CC BY
23
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ И СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Почвоводоохранные мелиорации и ресурсосбережение в адаптивно-ландшафтном земледелии Поволжья
А.И. ШАБАЕВ, член-корреспондент РАСХН
НИИ сельского хозяйства Юго-Востока
По природным условиям территория Поволжского региона крайне неоднородна - от лесостепи до полупустыни. Здесь располагаются ландшафты четырех природных сельскохозяйственных зон, которые характеризуются различными почвенно-климатическими условиями, растительностью, рельефом и степенью эрозионной опасности. Водная эрозия почв проявляется на склоновых землях часто в совокупности с засухой и дефляцией, что усиливает негативное действие этих факторов, нанося огромный экологический ущерб. Сочетание засушливости климата с повышенной ветровой активностью приводит к дефляции на преобладающей территории Поволжья, на почвах легкого механического состава и на ветроударных склонах.
Сложность рельефа и проявление эрозии почв, частая повторяемость засух и экологическая напряженность в регионах Поволжья диктуют необходимость максимально и творчески использовать предшествующий опыт и современные достижения аграрной науки в земледелии, избегать шаблонного применения неадаптированных систем и агроприемов. Нельзя забывать о печальных последствиях сп ошибок при освоении целинных и
0 залежных земель, что выразилось в т_ проявлении пыльных бурь, увеличе-2 нии площади смытых земель, заиле-ф нии и разрушении прудов и водо-
1 емов.
ч По особенностям рельефа, категорий земель и степени проявления
§ эрозии почв нами выделены основ-00
6
ные типы ландшафтов Поволжья:
- плакорно-равнинный полевой (плато, приводораздельные склоны крутизной до 1°);
- склоново-ложбинный почвозащитный (пологие склоны крутизной 1-3° с ложбинами, без оврагов);
- склоново-овражный буферно-полосный (водосборы больших склоновых оврагов, склоны 3^°);
- балочно-овражный контурно-мелиоративный (балки с береговыми оврагами, склоны S-8°);
- крутосклоновый лесолуговой (склоны больше 8°, густая сеть оврагов и промоин);
- пойменно-водоохранный (долины рек, лиманы и суходолы), проти-водефляционный (супесчаные и песчаные почвы, ветроударные склоны);
- мелиоративно-ирригационный (орошаемые земли) и гидрографическая сеть.
Преобладающие типы агроланд-шафтов Поволжья - плакорно-рав-нинный и склоново-ложбинный, занимающие соответственно 48,2 и 41,0 % площади пашни. Экологические условия и биоклиматический потенциал разных типов агроландшаф-та существенно различаются (от S0 до 110 баллов). Для них обоснованы и апробированы научные принципы дифференциации и адаптивного конструирования.
Следуя методическим рекомендациям (Каштанов, Щербаков, 1993; Кирюшин, 1996) и учитывая предложения (Козменко, 19S7; Сурмач, 1976; Кузник, 1968) о выделении земельных фондов, при землеустроительных работах и конструировании экологически безопасных агроланд-шафтов необходимо наиболее полно учитывать особенности рельефа и степень проявления эрозии почв.
На каждом типе агроландшафта применяется своя стратегия и тактика рационального использования почвенного плодородия. Более интенсивные технологические схемы должны применяться на лучших землях, щадящие и восстановительные - на эрозионно опасных и эродированных.
В процессе эволюции естественные ландшафты приобрели способность к саморегуляции и самоорганизации. При конструировании агро-ландшафтов эти их свойства следует сохранять, повышая адаптацию почвоводоохранных мелиораций и дифференцируя экосистемы. Необходимо сохранять участки леса, естественные степные и луговые угодья, обеспечивая экологически сбалансированное природопользование.
С учетом многообразия природных зон для разных агроландшаф-тов разработаны базовые модели адаптивного земледелия, предусматривающие строгое соблюдение степени допустимой антропогенной нагрузки (максимальный процент пашни от 20 до 80 %), рациональное размещение экологических рубежей и дифференцированное применение ресурсосберегающих технологий.
