CC BY
159
doi: 10.24411/0235-2451-2020-11013 УДК 631.6; 631.4; 631.5; 911.2
Влияние ландшафтных условий на свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность клеверо-тимофеечной травосмеси
М. В. РУБЛЮК, Д. А. ИВАНОВ, О. В. КАРАСЕВА, Н. А. ХАРХАРДИНОВ
Федеральный исследовательский центр Почвенный институт им. В. В. Докучаева, Пыжевский пер., 7, стр. 2, Москва, 119017, Российская Федерация
Резюме. Исследования с целью изучения влияния осушаемых агроландшафтов на водно-физические свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность бобово-злаковой травосмеси второго года пользования проводили в 2017-2019 гг. на опытном полигоне в Тверской области. Вариантами опыта служили агромикроландшафты, охватывающие вершину, склоны (южный и северный) и межхолмные депрессии конечно-моренного холма. Гранулометрический состав почв южного склона и вершины - супесчаный, северного - легкосуглинистый. Плотность почвы в слое 0...20 см различалась по вариантам и годам исследований, она характеризовалась отклонениями от среднего по опыту в пределах 0,01.0,03 г/см3. Нижний предел плотности почвы (1,21 г/см3) отмечен в транзитном и элювиально-транзитном вариантах южного склона. Общая порозность почвы изменялась незначительно и находилась в пределах 49,8...52,4 %. Водопроницаемость почвы колебалась в пределах 0,47.1,30 мм/мин. Режим верховодки в пределах холма, характеризующегося сложным геолого-почвенно-ландшафтным устройством, зависит от погодных условий, особенностей микробассейна и ландшафтной пестроты. В среднем за 3 года наиболее близкие к оптимальным условия для произрастания бобово-злаковой травосмеси сложились в элювиально-транзитном микроландшафте склона северной экспозиции, где отмечена наибольшая прибавка урожая (18,8 %). Продуктивность трав в большей степени зависела от условий года. Между урожайностью травосмеси и количеством осадков, выпавших за вегетационный период, установлена тесная прямая корреляционная зависимость (r=0,96). Слабая обратная корреляционная зависимость урожайности выявлена с порозностью аэрации и водопроницаемостью почвы (r= -0,58 и -0,51 соответственно).
Ключевые слова: агроландшафт, агромикроландшафт, склон, свойства почвы, водопроницаемость, порозность аэрации, плотность, бобово-злаковая травосмесь.
Сведения об авторах: М. В. Рублюк, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (e-mail: 2016vniimz-noo@list.ru); Д. А. Иванов, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник; О. В. Карасева, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник; Н. А. Хархардинов, аспирант.
Для цитирования: Влияние ландшафтных условий на свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность клеверо-тимофеечной травосмеси / М. В. Рублюк, Д. А. Иванов, О. В. Карасева и др. // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 10. С. 85-90. doi: 10.24411/0235-2451-2020-11013.
Influence of landscape conditions on the properties of sod-podzolic soil and the productivity of clover-timothy grass mixture
M. V. Rublyuk, D. A. Ivanov, O. V. Karaseva, N. A. Kharkhardinov
Federal Research Centre DokuchaevSoil Science Institute, Pyzhevskii per., 7, str. 2b, Moskva, 119017, Russian Federation
Abstract. The purpose of the research was to study the influence of drained agricultural landscapes on the water-physical properties of sod-podzolic soil and the productivity of the legume-cereal grass mixture of the second year of use. The research was conducted in 2017-2019 at a test site in the Tver region. Agricultural microlandscapes covering the top, slopes (southern and northern), and interhill depressions of a finite moraine hill served as options of the experiment. The granulometric composition of the soils on the southern slope and the top was sandy loamy; the granulometric composition of the soils on the northern slope was light loamy. Soil density in the 0-20 cm layer varied by options and years of research. It was characterized by deviations from the values, average for the experiment, in the range of 0.01-0.03 g/cm3. The lower limit of soil density (1.21 g/cm3) was noted in the transit and eluvial-transit options on the southern slope. The total soil porosity changed insignificantly varying from 49.8% to 52.4%. Soil water permeability ranged from 0.47 mm/min to 1.30 mm/min. The upper water regime within the hill was characterized by a complex geological soil-landscape structure depending on weather conditions, characteristics of the micro-basin, and landscape diversity. On average, over 3 years, the closest to optimal conditions for the growth of legume-grass mixtures were formed in the eluvial-transit microlandscape on the northern exposure slope, where the highest yield increase (18.8%) was noted. The productivity of grasses largely depended on the year conditions. A close direct correlation was established between the yield of the grass mixture and the amount of precipitation during the growing season (r = 0.96). A weak inverse correlation dependence of yield was established between the porosity of aeration and soil permeability (r = -0.58 and r = -0.51, respectively).
