CC BY
10
Nazarova Marina Vladimirovna, Junior Researcher, Laboratory for Research on Agroforest-ry Landscapes and Adaptive Farming Systems of the Federal Research Center of Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences, 400062, 97, University avenue, Volgograd. Tel. +79610646927, E-mail: mn1967@list.ru
DOI: 10.25930/0372-3054/005.5.12.2019 УДК: 631:11.634:93
УСТОЙЧИВОСТЬ ПОЧВ К РАЗРУШЕНИЮ ВЕТРОМ В АГРОЛЕСОЛАНДШАФТАХ НА ФОНЕ СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ NO-TILL
Т.В. Волошенкова
В сети лесных полос степной зоны Нижнего Поволжья изучена сезонная динамика структуры верхнего (0-5 см) слоя почвы на фоне системы земледелия No-till. Установлено, что открытая поверхность южных карбонатных черноземов дефляционно опасна в любое время года. Выявлены два пика распыления - ранней весной и перед уборкой зерновых культур. В первый период содержание частиц диаметром менее 1 мм составило 33-47%, во второй - 60-61%. Полезащитные лесные полосы снижали распыление почвы в зоне до 10-15 высот насаждений (Н) почти в 2 раза. Южные карбонатные черноземы генетически предрасположены к выдуванию, поэтому их необходимо защитить экраном из растительных остатков. Система земледелия No-till имеет преимущество, так как позволяет всю стерню оставить на поверхности поля, особенно при уборке методом очеса растений. При этом остается около 4 т/га растительных остатков озимой пшеницы. К весне ее количество сокращается в 2 раза, а после посева яровых культур остается всего около 25% от первоначального количества. Поэтому система No-till будет наиболее эффективна в комплексе с полезащитными лесными полосами.
Ключевые слова: система земледелия No-till, дефляция, структура почвы, пожнивные остатки, лесные полосы
RESISTANCE OF SOILS TO DESTRUCTION BY WIND IN AGROFOREST LANDSCAPES AGAINST THE BACKGROUND OF THE NO-TILL FARMING SYSTEM
T.V. Voloshenkova
In the network of the forest shelterbelts in the steppe zone of the Lower Volga region, the seasonal dynamics of the structure in the upper (0-5 cm) soil layer was studied against the background of the No-till farming system. It has been established that the open surface of the southern carbonate chernozems is deflationary threat at any time of the year. Two peaks of dispersion were revealed: in the early spring and before harvesting of grain crops. In the first period, the content of particles with a diameter of less than 1 mm was 33-47%, in the second it was 60-61%. The field-protecting forest belts reduced the soil dispersion in the zone to 1015 plantation heights (H) almost 2 times. Southern carbonate chernozems are genetically predisposed to blowing, so they need to be protected by a screen from plant debris. The No-till farming system has the advantage of allowing the entire stubble to be left on the surface of the field, especially when harvesting by plant combing. At the same time, about 4 tons/hectare of winter wheat stubble remains. By spring, its number is reduced by 2 times, and after the sow-
ing spring crops only about 25% of the initial amount remains. Therefore, the No-till system will be most effective in combination with field-protecting forest shelterbelts.
Key words: No-till farming system, deflation, soil structure, stubble, forest shelterbelts
Введение. Одним из ведущих факторов потери почвенного плодородия и, как следствие, снижения эффективности сельскохозяйственного производства является дефляция. В конце 70-х годов прошлого столетия из-за разрушения почв ветром терялось около 27 млн т зерна пшеницы [1]. На сегодняшний день в России недобор продукции растениеводства в зерновом эквиваленте составляет 13,2 млн т [2]. Юго-восток европейской территории России наиболее часто подвергается разрушительному действию пыльных бурь из-за своего географического расположения на стыке циклонов и антициклонов, вызывающих резкое усиление ветра [3]. В связи с этим вопрос ветроустойчивости поверхности почв и методов ее повышения весьма актуален.
Объекты и методы исследования. Исследования проводились в 2015-2018 гг. в зоне степи Волгоградской области на базе фермерских хозяйств, возделывающих сельскохозяйственные культуры по системе земледелия No-till. Объекты наблюдения - поля в межполосных пространствах сети защитных лесных насаждений. Главная порода -ясень зеленый (Fraxinus lanceolata). Высота полос в период исследований варьировала в пределах 7-10 м. В почвенном покрове преобладали черноземы южные карбонатные разной мощности тяжелосуглинистые и глинистые. В течение года на различных расстояниях от лесных полос изучали структуру верхнего слоя почвы (0-5 см) с использованием метода сухого просеивания по Н.И. Саввинову [4]. Дефляционную опасность почвы оценивали по содержанию частиц диаметром менее 1 мм в слое 0-5 см [5]. Одновременно определяли количество растительных остатков на поверхности почвы [6].
