CC BY
55
о
N О N (О
Ш
S ^
ф
ч
ш ^
2
ш м
3Russian Presidential Academy of National Economy and Public Administration, prosp. Vernadskogo, 82, str. 1, Moskva, 119571, Russian Federation
4Eurasian center for food security (Agricultural center) of Lomonosov Moscow state University, Leninskie gory, 1, str. 12, Moskva, 119991, Russian Federation Ленинские горы, 1, ГСП-1, Москва, 119991, Российская Федерация
Abstract. The purpose of the research was to assess the damage caused to the soils and lands of two regions of the Central economic district - the Moscow and Tula regions - by degradation processes. These calculations were carried out using Federal regulatory and methodological documents. The ecological state of soils and lands of the Moscow region was assessed by their contamination with lead, zinc, copper, and caesium-137 and degradation (soil erosion, reduction of humus reserves, the content of mobile phosphorus and exchangeable potassium, specific area of land experiencing significant anthropogenic loads). To assess the state of soil and land resources of the Tula region, the following parameters were selected: dust load on the territory, radioactive contamination and soil erosion, and the state of biocenoses. The source of information was the results of the analysis of stock and statistical materials, as well as data from individual agricultural enterprises and local areas. When assessing the degree of degradation and pollution of soils and lands, scales were used based on the idea of the stability of ecosystems to external loads, and the acceptable levels of changes in the quality of the environment as a whole and its components. The total damage for the identified contours of degradation of the Tula region amounted to 23.3 billion rubles (9,082 rubles/ha), for the Moscow region - 999.4 billion rubles(225,208 rubles/ha). The selection of the dominant degradation indicators allowed determining the main directions and types of works for the improvement of soil and land in these regions: optimization (rationalization) of land use structure, application of the required amount of mineral and organic fertilizers, disintoxication of the local areas. The cost of these works should, in general, correspond to a certain amount of damage for a specific indicator.
Keywords: soil and land degradation; soil pollution; damage; land restoration; regions of the Russian Federation.
Author Details: O. A. Makarov, D. Sc. (Biol.), head of department, head of laboratory (e-mail: oa_makarov@mail. ru); A. S. Strokov, Cand. Sc. (Econ.), leading research fellow; E. V. Tsvetnov, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow; D. R. Abdulkhanova, junior research fellow; V. S. Krasilnikova, post graduate student; L. S. Shcherbakova post graduate student.
For citation: Makarov OA, Strokov AS, Tsvetnov EV, et al. [Assessment of damage from the soil and land degradation in subjects of the Russian Federation]. Zemledelie. 2020. (6):3-6. Russian. doi: 10.24411/0044-3913-2020-10601.
doi: 10.24411/0044-3913-2020-10602 УДК 631.6.02
Почвозащитная эффективность сформированных культурами севооборота агрофонов в системе гидролесомелиорации на склонах Центрального Черноземья*
С. А. ТАРАСОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (e-mail:
sergejtarasov1989@mail.ru)
A. В. ПРУЩИК, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Т. Я. ЗАРУДНАЯ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
B. А. ВЫТОВТОВ, старший научный сотрудник
Курский федеральный аграрный научный центр, ул. Карла Маркса, 70б, Курск, 305021, Российская Федерация
Исследования проводили с целью оценки влияния агрофонов, сформированных культурами севооборота, на проявление водно-эрозионных процессов в пределах водосборов с различной насыщенностью противоэрозионными элементами. В работе был проанализирован массив эксперимен-тальныхданных, собранных в эксперименте по контурно-мелиоративному земледелию в Курской области в 1988-2018 гг. Схема опыта предусматривала изучение водосборов без противоэрозионных элементов, с узкими лесополосами, усиленными канавами, и с лесополосами, канавами и валами-террасами. Почва экспериментального участка - выщелоченный и типичный чернозем с содержанием гумуса 4,9...6,8 %, крутизна склонов - от 0,1 до 8,0°, степень эродированности - 16,5.27,3 %. В зависимости от культуры севооборота снеготаяние протекало на фоне зяби, посевов озимой пшеницы или многолетних трав. В опыте определяли запасы воды в снеге, сток талых вод и смыв почвы. Из 31 года исследований 13 лет (42 %) отмечали сток талых вод, 11 лет (36 %) он сопровождался смывом почвы. Под озимой пшеницей величина стока была в 3,4 раза больше, чем на зяби, и в 5,2 раза больше, чем на посевах многолетних трав. Под многолетними травами смыв почвы отсутствовал, однако под озимой пшеницей он был в 3,5 раза больше, чем на зяби. На зяби в течение 7лет с проявлением эрозии было смыто 20,93 т/га почвы, под озимой пшеницей за 4 года - 35,56 т/га почвы. На водосборах с почвозащитными элементами сток был меньше, чем без них, в 1,9.2,0 раза, а смыв почвы - в 2,9.3,1 раза. Установлена
тесная корреляционная зависимость между количеством смываемой почвы и величиной стока. Полученные уравнения регрессии позволяют прогнозировать величину смыва почвы в зависимости от стока талых вод.
