CC BY
30
УДК 502/504:631.11:551.41 Б01 10.26897/1997-6011/2018-1-84-88
А.И. ПЕТЕЛЬКО
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук», Новосильская ЗАГЛОС — филиал ФНЦ агроэкологии РАН, г. Мценск, Орловская обл., Российская Федерация
A.Т. БАРАБАНОВ
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения российской академии наук,», г. Волгоград, Российская Федерация
B.Т. ЛОБКОВ
Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет», г. Орёл, Российская Федерация
ПРОТИВОЭРОЗИОННЫЕ АГРОПРИЁМЫ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ СТОКА ТАЛЫХ ВОД
Цель научной работы - изучение стока талых вод на различных агротехнических обработках почвы. На Новосильской зональной агролесомелиоративной опытной станции, которая находится в Орловской области, с 1921 г. проводятся разносторонние научные исследования по защите почв от водной эрозии и испытываются водозадерживающие агротехнические приёмы. Накоплен значительный научный материал комплекса противоэрозионных мероприятий. В многофакторном стационарном опыте изучались различные агроприёмы на формирование весеннего стока талых вод. На опыте изучались снегозапасы, влажность, промерзание почвы, формирование стока при разных агроприёмах. Был принят балансовый метод с применением стоковых площадок, обеспечивающий высокую точность результатов, анализируются показатели стока на разных агрофонах. Эффективным, простым и доступным приёмом уменьшения поверхностного стока талых вод на серых лесных почвах является глубокая зяблевая вспашка. Установление глубины пахоты, порядок углубления пахотного слоя, выбор орудия обработки должны быть дифференцированны в зависимости от почвенных и эрозионных особенностей конкретного поля в хозяйстве.
Противоэрозионные приёмы, эрозия, снегозапасы, сток талых вод, коэффициент стока, инфильтрационная способность почвы
Введение. Интенсивное земледелие на склонах немыслимо без защиты почвы от водной эрозии. Необходимо повышать продуктивность эродированных земель. Охрана почв от эрозии — одна из главных проблем природопользования и экологии. Актуальность её возрастает в связи с интенсивным использованием старопахотных земель, вовлечением в сельскохозяйственный оборот ранее малопригодных размытых земель.
Чтобы защитить почву от смыва и размыва, необходимо познать суть эрозионных процессов, изучить особенности их проявления в зависимости от природных факторов. Надо расширить применение противоэрози-онной обработки почвы и применять комплекс почвозащитных мероприятий.
На склоновых землях водная эрозия проявляется чаще в том случае, когда подвергается систематической обработке. Во время весеннего стока происходит смыв и размыв почвы, что приводит к уменьшению почвенного плодородия.
Методика исследований. На землях Новосильской ЗАГЛОС закладываются стоковые площадки ежегодно в осенний период.
Целью научной работы является изучение стока талых вод на различных агротехнических обработках почвы. Это сложнейшая задача, которая требует проведения большого объёма работ в условиях осенне-зимнего периода и весенней распутицы.
На опыте изучались снегозапасы, влажность, промерзание почвы, формирование стока при разных агроприёмах. Был принят балансовый метод с применением стоковых площадок, обеспечивающий высокую точность результатов. В своих исследованиях этот метод использовали Г.П. Сур-мач [1,2,8], Е.А. Гаршинёв [2], А.Т. Барабанов [3], Н.Е. Петелько [3], А.И. Петелько [5,6], С.М. Небольсин [7] и др. Проведена математическая обработка данных по общим запасам снеговой воды перед весенним снеготаянием по методике Б.А. Доспехо-ва [9].
Изучение вопросов формирования стока и смыва почвы, увлажнительной и про-тивоэрозионной роли агротехнических приёмов проводились согласно методике ВНИ-АЛМИ [1]. Использовались и другие методики, а также методические рекомендации.
Снегомерную съемку на опыте измеряли по 2 профилям, через 2 м в 5-кратной повторности. Плотность снега измерялась весовым снегомером ВС-43 на каждой стоковой площадке в 2-кратной повторности с равномерным их размещением. Запасы воды в снеге вычислялись по формуле Q = 10Н^, где Н — высота снежного покрова, см; d — плотность снега, г/см3.
Глубина промерзания почвы определялась зимой по наличию кристаллов льда, одновременно отбирались образцы почвы на влажность, проводились другие наблюдения.
Научные исследования проводили согласно утверждённому тематическому плану.
Результаты и их обсуждение.
Из агротехнических приёмов изучались вспашка поперёк склона, углубление пахотного слоя, гребнистая вспашка, перекрёстное бороздование, лункование и щелевание.
Как показали наблюдения, зяблевая вспашка поперёк склона по сравнению с вспашкой вдоль склона сокращает сток талых вод в пределах 70 м3/га. В большинстве случаев водозадерживающая роль её проявляется меньше.