Результаты исследований и их обсуждение. В осенне-зимне-весенний период под действием погодных факторов почва подвергается многократным циклам «замораживания-оттаивания», «увлажнения-высушивания», что способствует разрушению крупных почвенных агрегатов и вследствие этого увеличению распыленности [7]. Вследствие этого наблюдается значительная сезонная изменчивость содержания фракции диаметром менее 1 мм, и существенное влияние на этот показатель оказывают полезащитные лесные насаждения (рис. 1).
70,00
10 15 20 25 30 Расстояние от лесной полосы, Н
35
40
■ Ранняя весна
■ После посева подсолнечника
■ Перед уборкой озимой пшеницы
0
5
Рисунок 1 - Сезонная динамика распыления почвы в межполосном пространстве.
В ранневесенний период содержание «пылящей» фракции изменялось по межполосному пространству в достаточно широких пределах. В зоне до 10-12 высот насаждений (Н) от лесной полосы оно составило 17,1-22,3%. Вне этой зоны распыленность возрастала до 33-47%, то есть почти достигала верхнего предела дефляционной устойчивости почв. Причиной такой дифференциации является отложение снежных шлейфов у лесных полос. Оно способствовало уменьшению частоты и амплитуды колебаний температуры в зимний период, а также повышению влажности почвы, что положительно отразилось на связности почвенных агрегатов и снизило распыленность почвы.
Весенне-летнее мелиоративное влияние лесных полос и дополнительное увлажнение почвы за счет выпадения осадков привело к дальнейшему снижению количества дефляционно опасной фракции. В фазе всходов подсолнечника в зоне 0-15 Н оно составило 13,6-19,7%, а за ее пределами - 39,3%.
При иссушении почвы в процессе роста и развития агроценозов наблюдался обратный процесс. Распыление почвы резко увеличилось, достигнув максимума перед уборкой озимой пшеницы. В этот момент содержание фракции диаметром менее 1 мм составило 35,7-61,3%. При этом положительное воздействие лесных полос сохранялось, хотя протяженность зоны влияния несколько сократилась. На существование двух пиков распыления (в марте-апреле и в период от уборки сельхозкультур до следующей обработки) для открытых черноземов Северного Кавказа указывали в свое время П.С. Трегубов и Г.И. Васильев [8], однако влияние лесных полос они не учитывали.
Нужно отметить, что при иссушении почвы распыление южных карбонатных черноземов проявлялось настолько сильно, что обнаруживалось невооруженным взглядом.
Анализ почвенных кернов из пробуренных скважин показал, что если в фазе колошения озимой пшеницы нижняя граница распыленного слоя наблюдалась на глубине 10-20 см, то в предуборочный период она опускалась до 30 см.
В связи с тем, что южные карбонатные черноземы дефляционно опасны в любое время года, их необходимо защитить экраном из пожнивных остатков. Считается, чтобы предотвратить выдувание, необходимо оставить на поверхности почвы 200-300 шт/м стоячей стерни озимой пшеницы при высоте ее среза 15-20 см [9, 10] или 0,5-2,4 т/га [8] растительных остатков.
Система земледелия No-till, где почва не обрабатывается, позволяет накопить и сохранить мощный экран из растительных остатков. В этом отношении хорошие результаты получаются при уборке зерновых колосовых культур очесывающими жатками, когда практически вся стерня остается на поверхности поля. Общая масса ее составляет около 4 т/га (рис. 2).
После посева подсолнечника их количество по сравнению с ранневесенним периодом снизилось до 0,73-1,52 т/га (42,4-57,6% от первоначального количества). Этого могло бы хватить для предотвращения выдувания, но только при небольших скоростях ветра, высокой устойчивости поверхности почвы и жестком скреплении с ней стерни. Однако к весне стерня становится рыхлой, ломкой, легко падает, частично заделывается в почву в полосе прохода высевающих аппаратов. В результате этого защитные свойства экрана из растительных остатков резко уменьшаются. Поэтому при напряженном ветровом режиме для предотвращения выдувания необходимо применять систему земледелия No-till в комплексе с защитными лесными насаждениями.