Например, в зоне совместного действия водной и ветровой эрозии на ветроударных склонах 3^° с легкими по механическому составу почвами конструируют противодеф-ляционный тип агроландшафта, почвозащитный модуль которого должен включать, наряду с водорегулирующей организацией территории, и постоянную плоскорезную (безотвальную) технологию обработки почвы. На водосборах с тяжелосуглинистыми и глинистыми черноземами, на склоновых типах агроланд-шафтов наряду с контурным размещением противоэрозионных рубежей используют почвозащитные технологии с дополнительными приемами почвоуглубления, вертикального мульчирования. При подъеме зяби здесь рекомендована новая гребне-кулисная обработка или ступенчатая вспашка.
ЕпиёОдТааТёа да1ёё.ма..р65 6 21.12.2008, 14:34
I. Гидрологические показатели влияния экологических рубежей (склон 2-3° северной экспозиции)
Вариант размещения экологических рубежей Высота снега, см Запасы воды в снеге, мм Продуктивная влага в слое 1,5 м, мм Сток талых вод, мм Коэффициент стока Смыв почвы, т/га
Необлесенное поле (контроль) 26,8 78,3 159 13,8 0,17 5,9
Облесенное поле 30,8 88,5 180 12,3 0,14 4,5
Облесенное поле с валами- 31,8 90,6 195 6,1 0,07 2,2
террасами
нСР05 1,0 3,3 9,0 - - -
В каждом типе агроландшафта интенсификация адаптивных систем земледелия невозможна без усиления почвозащитных функций полевых культур, создания высокоэффективных поликультурных агро-фитоценозов и ценозов.
Многолетние стационарные исследования (1976-2004), проведенные на водосборах ОПХ «Центральное» и «Елизаветинское» НИИСХ Юго-Востока, позволили выявить почвозащитную и водорегулирующую роль защитных насаждений, валов, валов-канав, валов-террас, залужения, буферного и полосного размещения многолетних трав и сельскохозяйственных культур. Они подтвердили необходимость создания на склоновых агроландшафтах надежной системы экологических рубежей.
Ложбинность водосбора и глубина ложбин приводят к неоднородности снегоотложений (Кабанов, 1972). В ложбинах, по сравнению с водораздельной частью, в лесных полосах непродуваемой конструкции и в шлейфах перед ними снега накапливается в 2-2^ раза больше, чем на поле (84 см - в лесной полосе и ЗS - на поле).
Варианты размещения экологических рубежей оказывают суще-
ственное мелиоративное влияние на увлажнение поля и сокращение эрозии почв на элементарных водосборах (табл. 1).
На облесенном поле, по сравнению с открытым, снежный покров выше на ^-19 % и весенние запасы воды в снеге здесь также больше на 1З-16 %. Лесные полосы в сочетании с гидротехническими устройствами на поле способствуют более интенсивному поглощению снеговой воды, регулируют скорость ее движения по склону и тем самым увеличивают запасы влаги в полутораметровом слое почвы на 21-З6 мм. При облесенности водосбора 4,4 % лесные полосы уменьшили сток воды на 12 %, а в варианте с валами-террасами - в 2,З раза. При этом смыв почвы с террасированного поля сократился в 2,0-2,6 раза.
В склоново-ложбинном типе агроландшафта отмечается пестрота в увлажнении почвенных горизонтов по элементам рельефа. В ранневесенний период в слое почвы м влаги накапливается больше в ложбине как на поле, так и в лесной полосе, а в слоях 0^ и 1,0 м - существенно больше в лесной полосе и меньше на водоразделе поля. Весной в лесной полосе увлажнение водораздела и ложбины отличаются несущественно. За период вегетации больший расход влаги
отмечается на водоразделе поля и лесной полосы и меньше - в ложбине поля.