Ключевые слова: почвы на склонах, метеорологические условия, лесные полосы, гидротехнические сооружения, запасы воды в снеге, сток талых вод, водная эрозия почв.
Для цитирования: Почвозащитная эффективность сформированных культурами севооборота агрофонов в системе гидролесомелиорации на склонах Центрального Черноземья/С. А. Тарасов, А. В. Прущик, Т. Я. Зарудная и др. // Земледелие. 2020. № 6. С. 6-10. doi: 10.24411/0044-3913-202010602.
Защита почвенного покрова от водной эрозии остается актуальной проблемой регионального, национального и мирового уровня. В условиях расчлененного рельефа при наличии снежного покрова и интенсивного снеготаяния в весенний период, как правило, на склонах формируется поверхностный сток талых вод, который часто приводит к смыву наиболее плодородного верхнего слоя почвы. Наиболее подвержены водной эрозии паровые поля, не защищенные растительным покровом. На паровых полях в европейской части России в среднем теряется 11 т/га почвы в год, под растительным покровом - 3 т/га. Примерно на половине территории сельскохозяйственных угодий проявляется смыв почвы от 10 до 15 т/га в год [1].
Одна из задач адаптивно-ландшафтного земледелия - формирование урожаев сельскохозяйственных культур определенного количества и высокого качества, обеспечение устойчивости и экологической сбалансированности агроландщафтов, сохранение и воспроизводство почвенного плодородия [2, 3]. Для защиты почвы от водной эрозии на склонах немаловажное значение имеет использование лесомелиоративных и гидротехнических сооружений [4], а также культур и тех-
*Работа выполнена в рамках государственного задания ФБГНУ «Курский федеральный аграрный научный центр» по теме № 0632-2019-0017.
нологий в севообороте, защищающих почву от смыва водными потоками. Важно обеспечить комплексный подход к решению проблемы защиты почв от эрозии на склонах, который реализуется через использование взаимодополняющих и усиливающих эффективность мероприятий. Один из таких подходов - сочетание в агроланд-шафте гидролесомелиоративных мероприятий с формированием в пределах водосборов эффективных севооборотов, обеспечивающих защиту почв от эрозии [5, 6]. Сельскохозяйственные культуры в севообороте выполняют определенную средообразующую роль, заключающуюся в создании агрофона, который, в свою очередь, наряду с метеорологическими условиями, оказывает заметное влияние на формирование стока и смыва почвы в период весеннего снеготаяния. М. В. Долганова [7] отмечает, что многолетние травы обеспечивают сильное сопротивление почвы размывающему воздействию водного потока. Это достигается благодаря формированию мощной, сильно разветвленной мочковатой корневой системы и долгосрочному стоянию травостоя на почве с ненарушенной механическим рыхлением структурой. Если под посевами озимой пшеницы и озимой ржи сопротивление почвы размыву составляет 750.. .850 Н, то под многолетними травами оно в 4,1.4,7 раза больше.
После уборки предшественника почву готовят для возделывания последующей культуры севооборота. В случае, если ее высевают весной, то агрофон перед уходом в зиму чаще всего представлен зябью (вспаханное поле), без покрытия вегетирующими растениями. При посеве многолетних трав или озимых культур почва уходит в зиму под растительным покровом, который, наряду с используемой технологией предпосевной подготовки почвы, может сильно менять условия формирования стока талых вод и смыва почвы, в сравнении с полем, не занятым растениями.
