovernmental Technical Panel on Soils. Rome, 2015. 650 p. URL: http://www.fao. org/3/i5199e/I5199E.pdf (дата обращения: 30.11.2020).

3. Zingg A. W. Degree and length of land О slopes as it affect soil loss in runoff // Applied N EnergineeringinAgriculture. 1940.Vol.21(2). ^ P. 59-64.

z 4. Norton L. D., Savabi. R. Evolution of s a linear variable intensity rainfall simulator g for surface hydrology and erosion studies // 4 Applied Engineering in Agriculture. 2010. Vol. § 26. No. 2. P. 239-245. £ 5. Mahmoodabadi M., Sajjadi S. A. Effects pi) of rain intensity, slope gradient and particle

size distribution on the relative contributions of splash and wash loads to rain-induced erosion // Geomorphology. 2016. Vol. 253. No. 1. P. 159-167. doi: 10.1016/j. geomorph.2015.10.010.

6. Соболь Н. В., Габбасова И. М., Комиссаров М. А. Влияние различной интенсивности дождей и крутизны склонов на развитие эрозии почв в Южном Предура-лье (модельный опыт) // Почвоведение. 2017. № 9. С. 1134-1140. doi: 10.7868/ S0032180X17090064.

7. Hawke R. M., Price A. G., Bryan R. B. The effect of initial soil water content and rainfall intensity on near surface soil hydrologic conductivity: A laboratory investigation // Catena. 2006. Vol. 65. No. 3. P. 237-246. doi: 10.1016/j.catena.2005.11.013.

8. Передвижение влаги в серой лесной почве в условиях напорного и не напорного впитывания / А. Б. Умарова, Е. В. Шеин, Н. Н. Медко и др. // Вестник Оренбургского государственного университета. 2010. № 12. С. 91-94.

9. Smith D. R., Warnemuende-Pappas E. A. Vertical tillage impacts on water quality derived from rainfall simulations // Soil and Tillage Research. 2015. Vol. 153. P. 155-160. doi: 10.1016/j.still.2015.04.004.

10. Minea G., loana-Toroimac G. Land use impact on overland and flow: micro-scale field experimental analysis // Journal of Water and Land Development. 2016. No. 29. P. 67-74. doi: 10.1515/jwld-2016-0013.

11. Rainfall-runoff simulation of radioactive cesium transport by using a small-scale portable rainfall simulator / A. N. Saber, P. Somjunyakul, J. Ok, et al. // Water Air Soil Pollution. 2019. Vol. 226. P. 230-245. doi: 10.1007/s11270-019-4268-9.

12. Сухановский Ю. П. Модификация методики дождевания стоковых площадок для исследования эрозии почв // Почвоведение. 2007. № 2. С.215-222.

13. Rainfall Variability under Present and Future Climate Scenarios Using the Rossby Center Bias-Corrected Regional Climate Model / J. Mugo, F. Opijah, J. Ngaina, et al. // American Journal of Climate Change. 2020. Vol. 9. P. 243-265. doi: 10.4236/ ajcc.2020.93016.

14. A new index for rainfall erosivity on a physical basis / Y P. Sukhanovski, G. Ollesh, K. Y Khan, et al. // Plant nutrition and soil science. 2002. No. 165. P. 51-57.

15. Сухановский Ю. П. Зависимость инфильтрации от эрозионной характеристики дождя // Почвоведение. 2003. № 10.

C. 1248-1257.

16. Wischmeier W. H., Smith D.

D. Predicting rainfall erosion losses // Agricultural handbook. Washington. 1978. No. 537. 65 р.

17. Изучение влияния содержания в дожде биогенных веществ на их потери из почвы с использованием метода дождевания / Ю. П. Сухановский, А. В. Прущик, В. А. Вытовтов и др. // Агрохимический вестник. 2019. № 6. С. 59-63. doi: 10.24411/02352516-2019-10092.

18. Assessment of soil infiltration capacity by using portable rainfall simulator / Y. P. Sukhanovskij, V. A. Vitovtov, A. V. Prushchik, et al. // Dokuchaev Soil Bulletin. 2015. Vol. 78. P. 26-35.

19. Методика определения потерь из почвы биогенных веществ с использова-

нием портативной дождевальной установки / Ю. П. Сухановский, В. А. Вытовтов, Ю. А. Соловьёва и др. // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 6. С. 68-71.

20. Development and analysis of the Soil Water Infiltration Global database / M. Rahmati, L. Weihermuller, J. Vanderborght, et al. // Earth System Science Data. 2018. Vol. 10. P. 1237-1263. doi: 10.5194/essd-10-1237-2018.

The effect of a water-regulating forest belt on the soil absorption capacity

Yu. P. Sukhanovskii,

A. V. Prushchik, V. A. Vytovtov,

A. G. Titov

Federal Agricultural Kursk Research Center, ul. K. Marx, 70 b, Kursk, 305021, Russian Federation

Abstract. The work examined the influence of a water-regulating forest belt on the absorption capacity of the soil. The research was carried out on the slope of the western exposition in a field experiment on contour-reclamation agriculture, laid down on an area of146 hectares in 1982in the Kursk region. The soil of the test plot is typical medium-thick heavy loamy chernozem. A sprinkling method using a portable sprinkler was used to determine soil absorption capacity. Monoliths for sprinkling were selected at the end of the second decade of April using metal cylinders 0.203 ± 0.002 m high and 0.049 ± 0.001 m2 in the area at a distance of 10, 50, and 108 m above and below the slope from the forest belt, which had a length of 194 m. Sprinkling was carried out under laboratory conditions. We determined soil density, moisture content, rain intensity and the amount of water flowing from the surface. The results of statistical analysis of data for all distances from the forest belt indicate that the values of soil density (1.20 ± 0.05 g/cm3) and its moisture content (24.4 ± 0.9%) vary within an error of 4%, the absorbency of the soil (0.71 ± 0.13 mm/min) vary within an error of18%. The forest belt does not affect these factors. To establish quantitative dependences of the values of these indicators on the distance to the forest belt, more accurate measurement methods are needed. As an example of the application of the research results for natural rains, the calculation of the surface runoff layer when extreme rain falls on the soil was carried out.

Keywords: typical chernozem; soil absorption capacity; sprinkling method; sprinkler; water-regulating forest belt; long-term field experiment; Kursk region.

Author Details: Yu. P. Sukhanovskii, D. Sc. (Agr.), leading research fellow (email: soil-er@kursknet.ru); A. V. Prushchik, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; V. A. Vytovtov, senior research fellow; A.G. Titov, research fellow.

For citation: Sukhanovskii YuP, Prushchik AV, Vytovtov VA, et al. [The effect of a water-regulating forest belt on the soil absorption capacity]. Zemledelie. 2021;(1):23-6. Russian. doi: 10.24411/0044-3913-2021-10106.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.