Keywords: agrolandscape; agricultural microlandscape; slope; soil properties; water permeability; aeration porosity; density; legume-grass mixture.
Author Details: M. V. Rublyuk, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: 2016vniimz-noo@list.ru); D. A. Ivanov, D. Sc. (Agr.), chief research fellow; O. V. Karaseva, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; N. A. Kharkhardinov, post graduate student. For citation: Rublyuk MV, Ivanov DA, Karaseva OV, et al. [Influence of landscape conditions on the properties of sod-podzolic soil and the productivity of clover-timothy grass mixture]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020;34(10):85-90. Russian. doi: 10.24411/02352451-2020-11013.
Знание всего комплекса свойств почвы и его отражение в системе агротехнических мероприятий -одно из главных условий эффективного сельского хозяйства [1, 2, 3].
При ведении земледелия учет ландшафтных условий и особенностей пространственной дифференциации свойств почвы - основной фактор оптимизации системы их обработки [4], а также питания и защиты растений [5]. Неотъемлемой частью севооборота в Нечерноземье служит клин многолетних трав, которые благодаря высокой
продуктивности, оптимальному содержанию незаменимых питательных веществ, соответствию физиологическим потребностям животных, высокой адаптивности к условиям агроландшафта служат одним из основных источников кормов. Кроме того, они обогащают почву органическим веществом, улучшают экологическую обстановку [6].
Почвенно-мелиоративные условия и система питания растений оказывают влияние на видовой состав лугового фитоценоза - отмечено выпадение бобового компонента из бобово-злакового травостоя на 3-м году пользования
на глубокооглеенной почве и его сохранение (40.. .50 %) -на глеевых почвах [7, 8, 9].
Биологические особенности злаковых и бобовых трав таковы, что по мере старения травостоя их роль в агро-ценозе меняется - это приводит к изменению качества сена. Процесс трансформации продукции травосеяния протекает по-разному в различных ландшафтных условиях [10, 11]. Возраст травостоев выступает основной причиной изменчивости характера адаптивных реакций растений на природные условия агроландшафта. Продуктивность травостоев 1-го г.п. практически в одинаковой степени зависит от почвенных, климатических и внутриценотических условий, травостои 2-го г.п. сильнее откликаются на изменение метеоусловий, а травостои 3-го г.п., в основном, зависят от характера динамики почвенного плодородия [12, 13, 14].
Основными параметрами состояния природной среды для агронома-мелиоратора служат водно-физические свойства почв, а также режим уровня почвенно-грунтовых вод (УПГВ). Физические свойства почв во многом определяют характер поступления, накопления и использования почвенным биоценозом воды, воздуха и тепла, скорость и направление роста корневых систем. Плотность почвы- важнейший агрофизический параметр. На пашне ее поддерживают в относительно оптимальном состоянии для роста и развития культур разнообразные обработки, на травах она определяется ее равновесной величиной и степенью развития корневых систем. Системы удобрений также в значительной степени влияют на физику почв. В опыте на выщелоченном черноземе выявлено, что влажность почвы в варианте с органической системой удобрений по профилю почвы была в среднем на 1,4 % и 0,8 % больше, чем по вариантах без удобрений и с минеральной системой удобрений [15].
Комплексный характер земледелия предполагает изучение взаимодействия почвы и растений в различных ландшафтных условиях. Результаты, полученные в ходе исследований, позволят разрабатывать мероприятия по адаптивному размещению посевов культур в пределах хозяйств при создании проектов ландшафтно-мелиоративного земледелия.
Цель исследований- изучить влияние природных условий осушаемого агроландшафта на свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность злаково-бобовой травосмеси.
Условия, материалы и методы. Для изучения влияния агроландшафта на свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность трав в 1997 г. был заложен эксперимент на опытном стационаре «Губино», расположенном в пределах средневысотного конечно-моренного холма московского возраста, с относительной высотой 15 м, состоящего из межхолмных депрессий (северной и южной), южного склона крутизной 3...5о, плоской вершины и северного склона крутизной 2...3о. Стационар ВНИИМЗ занимает часть элементарного бассейна р. Белеутовки - незначительного притока р. Волги. Этот мелкий водоток, протекая по южной границе стационара, служит местным базисом эрозии.
Почва опытного участка дерново-сильноподзолистая остаточно-карбонатная глееватая. Ее гранулометрический состав на южном склоне и на вершине песчано-супесчаный, на северном склоне - супесчано-легкосуглинистый. Почвообразующие породы имеют двучленный характер. На южном склоне средняя глубина морены превышает 1 м, а на северном она залегает на глубину 0,5.0,6 м, местами выходит на поверхность.