Цель исследований - оценка влияния уходящего в зиму агрофона в виде зяби, озимой пшеницы или многолетних трав на формирование стока и способность противостоять размыву почвы водными потоками в период весеннего снеготаяния.
В работе представлен анализ экспериментальных данных, полученных в течение 31 года (с 1988 по 2018 гг). Схема опыта включала следующие варианты:
агрофон, сформированный культурами севооборотов в пределах каждого водосбора (фактор А) - отвальная зябь (вспашка на глубину 20.25 см); посевы озимой пшеницы; посевы многолетних трав;
наличие гидролесомелиоративных противоэрозионных элементов в ложбинно-балочных водосборах (фактор В) - без противоэрозионных элементов; узкие двухрядные тополевые лесные полосы, усиленные водоулав-ливающими канавами, сформированными между рядами деревьев; узкие двухрядные тополевые лесные полосы, усиленные водоулавливающими канавами, сформированными между рядами деревьев, и валами-террасами.
Площадь водосборов в опыте составляет от 45 до 88 га, лесные полосы в их пределах размещены на расстоянии 216 м одна от другой, напашные валы-террасы высотой 0,4.0,5 м с соотношением откосов 1:10.1:12 - на расстоянии 54 м один от другого. Почвы опытного участка - выщелоченные и типичные черноземы с содержанием гумуса 4,9.6,8 %, крутизна склонов - от 0,1 до 8,0°, эродированность - 16,5. 27,3 % [8].
В пределах каждого водосбора развернут зернотравянопропашной севооборот со следующим чередованием культур: озимая пшеница - кукуруза на силос или зеленый корм - гречиха -горох - ячмень с подсевом многолетних трав - многолетние травы (клевер красный или эспарцет). В зависимости от культуры севооборота снеготаяние на конкретном поле в весенний период протекало на фоне отвальной зяби, посевов озимой пшеницы или многолетних трав.
В условиях Курской области снеготаяние, связанное с окончательной потерей снежного покрова, как правило, начинается во 2-й декаде марта и заканчивается в 1-й декаде апреля. Известно, что на интенсивность стока талых вод и смыв почвы заметное влияние оказывает температурный режим в период снеготаяния. Чем выше температура и интенсивнее она нарастает, тем больше величина стока и, как правило, выше смыв почвы [9]. Очевидно, что на размеры стока и смыва почвы дополнительно может влиять количество дождевых осадков, выпадающих в период снеготаяния. Поэтому при оценке учитывали температурный режим и количество выпадающих осадков, а годы исследований группировали по сходным параметрам метеоусловий. В результате появилась возможность сравнительного анализа влияния естественных метеорологических факторов на формирование или отсутствие стока талых вод и смыва почвы на тех или иных агрофонах.
Запасы воды в снеге определяли по результатам маршрутной снегомерной съемки с учетом высоты и плотности снежного покрова, руководствуясь методикой РД 52.08.730-3010. Поверхностный сток талых вод, а также смыв почвы определяли методом стацио-
нарных стоковых площадок, сформированных в пределах каждого водосбора. Количество осадков, выпадающих в виде дождя в период снеготаяния, рассчитывали по данным, полученным при учете на метеорологическом посту, организованном на территории опыта, а также на ближайшей метеостанции Курск. Выявление факторов, определяющих величину смыва почвы в результате водной эрозии, проводили путем обработки экспериментальных данных, полученных за многолетний период, методом регрессионного анализа с использованием компьютерной программы Microsoft Excel.
Анализ многолетних экспериментальных данных показал, что метеоусловия в период снеготаяния и состояние пашни перед уходом в зиму, сформированное предшествующей и занимающей пашню культурой, оказывали заметное влияние на развитие или отсутствие водно-эрозионных процессов. Каждое из названных условий формирования проявляющихся в той или иной степени эрозионных процессов, имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при оценке их роли. Погодные условия - неуправляемый внешний фактор, к которому необходимо приспосабливаться при проектировании и разработке элементов системы земледелия. Такой подход реализуется путем выбора сельскохозяйственных культур и технологий их возделывания в системах земледелия, построенных на адаптивно-ландшафтных принципах, когда на вероятностной основе учитываются температура, сумма осадков и другие элементы погоды, формирующие климат местности. Количество выпадающих осадков, влияющее на запасы воды в снеге, а также динамику температурного режима во время снеготаяния за многолетний период также можно использовать для прогноза на вероятностной основе интенсивности водно-эрозионных процессов на той или иной территории землепользования.