Размещение экологических рубежей из лесных полос и простейших гидротехнических устройств в агро-ландшафтах оказывает положительное влияние на урожайность зерновых культур (табл. 2).
В склоновых агроландшафтах самым уязвимым в эрозионном отношении является чистый пар. Интенсивность смыва почвы от ливневой эрозии в паровом поле достигает 40-S0 т/га. Высокоэффективным почво-водоохранным средством защиты чистого пара от ливневой эрозии на склонах до S°, наряду с валами-террасами, служат буферные полосы из многолетних и однолетних трав (табл. 3). Размещенные контурно-параллельно, они снижают смыв почвы на пару в 2-2,S раза при ширине межбуферной полосы 100 м.
Возделывание однолетних трав (викоовсяной смеси) в качестве буферной полосы шириной 10,8 м (ширина прохода трехсеялочного агрегата) через каждые 100-1S0 м защищает паровое поле от эрозии на 7080 %. Полоса гасит скорость водных потоков ливневых осадков и способствует отложению мелкозема с верхних паровых участков. С увеличением крутизны склона межбуферное расстояние уменьшают. При выравнивании полос по ширине культуры размещают по принципу контурно-балочной организации территории.В балочно-овражном агроландшафте полосы многолетних трав эффективно сочетать с культурами сплошного сева, включая их в кормовой или почвозащитный севооборот. е
Важное условие рационального | использования ландшафтов - диф- д ференцированное применение ре- | сурсосберегающих технологий, вклю- е чающих отвальные, безотвальные, z плоскорезные, комбинированные, 2 рыхлящие и мульчирующие обработ- g ки с использованием широкозахват- о
2. Урожайность зерновых культур по вариантам размещения экологических рубежей (склон 2-3° СЭ)
Вариант размещения экологических рубежей
Культура Открытое поле (контроль) Поле + лесная полоса Поле + лесная полоса + валы-террасы НСР05
Яровая пшеница Озимая пшеница Просо 13,2 24,2 19,6 14,9 25,4 21,0 16,4 28.7 21.8 884
3. Устройство буферных полос в зависимости от типа 1андшафта
Тип агроландшафта, Ширина буферных Расстояние между буферными
крутизна склона полос, м полосами, м
Склоново-ложбинный, 1-3° 10,8 100-150
Склоново-овражный, 3-5° 10,8-21,6 50-100
Балочно-овражный, 5-8° 21,6-32,4 50
Éñiíeügíááíéá ga¡eé.ííá..p65 7
21.12.2008, 14:34
4. Ресурсосберегающая эффективность способов обработки почвы при возделывании яровой пшеницы
в склоновых агроландшафтах
Вариант обработки, глубина Урожайность, Ц/га Затраты на 1 га, руб. Затраты на 1 га, МДж
всего в том числе ГСМ всего в том числе ГСМ
Вспашка, 20-22 см 14,4 507,60 267,20 1172 880
Гребнекулисная отвальная, 20-22 см 15,0 528,81 275,20 1154 906
Гребнекулисная безотвальная, 20-22 см 14,7 443,68 200,00 907 658,8
Безотвальное рыхление, 20-22 см 13,2 445,72 200,00 926 659
Безотвальная мелкая, 14-16 см 14,3 409,35 180,80 845 596
Гребнекулисная минимальная, 10-12 см 15,2 388,52 171,20 786 564
Безотвальная2минимальная,210-122см 13,2 267,04 123,20 605 406
ных комбинированных агрегатов с уменьшенной глубиной рыхления, факультативным почвоуглублением или щелеванием. Из почвозащитных обработок наибольшее распространение в Поволжье на черноземных почвах получили вспашка поперек склонов, плоскорезная обработка, рыхление почвы комбинированными агрегатами типа АПК, массовое производство которых освоено в ОАО «Волгодизельаппарат».