Исследования проводили на агроэкологической
трансекте длиной 1300 м. Вариантами опыта служили пересекаемые ею агромикроландшафты (АМЛ), которые охватывают все микропозиции конечно-моренного холма: транзитно-аккумулятивные (Т-А) агромикроландшафты межхолмных депрессий и нижних частей склонов, в которых преобладает аккумуляция питательных веществ из грунтовых и намывных вод; транзитные (Т) местоположения центральных частей склонов, характеризующиеся боковым током влаги; элювиально-транзитные (Э-Т) позиции верхних частей склонов, где наряду с боковым током влаги наблюдается вертикальное промывание почвенного профиля и элювиально-аккумулятивные (Э-А) АМЛ плоской вершины, где происходит, как вертикальный нисходящий ток влаги, так и ее локальная аккумуляция в микропонижениях. Схема опыта включает 7 вариантов: Т-Аю - транзитно-аккумулятивный микроландшафт южного склона; Тю - транзитный микроландшафт южного склона; Э-Тю - элювиально-транзитный микроландшафт южного склона; Э-А - элювиально-аккумулятивный микроландшафт - вершина холма; Э-Тс - элювиально-транзитный микроландшафт северного склона; Тс - транзитный микроландшафт северного склона; Т-Ас - транзитно-аккумулятивный микроландшафт северного склона.
Опытный участок осушен закрытым дренажем, глубина залегания дрен - 1 м. Междренное расстояние в элювиальных вариантах составляет 40 м, в транзитных -30 м, в транзитно-аккумулятивных - 20 м.
В пределах трансекты был развернут зернотравяной севооборот со следующим чередованием культур: яровая пшеница - рапс (на сидерат) - озимая рожь - овес + многолетние травы - многолетние травы 1-го г.п. - многолетние травы 2-го г.п. - многолетние травы 3-го г.п. пользования. В опыте изучали влияние агроландшафтных условий на водно-физические свойства почвы при возделывании клеверо-тимофеечной травосмеси второго года пользования. Поле разбито на 30 одинаковых делянок, в которых определяли урожайность трав 2 г.п. сплошным методом. Учетная площадь делянки 23,3 м2, повторность 4-кратная.
В ходе исследований(в июле 2019 г.) в центральных частях вариантов (АМЛ) определяли водопроницаемость почв, их коэффициент фильтрации (КФ) плотность, пористость и уровень почвенно-грунтовых вод (УПГВ). Водопроницаемость почвы определяли методом заливных квадратов на посевах травосмеси 2 года пользования в 2-кратной повторности- ее изменение прослеживали на выбранных участках на протяжении 5 часов. Расход воды наблюдали в следующих интервалах времени: первый час за каждые 10 мин (6 отсчетов); во второй и третий часы - за каждые 30 мин (4 отсчета) и далее за каждый последующий час - 1 отсчет. Плотность почвы и ее пористость определяли по общепринятым методикам (А. Ф. Вадюнина, З. А. Корчагина, 1973).
Наблюдения за уровнем почвенно-грунтовых вод проводили в течение вегетационных периодов (апрель -октябрь) в центральных частях АМЛ в стационарных скважинах, глубиной 4 м с использованием общепринятой методики. Результаты мониторинга обрабатывали на основе процедур описательной статистики, кластерного и дисперсионного анализов с использованием компьютерных программ STATGRAFICS+ и EXCEL 2007. Кластерным методом анализа обрабатывали два массива данных с определением ближайшего соседства по эвклидовым расстояниям. В обоих массивах столбцами выступают агромикроландшафты; строки в первом - среднегодовые значения УПГВ, во втором - среднегодовые значения коэффициентов вариации УПГВ.
Таблица 1. Основные агрометеорологические параметры в годы наблюдений
Параметр
Время исследований
Температура, °С Сумма осадков, мм
Температура, °С Сумма осадков, мм
2017 г. 2018 г.
май июнь июль май июнь июль
ср. % ср. % ср. % ср. % ср. % ср. %
14,5 +2,7 14 -2,4 17 -2,4 9,9 -1,9 18,8 +1,8 19,1 +1,2
75 142 125 167 75 80 62,5 133 77 99,3 83 84
2019 г. Среднее по годам
май июнь июль май июнь июль
ср. % ср. % ср. % Е °/сумма осадков
14 +2,8 18 +1,7 15,6 +1,5 1884,5 2609,5 2214
35 66 38 51 51 54 360 313,4 310
При двухфакторном дисперсионном анализе агро-микроландшафты выступали фактором А (Т-Аю, Тю, Э-Тю, Э-А, Э-Тс, Тс, Т-Ас), а годы - фактором В (2017, 2018, 2019). Определение степени влияния ландшафтных условий на водно-физические свойства почвы осуществляли на основе метода Н. А. Плохинского путем деления частной факториальной суммы квадратов на общую (Н. А. Плохинский, 1970).
Агрометеорологические условия 2017, 2018 и 2019 гг. были удовлетворительными для роста и развития трав (табл. 1).