При этом непременно необходимо учитывать и такие факторы, от которых зависит проявление водно-эрозионных процессов, как крутизна и экспозиция склонов, сформированный культурами севооборота агрофон, плотность сложения и водопроницаемость почв, содержание в них гумуса и другие параметры, прямо или косвенно влияющие на устойчивость почвы к размыву. В по- ы следние годы разработано множество о различных логических, математических л и реализованных в виде компьютерных д программ моделей, которые позво- л ляют на основе различных сценариев s землепользования прогнозировать с z той или иной вероятностью развитие 6 водно-эрозионных процессов, а также м скорость регенерации эродированных 2 почв [10]. 0
Группировка лет исследований по сходным признакам метеорологических условий в период снеготаяния (табл. 1) показала, что из 31 года 13 лет (42 %) были со стоком талых вод, а 11 лет (36 %) характеризовались как годы с проявлением эрозионных процессов на склонах (в 1992 г при наличии стока в пределах 2,2 мм смыв почвы был незначительным и только на водосборе без почвозащитных элементов). Прежде всего, на величину стока вод с поверхности почвы и смыва почвы на склонах влияла интенсивность снеготаяния, обусловленная температурным режимом. В годы с относительно невысокими запасами воды в снеге, но с повышенным температурным режимом в период снеготаяния, величина стока и смыва почвы была больше, чем в отдельные годы с относительно высокими запасами воды в снеге, но с медленным снеготаянием. Тем не менее, запасы воды в снеге также влияли на величину стока талых вод и смыва почвы, особенно в годы с выпадением в период снеготаяния осадков в виде дождя. Сток талых вод не формировался и, соответственно, не проявлялась во-
дная эрозия почвы на склонах в случаях, когда снеготаяние было постепенным, особенно при невысоких запасах воды в снеге. В отдельные годы из-за частых оттепелей в условиях неглубокого промерзания почвы талая вода постепенно фильтровалась в почву, и снежный покров в течение зимы, а также в весенний период был неустойчивым. В последние годы многие исследователи отмечают снижение интенсивности водно-эрозионных процессов в стране в результате заметного повышения температурного режима, способствующего частым оттепелям в зимний период, и неглубокому промерзанию почвы [11, 12].
Величина стока и смыва почвы на посевах озимой пшеницы была заметно больше, чем на отвальной зяби. Очевидно, что фильтрационная способность почвы на зяби выше, чем на посевах озимой пшеницы. Результаты наших исследований согласуются с данными Е. В. Полуэктова [13], который отмечал, что на фоне зяби плотность почвы была ниже, чем на посевах озимых культур, на 0,10. 0,23 т/м3, а величина ее водопрони-
1. Влияние агрофонов и особенностей снеготаяния на формирование стока талых вод и смыв почвы в годы исследований (в среднем по трем водосборам)
Агрофон Особенность снеготаяния Год Сток, мм Смыв почвы, т/га
Отвальная зябь высокие запасы воды в снеге + ин- 1988 17,1 3,03
тенсивное снеготаяние* 2018 26,5 5,22
высокие запасы воды в снеге + до- 2001 19,7 2,70
ждевые осадки**
интенсивное снеготаяние + дожде- 1995 12,3 0,79
вые осадки 2000 8,4 0,72
2006 12,1 1,27
2015 36,6 9,73
дождевые осадки 1992 2,2 0,03***
постепенное снеготаяние + невысо- 1998 0 0
кие запасы воды в снеге 2004 0 0
2005 0 0
2010 0 0
2013 0 0
2014 0 0
2016 0 0
невысокие запасы воды в снеге 2011 0 0
оттепели зимой, снежный покров не 1989 0 0
сформировался 1991 1997 0 0 0 0
Озимая пше- высокие запасы воды в снеге + ин- 2003 47,5 9,29
ница тенсивное снеготаяние + дождевые осадки
высокие запасы воды в снеге + ин- 1996 33,9 6,04
тенсивное снеготаяние 1999 37,9 7,63
интенсивное снеготаяние + дожде- 1994 77,2 12,6
вые осадки
постепенное снеготаяние, мало 2012 0 0
осадков в период снеготаяния 2017 0 0
невысокие запасы воды в снеге + без 2009 0 0
осадков в период снеготаяния
оттепели зимой, снежный покров не 1990 0 0
сформировался
Многолетние интенсивное снеготаяние 1993 18,7 0
травы постепенное снеготаяние 2002 0 0
2007 0 0
2008 0 0
* - интенсивное снеготаяние обусловлено повышенным температурным режимом; ** - количество осадков в период снеготаяния превышало 32 мм; *** - смыв почвы отмечали только в пределах водосбора без противоэрозионных мероприятий.