Исходя из того, что рыхлое состояние почвы является главнейшим условием её инфильтрационной способности, большое значение придавалось изучению эффективности глубокой зяблевой вспашки.
Многолетними наблюдениями установлено, что на серых лесных слабо-и среднесмытых почвах углубление пахотного слоя на один сантиметр обеспечивает уменьшение стока талых вод в пределах от 4 до 41 м3/га. В зависимости от глубины пахоты, сложившихся погодных условий и состояния почвы, в различные годы эффективность углубления пахотного слоя колеблется в широких пределах. В разные годы дополнительное поглощение весеннего стока составило от 58 до 265 м3/га. а в некоторых случаях и больше. На снижение эффективности глубокой зяблевой вспашки в отдельные годы сказалось сильное увлажнение почвы с осени или в период зимних оттепелей с последующим замерзанием и, особенно, при образовании ледяной корки.
№ 1'2018
Рекомендуемая глубокая (27-30 см) зяблевая вспашка поперёк склона на серых лесных почвах в зависимости от мощности гумусового горизонта производится либо обычными плугами, либо плугами с почвоуглубителями, плугами с вырезными отвалами. Применяется также безотвальная обработка глубокорыхлителями.
На повышение эффективности серых лесных почв и имеющих низкое естественное плодородие, а особенно малоплодородных эродированных почв глубокая вспашка менее эффективна. Повышение урожайности при глубокой вспашке достигается только при сочетании углубления пахотного слоя (постепенного и разового, в зависимости от особенностей почвы) с внесением удобрений.
Гребнистая вспашка способствует некоторому задержанию снега. Однако, в поглощении стока талых вод она мало отличается от обычной вспашки (табл. 1).
Слабая стокопоглотительная способность гребнистой вспашки объясняется уменьшением мощности рыхлого слоя под бороздой, что равнозначно уменьшению глубины пахоты и, следовательно, сокращению инфильтрационной способности. Этот недостаток присущ и другим видам водоза-держивающих обработок с образованием искусственного микрорельефа.
Как показали исследования, перекрестное бороздование не оказывает существенного влияния на уменьшение стока талых вод (табл. 2). Небольшое увеличение просачивания воды в почву в варианте с бо-роздованием связано с большими влагоза-пасами. Коэффициент стока при бороздо-вании во все годы наблюдений был выше по сравнению с контролем.
Лункование зяби оказывает некоторое влияние на задержание снега и увеличение влагозапасов и, благодаря этому, в отдельные годы способствует просачиванию талой воды в почву. Коэффициент стока при лунковании не уменьшается (табл. 3). На вариантах опыта запасы снеговой воды обработаны методом дисперсионного анализа. На зяби с гребнистой вспашкой НСР05 составила 24,9 мм, на лункованной зяби — 16,5 мм.
Как и следовало ожидать, повышения урожайности сельскохозяйственных культур от применения гребнистой вспашки, прерывистого бороздования и лункования зяби не наблюдалось.
1вб)
Таблица 1
Показатели стока талых вод на зяби с гребнистой вспашкой
Годы наблюдений Среднее
1 й 2 й 3 й 4 й 5 й за 5 лет
Показатели Л л о а н Гребнист. вспашка Л л о а н н Гребнист. вспашка Л л о а н н Гребнист. вспашка Л л о а н н Гребнист. вспашка Л л о а н н Гребнист. вспашка Л л о а н н Гребнист. вспашка
о М о М о М о М о М о М
Запасы снеговой воды + осад- 150 163 55 62 191 219 134 130 78 78 122 130
ки весны, мм
Просочилось воды в почву, мм 150 163 36 35 109 109 50 43 63 61 82 82
Сток, мм 0 0 19 27 82 110 84 87 15 17 40 48
Коэффициент стока 0 0 0,35 0,44 0,43 0,50 0,63 0,67 0,19 0,22 0,32 0,37
Таблица 2
Показатели стока талых вод на зяби с прерывистым бороздованием через 3-4 м
Годы наблюдений Среднее за 4 года
Показатели 1 й 2 й 3 й 4 й
Контроль Борозд. Контроль Борозд. Контроль Борозд. Контроль Борозд. Контроль Борозд.
Запасы воды в снеге + осадки 196 191 150 150 156 155 191 209 173 176
весны, мм
Просочилось воды в почву, мм 46 33 150 150 36 23 109 121 85 81
Сток, мм 150 158 0 0 120 132 82 88 88 95
Коэффициент стока 0,77 0,83 0 0 0,76 0,85 0,43 0,42 0,49 0,53
Таблица 3
Показатели стока талых вод на зяби с лункованием
Годы наблюдений Среднее
Показатели 1- й 2 й 3- й 4 й за 4 года
Контроль Лунков. Контроль Лунков. Контроль Лунков. Контроль Лунков. Контроль Лунков.