По гидротермическому коэффициенту (ГТК) 2017 г. характеризовался как избыточно влажный (1,91), 2018 г. -нормально увлажненный (1,14), 2019 г. - влажный (1,33).
Результаты и обсуждение. Плотность пахотного слоя почвы под посевом трав в 2017 г. составляла в среднем по опыту 1,27 г/см3 (табл. 2). Нижний предел плотности почвы отмечен в элювиально-транзитном АМЛ южного склона (снижение от среднего составило 0,08 г/см3). В транзитных вариантах склона северной экспозиции плотность почвы была максимальной. Ее повышение составило 0,06.0,07 г/см3. В более сухие 2018 и 2019 гг. плотность почвы под травами снижалась в среднем по опыту до 1,21.1,24 г/см3.
В среднем за годы исследования плотность почвы в слое 0.20 см под травосмесью 2 г.п. различалась по вариантам опыта и характеризовалась отклонениями от среднего в пределах 0,01.0,03 г/см3. Ее минимальное значение (1,21 г/см3) отмечено в вариантах южного склона - в Тю и Э-Тю. Наиболее уплотненной была почва в транзитном АМЛ северного склона - 1,27 г/см3, следовательно, основным фактором, определяющим характер пространственной динамики плотности почв, выступает их гранулометрический состав.
Общая порозность почвы под травами 2 г.п., различаясь незначительно по вариантам опыта, находилась в пределах 49,8...52,4 %.
Таблица 2. Динамика плотности пахотного слоя почвы под травосмесью 2 г.п. в различных частях осушаемого агроландшафта, г/см3
АМЛ
Год
2017
2018
2019
1.Т-Аю
2.Тю 3.Э-Тю 4.Э-А
5. Э-Тс
6.Тс
7.Т-Ас
Среднее по А
НСР0,05
нсра
НСРА
1,30 1,22 1,19* 1,26 1,27 1,33 1,34* 1,27
1,22
1.19 1,23
1.20 1,17* 1,26* 1,18 1,21
1,28 1,21 1,21 1,21 1,25
1.23 1,27
1.24
Среднее по фактору В
0,09 0,05 0,03
1,26 1,21* 1,21* 1,22*
1.23 1,27* 1,26
1.24
Отклонение от среднего, +/-
+0,02 -0,03 -0,03 -0,02 -0,01 +0,03 +0,02
Порозность аэрации пахотного слоя почвы под травосмесью 2 г. п. в 2017 г. находилась в пределах 21,9.27,8 % (табл. 3). Наибольшее ее значение отмечено в нижней части южного склона (Т-Аю). В аналогичном варианте склона северной экспозиции величина этого показателя максимально снижалась (на 2,6 %). В умеренные по влагообеспеченности годы порозность почвы возрастала на 9,1 и 10,2 % соответственно.
Таблица 3. Динамика порозности аэрации пахотного слоя почвы под травосмесью 2 г.п. в различных частях осушаемого агроландшафта, %
АМЛ
Год
2017 2018 2019
1.Т-Аю
2.Тю 3.Э-Тю 4.Э-А
5. Э-Тс
6.Тс
7.Т-Ас
Среднее по А
НСР0,05
НСРа НСРА
27,8*
25.6 22,9 25,5
23.7 24,5 21,9* 24,5
36,7* 33,4 29,7* 34,9 35,3* 32,4 32,9 33,6
Р
37,4
35.3
33.4
34.0 33,4
37.1 32,8 34,7
5,5
факт < Р05 2,1
Среднее по фактору В
34,0* 31,5* 28,7* 31,4* 30,8 31,3 29,2* 30,9*
Отклонение от среднего, +/-
+3,1 +0,6 -2,2 +0,5 0,1 +0,4 -1,7
В среднем за годы исследований порозность аэрации находилась в пределах 24,5...34,7 %. Величина этого показателя была максимальной (возрастала на 3,1 %) в транзитно-аккумулятивном варианте южного склона. Нижний предел порозности аэрации отмечен в элювиально-транзитном АМЛ южного склона и в Т-Ас (снижение составило соответственно 2,2 и 1,7 %). Порозность аэрации зависела от влагообеспеченности почвы: повышалась в относительно сухие годы (до 29,7...37,4 %) и снижалась - во влажном (до 21,9.27,8 %).
Пространственная вариабельность величины этого показателя водно-физических свойств почвы во многом зависит от соотношения тепла и влаги в различных АМЛ. В центральной части южного склона, вследствие максимального прогрева, установлены наиболее высокие значения порозности аэрации.