цаемости в период снеготаяния выше в 4.5 раз. В работе М.М. Ильясова и соавт. [14] в фазе кущения озимой и яровой пшеницы водопроницаемость при ежегодной отвальной вспашке достигала 115,4 мм/ч, при вспашке в сочетании с мелкой обработкой до 100,5 мм/ч, а при плоскорезном рыхлении - 62,4 мм/ч. Сама технология подготовки почвы и посева озимых культур предполагает некоторое уплотнение почвы. По данным И. П. Здоровцова [15], в условиях Курской области величина стока талых вод со вспаханных полей может составлять 70.90 мм, а с уплотненной пашни, под которой подразумеваются необработанные или мелко обработанные с осени поля, а также поля, занятые посевами озимых культур, - 120.150 мм.
В наших исследованиях смыв почвы на посевах озимой пшеницы оказался больше, чем по отвальной зяби. В то же время на фоне посевов многолетних трав он отсутствовал, несмотря на то, что этот почва этого агрофона не отличалась высокой рыхлостью, в сравнении со вспаханным полем. Только в 1993 г в результате интенсивного снеготаяния на посевах многолетних трав отмечали сток талых вод, но смыва почвы не было. Очевидно, что в отличие от озимой пшеницы, многолетние травы формируют мощную корневую систему, обеспечивающую надежную защиту почвы на склонах от смыва талыми водами. К тому же многие исследователи отмечают, что посевы многолетних трав способствуют существенному улучшению структурно-агрегатного состояния почв и повышению водопрочности почвенных агрегатов. По данным М. А. Несмеяновой [16], при наличии в структуре посевных площадей люцерны и донника водопрочность почвенных агрегатов чернозема типичного увеличивалась, в сравнении с севооборотами без многолетних трав, на 1,98.5,71 %.
В среднем за 8 лет исследований на фоне посевов озимой пшеницы величина стока талых вод была в 3,4 раза больше, чем на отвальной зяби, и в 5,2 раза больше, чем на посевах многолетних трав. Смыв почвы на посевах многолетних трав отсутствовал во все годы исследований, а под озимой пшеницей он был в 3,5 раза больше, чем после зяблевой вспашки (табл. 2).
За 7 лет, характеризовавшихся как годы со смывом почвы, на фоне отвальной зяби при существующей интенсивности протекания эрозионных процессов в среднем терялось 20,93 т/га почвы. Под озимой пшеницей за 4 года, в которые отмечали смыв почвы, ее потери составили 35,56 т/га. Такие результаты позволяют считать, что посевы озимой пшеницы не могут служить надежной защитой от водной эрозии на склонах, особенно, если растения
2. Влияние агрофонов на водную эрозию на различных по насыщенности противоэрозионными мероприятиями водосборах
Агрофон (год) Водосбор Сток, мм Коэффициент стока Смыв почвы, т/га
Отвальная зябь (1988*, 1989, 1991, 1992, 1995*, без противоэрозионных элементов 9,6** 22,9 0,11 0,27 2,31 5,48
1007, 1998, 2000*, 2001*, с лесными полосами 6,1 0,07 0,84
2004, 2005, 2006*, 2010, и канавами 14,5 0,16 1,99
2011, 2013, 2014, 2015*, с лесными полосами, 5,6 0,06 0,63
2016, 2018*) канавами и валами-террасами 13,1 0,14 1,49
Озимая пшеница (1990, 1994*, 1996*, 1999*, без противоэрозион-ных элементов 37,2 74,5 0,33 0,67 7,94 15,87
2003*, 2009, 2012, 2017) с лесными полосами 18,0 0,15 2,73
и канавами 36,1 0,30 5,46
с лесными полосами, 18,4 0,16 2,67
канавами и валами- 36,7 0,31 5,34
террасами
Многолетние травы без противоэрозион- 6,8 0,10 0
(1993, 2002, 2007, 2008) ных элементов 27,0 0,40
с лесными полосами 3,2 0,05 0
и канавами 13,0 0,18
с лесными полосами, 4,0 0,06 0
канавами и валами- 16,0 0,23
террасами
* - годы с проявлением смыва почвы;
** - в числителе - средние за все годы исследования значения на агрофоне, в знаменателе - средние за годы с проявлением смыва почвы значения.