В соответствии с научно обоснованными системами земледелия Саратовской области, безотвальная и плоскорезная обработки большее распространение получили в левобережных районах (зона действия ветровой и водно-ветровой эрозии) и применялись в последние годы на площади около 2 млн га. В правобережных районах (зона действия водной и водно-ветровой эрозии) они применялись на 400 тыс. га. Вспашка почвы поперек склонов и по контуру в Левобережье освоена на 2S0 тыс., в Правобережье - на 800 тыс. га. В плакорно-равнинном типе агроландшафта широко используются малозатратные технологии на основе мелких и поверхностных обработок, чаще всего при возделывании озимых культур.
Другие агротехнические приемы (полосное размещение культур и пара, залужение, щелевание, обра-
ботка почвы с почвоуглублением и гребнекулисная) в склоновых агроландшафтах, к сожалению, применяются в недостаточных объемах из-за недостатка соответствующих машин и орудий.
Лесомелиоративные и гидротехнические работы в последние годы также заметно уменьшились, что в ряде случаев приводит к неполному освоению основных элементов адаптивно-ландшафтного земледелия. В пяти областях Поволжья комплекс лесомелиоративных мероприятий освоен в 176 хозяйствах, гидротехнических - в 103. Успешный опыт освоения моделей почвозащитного земледелия имеется в Ульяновском НИИСХ и совхозе «Новоникулинский» Ульяновской области, совхозе «Майский» и колхозе им. Чапаева Куйбышевской и Клетском опорном пункте Волгоградской областей. В Саратовской области освоение адаптивно-ландшафтных систем проводится в 41 хозяйстве. Наиболее полно модели адаптивно-ландшафтного земледелия освоены в Экспериментальном хозяйстве НИИСХ Юго-Востока, ОПХ «Елизаветинское», на Краснокутской, Ершовской сельскохозяйственных опытных станциях, в совхозе «Ключевский» Красноармейского района, АО «Победа» Ба-зарно-Карабулакского района.
В совхозе «Ключевский» по гра-
ницам полей севооборотов посажено 29S га лесных полос, которые защищают 2000 га пахотных земель, из них 32 га - на песках. Проведено облесение оврагов и балок на площади 170 га. Для отвода воды от растущих вершин оврагов сооружено 14 водозадерживающих валов общей длиной 4 км. Применяются агротехнические почвозащитные приемы, в том числе плоскорезная обработка почвы и полосное размещение посевов.
В ОПХ «Елизаветинское» создано около S90 га защитных лесных насаждений. На склоновых ландшафтах размещены экологические рубежи из защитных насаждений и гидротехнических сооружений. В хозяйстве действует 26 противоэрозион-ных прудов и водоемов. Построены валы-террасы в сопряжении с залуженными водотоками и лесными полосами, применяется полосное и буферное размещение культур.
Почвозащитные технологии выполняются с учетом конкретных типов агроландшафтов. В плакорно-равнинных ландшафтах система обработки почвы в севооборотах включает чередование разноглубинной основной обработки с элементами минимизации и совмещения отдельных агроприемов в одном технологическом процессе, на склонах - безотвальные обработки с созданием
Поздравляем юбиляра!
20 декабря исполнилось 70 лет члену-корреспонденту РАСХН, Заслуженному деятелю науки РФ, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Анатолию Ивановичу ШАБАЕВУ.
С 1970 г. научная деятельность Анатолия Ивановича связана с научно-исследовательским институтом сельского хозяйства Юго-Востока, где вначале он работал старшим научным сотрудником,
затем 18 лет заведовал отделом защиты почв от эрозии, а с 1990 г. стал заместителем директора по научной работе, руководителем технологического центра.
А.И. Шабаев - основоположник ландшафтно-экологического направления в земледелии Поволжья. Им созданы многолетние стационары и выполнены крупные теоретические и экспериментальные исследования, на основании которых разработаны модели природоохранных адаптивно-ландшафтных систем земледелия для эрозионных зон Поволжья.