Водопроницаемость почвы под посевами травосмеси 2 г.п. в 2019 г. в среднем по агроландшафту за 5 часов наблюдений изменялась от 1,93 до 0,88 мм/мин. Наибольшая скорость впитывания воды в первые 10 мин наблюдений отмечена в транзитном АМЛ южного склона, увеличение составило 1,37 мм/мин по сравнению со средним по опыту. В вариантах северного склона (в Э-Тс и Тс) скорость впитывания воды максимально снижалась - на 1,33 мм/мин. Через пять часов наблюдений скорость впитывания воды уменьшалась в Тю - на 2 мм/мин, а в Э-Тс и Тс - на 0,13 и 0,08 мм/мин соответственно.
Рис. 1. Пространственная вариабельность коэффициента фильтрации почв в пределах конечно-моренного холма.
Коэффициент фильтрации с поверхности почвы существенно изменяется в пространстве агроэкологи-ческого опытного участка (рис. 1). Водопроницаемость почвы зависела от гранулометрического состава почв и материнской породы - в центре южного склона напряженность эрозионных процессов достигает максимума, что способствует снижению мощности легкого кроющего наноса. Относительно близкое залегание морены, способствует увеличению коэффициента фильтрации, так как она характеризуется значительной оструктурен-ностью. На северном склоне преобладает заиливание почвенных пор, что уменьшает фильтрационные свойства почв.
В целом по агроландшафту конечно-моренного холма среднемноголетнее значение УПГВ находится ниже отметки 120 см, что свидетельствует об интенсивной работе дренажной системы (табл. 4). Отмечено влияние экспозиции склонов, гранулометрического состава почв и геологического строения почвообразующих пород на пространственную изменчивость среднемноголетнего уровня верховодки. На северном склоне холма, где почвы образованы на маломощных двучленах, УПГВ выше 120 см, что свидетельствует о недостаточном здесь осушении. АМЛ южного склона, почва которых развивается на более мощных двучленах, характеризуются относительно низким УПГВ.
Таблица 4. Среднемноголетние значения статистических параметров результатов мониторинга УПГВ в пределах объекта исследования.
АМЛ 1 УПГВ, см I У(%) 1 Медиана
1.Т-Аю 133,5 29,4 142,7
2.Тю 170,9 32,2 173,1
3.Э-Тю 137,5 31,8 145,3
4.Э-А 145,9 20,9 150,6
5.Э-Тс 127,1 24,5 127,3
6.Тс 112,6 36,8 120,1
7.Т-Ас 124,1 23,5 127,1
Среднее 136,2 28,2 141,3
На вершине (элювиально-аккумулятивный АМЛ) зафиксирован пониженный уровень верховодки, вследствие наличия здесь значительных высотных отметок, что обусловливает отсутствие притока влаги из других гипсометрических позиций. Верхние части склонов отличаются более высокими значениями уровня воды, из-за снижения здесь абсолютной высоты и наличия грунтового поступления влаги со стороны вершины. Максимально глубоко верховодка залегает в центре южного склона - в месте с наибольшей мощностью песчаной толщи и значи-
тельной крутизной склона, что активизирует отток влаги. В нижней трети южного склона УПГВ лишь незначительно глубже отметки 120 см, в результате прихода сюда влаги с вышележащих позиций.
Исследования показали, что в пределах всего агро-ландшафта за время вегетации происходит постепенное снижение УПГВ. Весной (апрель-май) его среднемноголетние значения, как правило, выше 120 см, что обеспечивает энергичную работу дренажа. В этот период линейный тренд, описывающий пространственное изменение уровня верховодки, не имеет уклона. Летом и ранней осенью происходит резкое снижение УПГВ, особенно на южном склоне, при этом дренажный сток сокращается или даже исчезает. Линейные тренды УПГВ этих периодов выявляют влияние на мелиоративное состояние агрогеосистемы особенностей междуречья рек Белеутовки и Волги - они повышаются от местного базиса эрозии к центру междуречья. Разброс трендов увеличивается при движении с севера на юг стационара.
Вариабельность уровня грунтовых вод в разных частях агроландшафта зависит также и от перемещения влаги в пределах отдельных микроландшафтов, обусловленных их положением на катене. Минимальная временная динамика УПГВ отмечена нами в элювиально-аккумулятивном АМЛ слабо дренируемой вершины, где, наряду с медленным вертикальным нисходящим током влаги (элювиальный процесс), наблюдается ее накопление в локальных микропонижениях. Величина коэффициента вариации УПГВ здесь в основном может быть объяснена характером многолетнего режима осадков, тогда как в микроландшафтах, занимающих подчиненные позиции, на его значение влияют также и особенности других АМЛ, лежащих выше по склону. Наибольшая вариабельность УПГВ отмечена в центральных частях склонов, где превалирует латеральный (боковой) поверхностный и вну-трипочвенный ток воды, определяющий значительную напряженность процессов транзита влаги.
Повсеместно отмечается превышение медианных значений УПГВ над средними арифметическими, что означает большую вероятность повышения уровня верховодки - то есть склонность агроландшафта к заболачиванию.