недостаточно развиты или ослаблены неблагоприятными для нормальной вегетации культуры условиями. Но даже при нормальном развитии посевов озимой пшеницы перед уходом в зиму их почвозащитная эффективность в отношении водной эрозии была ниже, чем у посевов многолетних трав.
Выявлена высокая эффективность гидролесомелиоративных элементов (лесных полос и гидротехнических сооружений), предназначенных для защиты почвы от смыва водными потоками. В среднем за годы исследований и по всем изучаемым агрофонам в вариантах опыта на водосборе с лесными полосами и канавами сток талых вод был меньше, чем в варианте без противоэрозионных элементов, в 2,0 раза, а смыв почвы - в 2,9 раза. На водосборе с лесными полосами, канавами и валами-террасами величины этих показателей снизились в 1,9 и 3,1 раза соответственно. Очевидно, что почвозащитная эффективность агро-фонов, сформированных культурами севооборота, будет в значительной степени зависеть от дополнительных противоэрозионных мероприятий в виде лесных полос и гидротехнических сооружений.
В среднем за годы исследований на фоне отвальной зяби в пределах водосборов с лесными полосами и гидротехническими сооружениями сток талых вод был меньше, чем на водосборах без почвозащиты, на 3,3...4,0 мм, в годы с проявлением водной эрозии - на 8,4.9,2 мм. На посевах озимой пшеницы, размещенных в пределах водосборов с лесными полосами и гидротехническими сооружениями, сток талых вод в среднем за годы исследования был меньше на
18,8.19,2 мм, а в годы с проявлением водной эрозии - на 37,8.38,4 мм. Аналогичную закономерность наблюдали на посевах многолетних трав.
Сток талых вод на посевах трав на водосборах с элементами почвозащиты в среднем за годы исследования был меньше, чем без них, на 2,8.3,6 мм, а в годы с проявлением стока - на 11,0. 14,0 мм. По отвальной зяби в пределах водосборов с лесными полосами и гидротехническими сооружениями в среднем за годы исследования смыв почвы был меньше, чем без противоэрозионных элементов, на 1,47.1,68 т/га, а в годы с проявлением водной эрозии - на 3,49.3,58 т/га. На посевах озимой пшеницы снижение составляло 5,21.5,27 т/га и 10,41. 10,53 т/га соответственно.
При обработке многолетних экспериментальных данных методом регрессионного анализа зависимость смыва почвы от запасов воды в снеге с выпадающими осадками не установлена (коэффициент детерминации 0,34). Очевидно, что высокое значение имеет интенсивность снеготаяния, которая в отдельные годы даже при относительно невысоких запасах воды в снеге способствовала формированию стока и смыва почвы. При этом установлена прямая связь между величинами смыва почвы и стока талых вод, как на отвальной зяби,
12
10
а
г
^
ы в ч о п в ы м
и
♦ ____
у = 0,2543х - 0,8037
♦ ______ Я = 0,8257
♦
- % ♦♦♦♦ ♦
а)
10 15 20 25 30 35 40 45 50
Сток талых вод, мм
25
20
а
г
^
ы в ч о п в ы м С
15
10
у = 0,1917х - 0,3485 Я = 0,9344
б)
) 20 40 60 80 100 120
Сток талых вод, мм
Рисунок. Зависимость смыва почвы от величины стока на отвальной зяби (а) и на посевах озимой пшеницы (б).