Запасы воды в снеге + осадки 55 59 191 211 123 128 78 77 112 119
весны, мм
Просочилось воды в почву, мм 36 39 109 119 50 54 63 63 65 69
Сток, мм 19 20 82 92 73 74 15 14 47 50
Коэффициент стока 0,35 0,34 0,43 0,44 0,59 0,58 0,19 0,18 0,41 0,42
Щелевание почвы в зоне серых лесных почв изучено недостаточно. Щелевание мерзлой зяби осенью на глубину 45-50 см с расстояниями между щелями 140 см и ширине щелей 5 см показало, что при зимних оттепелях стенки щели обрушивались и заполнялись почвой. При этом щелевание, как водозадерживающий приём, теряет своё значение.
Материалы научных исследований по стоку талых вод на различных агрофонах
за 1959-2008 годы опубликованы в журнале «Природообустройство» [10].
Выводы
Испытание агротехнических водоза-держивающих обработок почвы показало, что самым эффективным, а вместе с тем простым и доступным приёмом уменьшения поверхностного стока талых вод на серых лесных почвах является глубокая зяблевая вспашка. Установление глубины пахоты,
порядок углубления пахотного слоя, выбор орудия обработки должно быть дифференцировано в зависимости от почвенных и эрозионных особенностей конкретного поля в хозяйстве.
Водозадерживающие обработки почвы, основанные на создании искусственного микрорельефа на пашне, себя не оправдали.
Библиографический список
1. Сурмач Г.П. и др. Методика изучения водорегулирующей и противоэрозионной роли лесных полос и агротехнических приёмов. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 1967. - 39 с.
2. Гаршинёв Е.А. Эрозионно-гидрологи-ческий процесс. Теория и модели. — Волгоград: ВНИАЛМИ, 1999. — 196 с.
3. Барабанов А.Т. Изучение водоза-держивающих приёмов обработки светло-каштановых почв на склоновых землях Волгоградской области: автореф. дис. канд. с.-х. наук. — М.: 1968. — 17 с.
4. Петелько Н.Е. Влияние противоэро-зионной лесомелиорации на свойства смытых серых лесных почв центральной лесостепи. Лесомелиорация склонов. Сборник научных трудов. — Волгоград: ВНИАЛМИ, 1985. — Вып.3(86). — С. 29-43.
5. Петелько А.И., Новиков Н.Е. Предложения по защите почв от водной эрозии в Центральных районах Нечёрноземья. — Орёл: Изд. — во Труд, 1999. — 31 с.
6. Петелько А.И. Агролесомелиорация в адаптивно-ландшафтном земледелии лесостепи Центрального Нечёрноземья: автореф. дис. доктора с.-х. наук. — Волгоград, 2012. — 39 с.
7. Небольсин С.И., Надеев П.П. Элементарный поверхностный сток. — Л. — М.: Гидрометеоиздат, 1937. - 63 с.
8. Сурмач Г.П. Классификация смытых почв и её применение при составлении крупномасштабных почвенно-эрозион-ных карт // Почвоведение. - 1954. - № 1. -С. 71-80.
9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). - М.: Колос, 1968. - 335 с.
10. Петелько А.И., Барабанов А.Т. показатели стока талых вод за 1959-2008 годы // Природообустройство. - 2016. - № 1. -С. 78-83.
Материал поступил в редакцию 20.05.2017 г.