На основе итогов кластеризации данных динамики УПГВ (рис. 2) можно-разделить территорию агроландшафта по особенностям его мелиоративного состояния. В пределах конечно-моренной гряды уверенно выделяются зоны (районы, кластеры), по характеру межгодовой вариабельности УПГВ. В первый район входит южный склон и плоская вершина, в пределах которого многолетняя динамика УПГВ определяется характером водного режима р. Белеутовки. Вторую зону образуют верхние и средние части северного склона, несколько удаленные от базиса эрозии и характеризующиеся преобладанием маломощных двучленов. Межхолмная депрессия на севере стационара отличается индивидуальным характером динамики уровня верховодки вследствие ее максимальной удаленности от малого водотока, фрагментарного выхода на поверхность в ее пределах моренных суглинков и особенностей прихода сюда твердых и жидких осадков с близлежащих территорий с поверхностным,внутрипочвенным и грунтовым стоком (рис.2А).
Дендрограмма коэффициентов вариации внутрисе-зонных значений УПГВ показала отсутствие заметной дифференциации территории агроландшафта по этому показателю. Практически все ландшафтные микропозиции моренного холма входят в единый кластер,
Параметры описательной статистики Статистические параметры данных за вегетационный период
средние значения коэффициент вариации значений асимметрия распределения значений
Климатические 77,3 35,3 37,6 Микрогеоком- 17,6 34,6 недостоверно плексовые
Средняя за три года урожайность сена травосмеси 2-го года пользования в пределах агроландшафта варьировала от 2,47 до 4,73 т/га. Во влажном 2017 г. она составила 4,54...9,57 т/га. В относительно сухие 2018 и 2019 гг. урожайность травосмеси снижалась до 1,83. 5,67 и 1,24.2,21 т/га, соответственно (табл. 6).
Таблица 6. Урожайность сена травосмеси второго г.п. в зависимости от природных условий различных частей осушаемого агроландшафта (2017-2019 гг.), т/га
Рис. 2. Результаты кластерного анализа - дендрограммы данных динамики УПГВ: среднегодовых значений уровней верховодки (А) и коэффициентов вариации их значений за вегетационный период (Б).
евклидово расстояние в котором увеличивается по мере удаления от р. Белеутовка, что подтверждает незначительное распространение влияния местного базиса эрозии на динамику верховодки. Исключения составляют Э-Т ландшафты вследствие прогрессирующего заболачивания в них почв из-за влаги, поступающей с плоской вершины (рис. 2Б).
На основе дисперсионного анализа результатов мониторинга УПГВ можно определить степень влияния климатических и геокомплексовых условий на различные характеристики динамики уровня верховодки (табл. 5). Установлено, что, в основном, погодные условия сильнее влияют на изменчивость статистических параметров данных многолетней динамики УПГВ, чем микрогеокомплексовые. Исключение составляет динамика коэффициентов вариации УПГВ, на которую в равной степени влияют, как климатические особенности вегетационного периода, так и условия местоположения.
Изменчивость климатических условий, прежде всего, определяла динамику глубины залегания верховодки и вид кривой ее распределения (асимметрия). Ландшафтные условия, оказывают заметное (наравне с климатическими) влияние только на коэффициенты вариации значений УПГВ - минимальная их вариабельность наблюдается на вершине холма, а максимальная на склонах (табл. 4).
Следовательно, процесс планирования агромелиоративных и агрономических воздействий на природный комплекс должен включать в себя учет факта заметного влияния ландшафтных условий на изменчивость УПГВ -культуры, устойчивые к гидротермическим стрессам (многолетние травы), можно размещать на склонах холмов, тогда как влаголюбивые растения (например, овес) лучше размещать на слабодренируемых вершинах с более постоянным уровнем УПГВ.
Таблица 5. Доли воздействия климатических и микрогеокомплексовых условий на статистические параметры значений динамики УПГВ (%)
АМЛ Год Среднее по фактору В Отклонение от среднего, +/-
2017 2018 2019
Т-Дю 4,67* 1,83* 1,27 2,66 -1,32
Тю 7,11* 2,07 1,24 2,47* -1,51
Э-Тю 9,16* 3,13 1,38 4,56 +0,58
Э-Д 8,39 3,73 1,62 4,58 +0,60
Э-Тс 9,57 3,20 1,42 4,73* +0,75
Тс 4,54* 5,67* 2,17 4,12 +0,14
Т-Дс 5,00 4,27 2,21 3,82 -0,16
Среднее по Д 6,92* 3,42* 1,61* 3,98
НСР0 НСРд нсрД
1,65 0,95 0,62
*достоверные различия урожайности по сравнению со средним по опыту
Продуктивность травостоя возрастала в элювиальных вариантах и снижалась в транзитных. Максимальный в опыте уровень урожайности трав отмечен в элювиально-транзитных вариантах (Э-Тс и Э-Тю) - 9,57 и 9,16 т/га. В нижней части южного склона (Т-Аю) и в средней части северного (в Тс) величина этого показателя была минимальной (4,67 и 4,54 т/га соответственно).