Ы
Ф
з
ь
ф
д
ф
ь
ф
О)
О м о
8
6
4
2
0
0
5
5
0
так и на посевах озимой пшеницы (см. рисунок): коэффициент детерминации составил соответственно 0,83 и 0,93.
Полученные уравнения регрессии позволяют рассчитать размеры смыва почвы в зависимости от изменения величины стока талых вод на водосборных площадях агроландшафтов с характеристиками, аналогичными опытному участку, с учетом агрофонов, сформированных вспашкой или посевами озимой пшеницы.
Таким образом, в условиях Центрально-Черноземного региона при наличии снежного покрова на склонах сток талых вод и смыв почвы определяются интенсивностью снеготаяния, которая в большей степени зависит от температурного режима, чем от запасов воды в снеге. Значительное воздействие на усиление стока и смыва почвы оказывают дождевые осадки, выпадающие в период снеготаяния. Наибольшей противоэро-зионной устойчивостью характеризуется агрофон под многолетними травами, на котором смыв почвы во все годы исследований не проявлялся. Под посевами озимой пшеницы величина стока талых вод была больше, чем на зяблевой вспашке, в 3,4 раза, по сравнению с посевами многолетних трав, в 5,2 раза. Смыв почвы под озимой пшеницей был в 3,5 раза выше, чем на отвальной зяби. На фоне зяблевой вспашки за 7 лет проявления эрозионных процессов было потеряно 20,93 т/га почвы, на посевах озимой пшеницы за 4 года - 35,56 т/га. Лесные полосы, усиленные гидротехническими сооружениями, позволяют уменьшить сток талых вод на склоновых землях, в сравнении с участками без почвозащитных элементов, в 2 раза, смыв почвы - в 3 раза. С повышением стока талых вод возрастает вероятность увеличения смыва почвы.
Литература.
1. Мальцев К. А., Ермолаев О. П. Потенциальные эрозионные потери почвы на пахотных землях европейской части России // Почвоведение. 2019. № 12. С. 1502-1512. с1о1:10.1134/80032180Х19120104.
2. Методологические аспекты формирования экологически сбалансированных агроландшафтов / Н. П. Масютенко, А. В. Кузнецов, М. Н. Масютенко и др. // Земледелие. 2016. № 7. С. 6-9.
3. Кирюшин В.И. Научно-инновационное обеспечение приоритетов развития сельско-
^ го хозяйства // Достижения науки и техники О АПК. 2019. Т 33. № 3. С. 5-10. Ф 4. Подлесных И. В., Зарудная Т. Я., Со-0| ловьева Ю. А. Новый подход к методологии 2 проектированиялесогидромелиоративного 5 комплекса в условиях ЦЧР // Достижения на-§ уки и техники АПК. 2019. Т 33. № 11. С. 14-17. г! Со1:10.24411/0235-2451-2019-11103. § 5. Трофимов Н.В., Сочнева С.В., Панасюк 5 М.В. Методика разделения территории (3) Республики Татарстан на агроландшафтные
районы на основе зонирования природно-климатических ее условий // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т 14. № S4-1 (55). С. 127-131.
6. Васильев С.А., Васильев А.А., Затылков Н.И. Противоэрозионная контурная обработка почвы машинно-тракторными агрегатами на агроландшафтах склоновых земель // Вестник НГИЭИ. 2018. № 5 (84). С. 43-54.
7. Долганова М. В. Повышение эрозионной устойчивости почв агроландшафтов Брянской области фитомелиоративными мероприятиями // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 115. С. 173-182.
8. Подлесных И. В., Зарудная Т. Я. Оценка влияния противоэрозионных комплексов для сокращения выноса из агроландшафтов биогенных веществ с весенним стоком // Агрохимический вестник. 2019. № 4. С. 24-28. doi:10.24411/0235-2516-2019-10053.
9. Комиссарова М. А., Габбасова И. М. Эрозия почв при снеготаянии на пологих склонах в Южном Предуралье // Почвоведение. 2014. № 6. С. 734-743.