Анатолий Иванович - автор 2ЗЗ научных работ, в том числе четырех монографий, а также множества изобретений и рационализаторских предложений, большая часть которых нашла практическое применение. Он - автор почвозащитной гребнекулисной обработки почвы и соавтор новых орудий для противоэрозионной обработки. Анатолий Иванович - активный автор журнала «Земледелие», где постоянно публикуются его содержательные статьи.
Ученым подготовлено 12 кандидатов и 7 докторов наук. С 1997 г. является инициатором создания при институте и постоянным председателем совета по защите кандидатских и докторских диссертаций. Он принимает активное участие в научном обеспечении агропромышленного производства области, подготовке и переподготовке научных кадров и специалистов-аграрников.
А.И. Шабаев награжден орденом «Дружбы народов», несколькими медалями. В 2000 г. он стал лауреатом премии Правительства РФ.
Мы поздравляем Анатолия Ивановича с юбилеем, желаем ему крепкого здоровья и новых творческих достижений.
Отделение земледелия РАСХН
Редколлегия и редакция журнала «Земледелие»
на поверхности поля сплошного мульчирующего слоя или локального, в виде водопоглощающих греб-нестерневых кулис с факультативным почвоуглублением (рис.).
В нашей зоне наиболее урожайная и стабильная по продуктивности культура севооборота - озимая пшеница. В почвозащитном отношении она лучше приспособлена к различным условиям произрастания. В склоново-ложбинном типе агролан-дшафта по паровому предшественнику и в плакорно-равнинном агро-ландшафте ее урожайность в среднем одинакова, а в склоново-овраж-ном практически такая же, как и в равнинных условиях.
Способы обработки парового поля в плакорно-равнином типе аг-роландшафта несущественно влияют на урожайность этой культуры. Ее увеличение отмечено лишь в вариантах гребнекулисной технологии.
2 Земледелие № I
Более значимая прибавка урожайности от этого приема отмечена на эро-зионно опасных склоново-ложбин-ном и склоново-овражном типах аг-роландшафтов (1,0-2^ ц/га).
Применение мелкой плоскорезной обработки при подготовке парового поля не снижает урожайности озимой пшеницы, однако эколого-экономические показатели на склоновых землях лучше по мелкой греб-некулисной обработке, где сток талых вод сокращается в раза.
Подкормка ранней весной (Ы30) дает прибавку урожайности в среднем по всем способам обработки 2,4-З,4 ц/га. Более высокая прибавка отмечается в плакорно-равнинном типе агроландшафта.
Что же касается яровой пшеницы, то тенденция увеличения отзывчивости на удобрения отмечается на склоновых агроландшафтах, где по гребнекулисной мелкой и безотвальной
обработкам прибавка составила 2,04,0 ц/га и более, что свидетельствует о более продуктивном использовании дополнительно накопленной почвенной влаги по этим способам обработки.
В склоново-ложбинном агролан-дшафте урожайность яровой пшеницы, выращиваемой по гребнекулисной обработке, была на 0,6 ц/га выше, чем по вспашке, и на 1,8 ц/га больше, чем по безотвальному и мелкому рыхлению, где средняя урожайность составила 1З,2 ц/га. По гребнекулисной минимальной обработке за счет минерализованных е полос и стерневых кулис сбор зерна л не снижался относительно контроля, д и на удобренном варианте был л выше, чем по безотвальным обра- е боткам, на 1-2 ц/га. 2
Затраты на различные способы 2 обработки почвы при возделывании м яровой пшеницы заметно различа- о
ЕпиёОдТааТёа да1ёё.ма..р65 9 21.12.2008, 14:34
ются (табл. 4). Больше энергии на обработку почвы затрачено при вспашке и гребнекулисной отвальной обработке, меньше (на 17-25 %) - по безотвальной, безотвальной гребне-кулисной и безотвальной мелкой, а по гребнекулисной минимальной и по лущению они сокращаются на 33-48 %. По безотвальным обработкам затраты на ГСМ сокращаются на 25-32 %, а по гребнекулисной минимальной и дискованию - на 3654 %. В зависимости от используемых технических средств, применение гребнекулисных обработок, включая мелкие и минимальные, обеспечивает в сравнении с обычной вспашкой снижение расхода топлива на 25-36 %, а общих затрат на обработку - на 17-33 %.