На основе дисперсионного анализа установлено, что урожайность трав в наибольшей степени зависела от метеоусловий года (фактор В - 59 %). Взаимодействие факторов А и В (агромикроландшафты и годы исследований) определяло 22 % ее вариабельности. Доля фактора А (агромикроландшафты) составляла 5,7 %. Урожайность прямо пропорционально зависела от осадков (г= 0,96) и обратно - от порозности аэрации и водопроницаемости (г= -0,58 и -0,51 соответственно).
Выводы. Природные условия агроландшафта конечно-моренной гряды влияют на свойства дерново-подзолистых почв и продуктивность злакобобовой травосмеси. Почвы межхолмных депрессий характеризуются максимальной плотностью (1,26 г/см3) вследствие аккумуляции здесь илистых частиц. Склоны отличаются повышенным значением порозности аэрации почв (> 31 %) в результате энергичного водообмена в их пределах.
Урожайность трав в наибольшей степени зависит от метеоусловий года. Проявление метеоусловий в пределах конкретных АМЛ определяет около 20 % пространственно-временной вариабельности урожайности трав. Наиболее значительный урожай трав (» 7 т/га сена) был получен в избыточно влажном 2017 г., а наименьший (1,6 т/га) - в относительно сухом 2019. Минимальное воздействие на урожайность оказывает изменчивость микроландшафтных обстановок в пределах опытного участка. Максимальная урожайность трав наблюдается на верхних гипсометрических отметках агроландшафта (4.5 т/га сена) - здесь сложилось оптимальное для них сочетание физических свойств почв и гидротермических условий.
Водопроницаемость почв также существенно зависит от ландшафтных условий. В центре южного склона КФ
максимальный (1,4 мм/мин), так как наличие легкого кроющего наноса и близкое залегание морены, определяющее хорошую оструктуренность нижних слоев почв, способствует энергичной фильтрации влаги. На северном склоне преобладает заиливание почвенных пор, что уменьшает фильтрационные свойства почв (0,4 мм/мин).
Режим почвенно-грунтовых вод в пределах агрогео-комплекса конечно-моренной гряды, отличающегося сложным геолого-почвенно-ландшафтным устрой-
ством, зависит, прежде всего, от погодных условий (они определяют более 77 % вариабельности средних значений УПГВ и свыше 37 % изменчивости показателей асимметрии их распределений), затем от особенностей микробассейна (агроландшафт разделяется на три зоны, различающиеся по характеру динамики УПГВ) и, в определенной степени (» 35 % динамики коэффициентов вариации УПГВ), от пестроты природной среды геокомплекса.
Литература.
1. Оценка биопотенциала производства продовольствия в Северо-Западном регионе России / М. В. Архипов, А. И. Иванов, Т. А. Данилова и др. Санкт-Петербург: Северо-Западный центр междисциплинарных исследований проблем продовольственного обеспечения, 2016. 136 с.
2. Иванов А. И., Иванова Ж. А., Дубовицкая В. И. Влияние ландшафтных условий на свойства почвенного покрова пахотного угодья на пологом склоне озерно-ледниковой равнины // Российская сельскохозяйственная наука. 2019. № 2. С. 39-43.
3. The application of the soil-agroclimatic index for assessing the agronomic potential of arable lands in the forest-steppe zone of Russia / D. S. Bulgakov, D. I. Rukhovich, E. A. Shishkonakova, et al. // Eurasian Soil Science. 2018. Vol. 51. No. 4. P. 448-459.
4. Kudeyarov V. N. Soil-biogeochemical aspects of arable farming in the Russian Federation // Eurasian Soil Science. 2019. Vol. 52. No. 1. P. 94-104.
5. Kiryushin V. I. The management of fertility and productivity of agrocenoses in adaptive-landscape farming systems // Eurasian Soil Science. 2019. Vol. 52. No. 9. P. 1137-1145.
6. Зарьянова З. А., Кирюхин С. В., Осин А.А. Экологическая оценка различных видов и сортов многолетних трав в условиях Орловской области // Земледелие. 2016. № 4. С. 39-42.
7. Иванова Н. Н., Капсамун А. Д., Амбросимова Н. Н. Кормовая и средообразующая роль пастбищных травостоев в условиях осушаемых почв Центрального Нечерноземья // Кормопроизводство. 2019. № 4. С. 14-17.
8. Microbial decomposition of soil organic matter is mediated by quality and quantity of crop residues: mechanisms and thresholds / M. Shahbaz, Y. Kuzyakov, M. Sanaullah, et al. // Biology and Fertility of Soils. 2017. Vol. 53. No. 3. P. 287-301.