Сведения об авторах Петелько Анатолий Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, Новосиль-ская ЗАГЛОС - филиал ФНЦ агроэкологии РАН; 303035, Орловская обл., г. Мценск, ул. Семашко, д. 2А; тел.: 7(48646)28755; e-mail: zaglos@mail.ru
Барабанов Анатолий Тимофеевич, доктор сельскохозяйственных наук, ФНЦ агроэкологии РАН; 400062, г. Волгоград, пр. Университетский, д. 97; тел.: 7(8442)462567; e-mail: a.barabanov2011@yandex.ru
Лобков Василий Тихонович, доктор сельскохозяйственных наук, ФБОУ ВПО, Орловский государственный аграрный университет; 302019, г. Орёл, ул. Генерала Родина, д. 69; тел.:7 (4862)454064; e-mail: v.lobckov2014@yandex.ru
A.I. PETELKO
Federal state budgetary research institution «Federal scientific center of agro ecology, complex land reclamation and protective forestation of the Russian Academy of Sciences», Novosilskaya ZAGLOS — branch of FNC of agro ecology RAS, Mtsensk, Orlovskaya area, the Russian Federation
A.T. BARABANOV
Federal state budgetary research institution «Federal scientific center of agro ecology, complex land reclamation and protective forestation of the Russian Academy of Sciences», Novosilskaya ZAGLOS — branch of FNC of agro ecology RAS, Volgograd, the Russian Federation
V.T. LOBKOV
Federal state budgetary educational institution of higher education «Orlovsky state agrarian university», Orel, the Russian Federation
EROSION-PREVENTIVE AGROMETHOD IN THE FORMATION OF MELT WATER FLOW
The purpose of the scientific work is to study the flow of melt water on various agro technical soil treatments. At the Novosilsky zonal agro forestry reclamation experimental station located in the Orlovsky region since 1921 various scientific research has been carried out on soil protection from water erosion and water-detention agro technical methods have been tested. A considerable scientific material of a complex of anti-erosion measures has been accumulated. In a multifactorial
steady-state experiment various agro methods have been studied for the formation of a spring runoff of thaw water. There was studied snow stock, humidity, frost penetration of the soil, formation of runoff under different agro-methods in the experiment. There was adopted a balance method with the use of runoff sites ensuring a high accuracy of results, and flow indicators are analyzed at different agro backgrounds. An effective, simple and accessible method of reducing the surface runoff of melt water on gray forest soils is a deep autumn plowing. Determination of the plowing depth, the order of topsoil deepening, the choice of tillage equipment should be differentiated depending on the soil and erosion characteristics of a particular field in the economy.
Anti-erosion methods, erosion, snow stocks, melt water flow, runoff coefficient, soil
infiltration capacity
Reference list
1. Surmach G.P. i dr. Metodika izucheni-ya vodoreguliruyushchej i protivoerozionnoj roli lesnyh polos i agrotehnichekih priemov. -Volgograd: VNIALMI, 1967. - 39 s.
2. Garshinev Е.А. Erozionno-gidrologich-esky protsess. Teoriya i modeli. - Volgograd: VNIALMI, 1999. - 196 s.
3. Barabanov А.Т. Izuchenie vodozader-zhivayushchih priemov obrabotki svetlo-kash-tanovyh pochv na skolovyh zemlyah Volg-ogradskoj oblasti: avtoref. dis. kand. s. - h. nauk. - М.: 1968. - 17 s
4. Petelko N.E. Vliyanie protivoerozion-noj lesomelioratsii na svoistva smytyh seryh lesnyh pochv tsentralnoj lesostepi. Lesomelio-ratsiya sklonov. Sbornik nauchnyh trudov. -Volgograd: VNIALMI, 1985. - Vyp.3(86). -S.29-43.
5. Petelko N.E., Novikov N.E. Pred-lozheniya po zashchite pochv ot vodnoj erozii v Tsentralnyh rajonah Nechernozemja. - Orel: Izd -vo Trud, 1999. - 31 s.
6. Petelko А.I. Agrolesomelioratsiya v adaptivno-landshaftnom zemledelii lesoste-pi Tsentralnogo Nechernozemja: avtoref. Dis. Doktora s. - h. Nauk. - Volgograd, 2012. - 39 s.
7. Nebolsin S.I., Nadeev P.P. Elementa-rny poverhnostny stok. - L. - М.: Gidromete-oizdat, 1937. - 63 s.
8. Surmach G.P. Klassifikatsiya smy-tyh pochv i ee primenenie pri sostavlenii krupnomasshtabnyh pochvenno-erozionnyh kart // Pochvovedenie. - 1954. - № 1. - S.71-80.
9. Dospehov B.A. Metodika polevogo opy-ta (s osnovami statisticheskoj obrabotki rezul-tatov issledovanij). - М.: ^los, 1968. - 335 s.
10. Petelko АЛ., Barabanov А.Т. Pokaza-teli stoka talyh vod za 1959-2008 gody // Priro-doobustrojstvo. -2016. - № 1. - S.78-83.
The material was received at the editorial office
20.05.2017
Information about the authors Petelko Anatolij Ivanovich, doctor of agricultural sciences, Novosilskaya ZAGLOS -branch of FNC of agro ecology RAS; 303035, Оrlovskaya region, Mtsensk, ul. Semashko, d. 2А; tel.: 8 (48646)28755; e-mail: zaglos@mail.ru Barabanov Anatolij Timofeevich, doctor of agricultural sciences, FNC of agro ecology RAS; 400062, Volgograd, pr. Uni-versitetsky, 97; tel.: (8442)46-25-67; e-mail: a.barabanov2011@yandex.ru
Lobkov Vasilij Tihonovich, doctor of agricultural sciences, FSEIHVE, Orlovsky state agrarian university; 302019, Orel, ul. Generala Podina, 69; tel.: (4862)454064; e-mail: v.lobckov2014@yandex.ru
№8)
№ 1'2018