Рисунок 2 - Стерневой экран после уборки озимой пшеницы методом очеса растений.
К весне под действием климатических факторов и естественного разложения количество пожнивных остатков уменьшилось до 1,70-2,43 т/га (рис. 3).
Рисунок 3 - Сохранность стерневого экрана в ранневесенний период после уборки предшествующей озимой пшеницы методом очёса растений.
Кроме того, эффективность других сельскохозяйственных культур меньше, чем стерни пшеницы, и для защиты поверхности почвы их требуется гораздо больше. Данных по количеству пожнивных остатков других культур на фоне системы No-till недо-
статочно, что требует проведения дополнительных исследований.
Заключение. 1. Открытая поверхность южных карбонатных черноземов Нижнего Поволжья дефляционно опасна в любое время года, даже на фоне системы земледелия No-till с ее минимальным воздействием сельскохозяйственных орудий на почву. Содержание дефляционно опасной фракции в ранневесенний период составило 33-47%, в период перед уборкой зерновых - 59-62%.
2. Лесные полосы, смягчая колебания зимних температур и повышая влажность почвы в весенне-летний период, способствуют уменьшению распыления почвы в зоне своего влияния.
3. Система земледелия No-till позволяет сохранить на поверхности почвы защитный экран из растительных остатков, но при высоких скоростях ветра она будет наиболее эффективна в комплексе с лесными полосами.
Литература
1. Dregne H.E. Desertification: man's abuse of the land //J. of Soil and Water Conservation, 1978. Vol. 33. No 1. P. 11-14.
2. Кулик К.Н. и др. Полезащитное лесоразведение: значение, состояние, пути выхода из кризиса //Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2012. № 1. С. 24-27.
3. Сажин А.Н., Кулик К.Н., Васильев Ю.И. Погода и климат Волгоградской области. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2010. 306 с.
4. Методы агрофизических исследований почв Средней Азии / ответ. ред. С. Н. Рыжов. - Ташкент: СоюзНИХИ, 1973. 132 с.
5. Долгилевич М.И., Васильев Ю.И., Сажин А.Н. и др. Методические указания по размещению полезащитных лесных полос в районах с активной ветровой эрозией.- М: ВАСХНИЛ,1984.59 с.
6. Долгилевич М.И., Васильев Ю.И., Сажин А.Н. Методика изучения комплекса лесомелиоративных и агротехнических приемов защиты почв от ветровой эрозии. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 1977. 72 с.
7. Васильев Ю.И., Сергеева И.С. Влияние температурных характеристик климата и их динамики на структуру различных по типу и разновидности почв /Роль и место агролесомелиорации в современном обществе: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию ВНИАЛМИ, г. Волгоград, 10-13 октября 2006 г. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2007. С. 53-61.
8. Трегубов П.С., Васильев Г.И. Некоторые особенности развития процессов ветровой эрозии на Северном Кавказе //Эрозия почв озера Байкал и меры борьбы с ней. - Улан-Удэ, 1977. С 3035.
9. Вешко Э.И., Рыжиков Д.П., Бураков В.И. Оценка ветроустойчивости поверхности обыкновенного чернозема Донецкой области с помощью аэродинамической установки ПАУ-3 //Ветровая эрозия и плодородие почв. - М.: Колос, 1976. С. 59-65.
10. Гортлевский А.А. Ветроустойчивость карбонатных черноземов Кубани и пути ее повышения //Земледелие: Сб. науч. тр. Краснодарского НИИСХ. - Краснодар, 1975. Вып. 8. С. 173-182.
11. Chepil W.S., Woodruff N.P. and Siddoway F.N. How to control soil blowing //U.S. Department of agriculture, Farmer's bulletin. 1961. No. 2169. 16 p.
Волошенкова Татьяна Владимировна, кандидат сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией оценки экологического состояния агроценозов ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр», ул. Никонова, 49, г. Михайловск, Ставропольский край, 356241, Россия, E-mail: tvoloshenkova@yandex.ru.
Voloshenkova Tatyana Vladimirovna, Candidate of Agricultural Sciences, Chief Researcher, Head of the Laboratory for assessment of the ecological state of agrocenoses, FSBSI «North Caucasus Federal Agricultural Research Centre», 49, Nikonov St., Mikhailovsk, Stavropol Territory, 356241, Russia, E-mail: tvoloshenkova@yandex.ru