9. Касаткина Н. М., Нелюбина Ж. С. Особенности роста и развития многолетних трав на основе клевера лугового тетраплоидного //Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2019. № 3. С. 247-255.
10. Влияние режимов скашивания на продуктивность и питательную ценность многолетних травостоев / Л. П. Евстратова, Г. В. Евсеева, С. Н. Смирнов и др. // Кормопроизводство. 2019. № 6. С. 18-22.
11. Косолапов В. М., Пилипко С.В., Костенко С.И. Новые сорта кормовых культур - залог успешного развития кормопроизводства // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 4. С. 35-37.
12. Microbial biomass, funga land bacterial residues, and their relationships to the soil organic matter C/N/P/ Sratios / K. S. Khan, R. Mack, X. Castillo, et al. // Geoderma. 2016. Vol. 271. P. 115-123.
13. Kiryushin V. I. Ecological functions of landscapes // Eurasian Soil Science. 2018. Vol. 51. No. 1. P. 14-21.
14. Иванов Д. А., Рублюк М. В., Карасева О. В. Мониторинг влияния факторов природной среды на урожайность травостоев // Кормопроизводство. 2019. № 8, С. 10-14.
15. Шаповалов Д. В. Влияние систем удобрений на агрофизические свойства выщелоченного чернозема и урожайность сои на поверхностной обработке почвы // Научный журнал КубГАУ. 2009. № 52(8). С. 95-102.
References.
1. Arkhipov MV, Ivanov AI, Danilova TA, et al. Otsenka biopotentsiala proizvodstva prodovol'stviya v Severo-Zapadnom regione Rossii [Assessment of the biopotential of food production in the North-West region of Russia]. St. Petersburg (Russia): Severo-Zapadnyi tsentr mezhdistsiplinarnykh issledovanii problem prodovol'stvennogo obespecheniya; 2016. 136 p. Russian.
2. Ivanov AI, Ivanova ZhA, Dubovitskaya VI. [The influence of landscape conditions on the properties of the soil cover of arable land on the gentle slope of the lake-glacial plain]. Rossiiskaya sel'skokhozyaistvennaya nauka. 2019;(2):39-43. Russian.
3. Bulgakov DS, Rukhovich DI, Shishkonakova EA, et al. The application of the soil-agroclimatic index for assessing the agronomic potential of arable lands in the forest-steppe zone of Russia. Eurasian Soil Science. 2018;51(4):448-59.
4. Kudeyarov VN. Soil-biogeochemical aspects of arable farming in the Russian Federation. Eurasian Soil Science. 2019;52(1):94-104.
5. Kiryushin VI. The management of fertility and productivity of agrocenoses in adaptive-landscape farming systems. Eurasian Soil Science. 2019;52(9):1137-45.
6. Zaryanova ZA, Kiryukhin SV, Osin AA. [Environmental assessment of various species and varieties of perennial grasses under the conditions of the Orel region]. Zemledelie. 2016;(4):39-42. Russian.
7. Ivanova NN, Kapsamun AD, Ambrosimova NN. [Fodder and environment-forming role of pasture grass stands under conditions of drained soils of the Central Non-Chernozem Region]. Kormoproizvodstvo. 2019;(4):14-7. Russian.
8. Shahbaz M, Kuzyakov Y, Sanaullah M, et al. Microbial decomposition of soil organic matter is mediated by quality and quantity of crop residues: mechanisms and thresholds. Biology and Fertility of Soils. 2017;53(3):287-301.
9. Kasatkina NM, Nelyubina ZhS. [Features of the growth and development of perennial herbages based on tetraploid meadow clover]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2019;(3):247-55. Russian.
10. Evstratova LP, Evseeva GV, Smirnov SN, et al. [Influence of mowing regimes on productivity and nutritional value of perennial herbage]. Kormoproizvodstvo. 2019;(6):18-22. Russian.
11. Kosolapov VM, Pilipko SV, Kostenko SI. [New varieties of fodder crops are the key to the successful development of fodder production]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015;29(4):35-7. Russian.
12. Khan KS, Mack R, Castillo X, et al. Microbial biomass, fungal and bacterial residues, and their relationships to the soil organic matter C/N/P/S ratios. Geoderma. 2016;271:115-23.
13. Kiryushin VI. Ecological functions of landscapes. Eurasian Soil Science. 2018;51(1):14-21.
14. Ivanov DA, Rublyuk MV, Karaseva OV. [Monitoring the influence of environmental factors on the productivity of grass stands]. Kormoproizvodstvo. 2019;(8):10-4. Russian.
15. Shapovalov DV. [The influence of fertilizer systems on the agrophysical properties of leached chernozem and soybean yield at surface tillage]. Nauchnyi zhurnal KubGAU. 2009;(52):95-102. Russian.