10. Модифицированный метод прогнозирования эрозии почвы и ее последствий / Ю. П. Сухановский, А. В. Прущик, С. И. Санжарова и др. // Земледелие. 2016. № 2. С. 29-32.
11. Гусаров А. В., Шарифуллин А. Г., Голосов В. Н. Современный тренд эрозии пахотных черноземов обыкновенных на Приволжской возвышенности (Саратовская область) // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1517-1538. doi: 10.1134/S0032180X18120043.
12. Изменения темпов смыва почвы в речных бассейнах южного мегасклона европейской части России за последние 30 лет / К. А. Мальцев, М. А. Иванов, А. Г. Шарифуллин и др. // Почвоведение. 2019. № 6. С. 757-768. doi: 10.1134/ S0032180X19060091.
13. Полуэктов Е. В. Сток талых вод с различной по степени уплотненности пашни // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2015. № 3 (19). С. 139-149.
14. Изменение агрофизических свойств выщелоченного чернозема в зависимости от минимизации основной обработки почвы / М. М. Ильясов, И. М. Суханова, Л. М. Бик-кинина и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т 14. № S4-1 (55). С. 42-47.
15. Здоровцов И. П. Влияние почвово-доохранного земледелия на эрозионно-гидрологические процессы и продуктивность агроландшафтов в ЦЧР // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. № 7. С. 53-54.
16. Несмеянова М. А. Структурно-агрегатный состав и водопрочность почвы под влиянием многолетних бобовых трав // Пермский аграрный вестник. 2015. № 9. С. 50-55.
Soil-protective efficiency of agricultural backgrounds formed by crops in the system of hydro-forest reclamation on the slopes of the Central Chernozem Region
S. A. Tarasov, A. V. Prushchik, T. Ya. Zarudnaya, V. A. Vytovtov
Kursk Federal Agricultural Research Center, ul. Karla Marxa, 70b, Kursk, 305021, Russian Federation
Abstract. The research aimed to assess the influence of agricultural backgrounds, formed by crops, on the manifestation of water-erosion processes within a water-producing area with different anti-erosion elements. The work analyzed the array of experimental data collected in the experiment on contour-reclamation farming in the Kursk region in 1988-2018. The experiment scheme provided for the study of water-producing areas without erosion control elements, with narrow forest belts, reinforced ditches, and with forest belts, ditches and terraced ramparts. The soil was leached and typical chernozem with a humus content of 4.9-6.8%, slope steepness was 0.1-8.0 degrees and an erosion degree was 16.5-27.3%. Depending on the crop rotation culture, snowmelt in the spring period occurred against the background of ploughing (without vegetation), winter wheat or perennial grasses. Water reserves in the snow, meltwater runoff, and soil washout were determined. Out of 31 years of research, in 13 years (42%) we noted the runoff of meltwater, in 11 years (36%) it was accompanied by soil washout. Under winter wheat the amount of meltwater runoff was 3.4 times greater than for ploughland, and 5.2 times more than for perennial grasses. Under perennial grasses, soil washout did not occur, but under winter wheat it was 3.5 times greater than against the background of ploughland. On ploughland during 7 years with the manifestation of erosion, 20.93 t/ha of soil was washed away, under winter wheat for 4 years, 35.56 t/ha of soil was washed away. On the water-producing areas with anti-erosion elements, the meltwater runoff was 1.9-2.0 times less and washout of the soil was 2.9-3.1 times less than on the water-producing areas without anti-erosion elements. A close correlation has been established between the amount of washed away soil and the amount of runoff. The obtained regression equations make it possible to predict the amount of soil washout depending on the flow of meltwater.
Keywords: soils on the slopes, meteorological conditions, forest belts, hydraulic structures, snow reserves, snowmelt runoff, soil water erosion.
Author Details: S. A. Tarasov, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: sergejtarasov1989@mail.ru); A. V. Prushchik, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; T. Ya. Zarudnaya, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; V. A. Vytovtov, senior research fellow.
For citation: Tarasov SA, PrushchikAV, Zarudnaya TYa, et al. [Soil-protective efficiency of agricultural backgrounds formed by crops in the system of hydro-forest reclamation on the slopes of the Central Chernozem Region]. Zemledelie. 2020. (6):6-10. Russian. doi: 10.24411/00443913-2020-10602.