Почвоводоохранные способы гре-бнекулисной обработки почв испытаны и внедрены в склоново-лож-бинных агроландшафтах ОПХ «Экспериментальное» и «Елизаветинское» НИИСХ Юго-Востока, Поволжской МИС, Ульяновском и Самарском НИИСХ, где подтвердились основные показатели их агроэкологической эффективности.
Экономическая оценка способов обработки почвы в склоновых типах агроландшафтов показала, что греб-некулисная безотвальная обработка на 20-22 см обеспечивала наибольшую рентабельность производства озимой и яровой пшеницы. Чистый доход по данной обработке составил 5164 руб. (при возделывании яровой пшеницы - 1470 руб.), в то время как по вспашке - соответственно 4780 и 1355,7 руб. с 1 га.
Сохранность плодородия почвы -стратегическая задача адаптивно-ландшафтного земледелия. Поэтому применение экологических рубежей и почвовлагосберегающих мелио-раций на водосборах в сочетании с дифференцированным использованием ресурсосберегающих технологий и почвозащитных способов обработки почвы является весьма перспективным направлением экологической стабилизации и повышения g продуктивности полевых культур в о эрозионно опасных агроландшафтах т_ Поволжья.
Z
tu
S Ц
а
ч
а ц
Ш
ш ш
со ■
10
Культиватор ротационный
Изобретатели П.А. Бондаренко, М.М. Шевелев, А.В. Руднев и А.В. Кочемасов из Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии разработали ротационный культиватор, обеспечивающий применение различных схем однорядного или многорядного взаимного размещения рабочих органов на его раме, что обеспечивает высокое качество обработки почвы и уничтожения сорняков (патент РФ № 2331178).
Культиватор (рис.) содержит раму I, рабочие органы 2 со ступицами 3 и закрепленными на них посредством спиц 4 ножами 5. На раме закреплены поперечные брусья 6, на
ИЗОБРЕТАТЕЛИ ПРЕДЛАГАЮТ
них установлены с возможностью вращения крепежные стойки 7, с каждой из которых сопряжена наклонная ось 8. Осевая линия 9 каждой наклонной оси 8 образует тупой угол с осью 10 вращения каждой крепежной стойки 7, а горизонтальная проекция 11 осевой линии 9 каждой наклонной оси 8 образует острый угол с направлением движения культиватора. Каждая ступица 3 установлена на отдельной наклонной оси с возможностью вращения относительно осевой лини.
Во время движения по полю нож проникает в почву на глубину обработки и движется на этой глубине по направлению движения культиватора. Под воздействием сил трения со стороны обрабатываемого слоя почвы на рабочую поверхность каждого ножа возникает крутящий момент, заставляющий нож совершать вращательные движения относительно осевой линии наклонной оси. В результате этого верхняя часть сорняков, подрезанных внутри верхнего слоя почвы, равномерно, непрерывно и без скопления внутри рабочих органов выносится на поверхность поля вращающимися спицами и рабочей поверхностью ножа. Независимое размещение каждого рабочего органа на отдельной оси создает условия для свободного прохождения растительных остатков между рабочими органами, исключая скопление сорняков и забивание ими культиватора.
Для адаптации культиватора к различным почвенно-климатическим и агроландшафтным условиям возникает необходимость в регулировке угла атаки ножей путем поворота ножа относительно оси вращения крепежной стойки.
Это изобретение помогает снизить засоренность почвы и обеспечить требуемое качество обработки почвы.
Адрес разработчиков: 347740, Ростовская обл., Зер-ноград, ул. Ленина, 21, ФГОУ ВПО АЧГАА.
Eñíiéügiááiéá gá¡eé.iiá..p65 10 21.12.2008, 14:34
