CC BY
23
МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ, ЗЕМЛЕДЕЛИЕ
Известия ТСХА, выпуск 5, 2010 год
УДК 581.1.056:631.559
ВЛИЯНИЕ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СОВРЕМЕННОГО КЛИМАТА НА УРОЖАЙНОСТЬ С.-Х. КУЛЬТУР
А.И. БЕЛОЛЮБЦЕВ
(Кафедра метеорологии и климатологии РГАУ - МСХА имени К.А. Тимиря зева)
Представлены результаты длительных исследований продукционных процессов на эрозионно-опасных территориях в стационарном полевом опыте. Установлено, что эффективное применение комплекса почвозащитных агротехнических мероприятий и рациональное управление процессом формирования урожая на склоновых земля х южных экспозиций невозможно без учета общих и специфических особенностей их функционирования. В условиях по-теплени и разбалансированности внутрипочвенных процессов обща динамика продуктивности культур зернотравяного севооборота в период 1991—2004 гг. имеет я вно отрицательную направленность, снижение ее составляет до 18%. Неучтенная природная составляющая в продукционных процессах может заметно повли ть и на общую оценку примен емых агротехнических меропри -тий.
Ключевые слова: противоэрозионные агротехнические приемы, изменения и колебания климата, урожайность культур, южные склоны, эрозия почв, мини-мализация.
В комплексе мер, направленных на устранение последствий эрозии и повышение продуктивности эродированных и эрозионно-опасных с.-х. территорий, одно из ведущих мест принадлежит почвозащитным меро-прия тиям [1, 2, 4, 5]. Использование противоэрозионных приемов обработки можно рассматривать как мощное средство воздействи на функционирование агроландшафтов и их производительную устойчивость. Это позволя ет направленно регулировать совокупность почвенных процессов, изменять экологические режимы местообитания растений. Поэтому для достижения максимальной продуктивности агроценоза на эродированных землях прежде всего не-
обходима оптимизаци применени систем обработки почвы, которая, в свою очередь, невозможна без учета указанных выше показателей, а также взаимодействия комплекса внешних факторов.
Условия и методика проведения
Исследовани выполнены в 19812005 гг. в стационарном полевом опыте М-01-18-ОП, который был заложен профессором И.С. Кочетовым осенью 1980 г. в Подольском районе Московской обл.
Истори ведени опыта включает в себ два периода. В первый период (1980-1989) на двух смежных склонах южной экспозиции развернут
трехфакторный опыт; во второй (с 1990 г. и до настоя щего времени) — с целью изучени принципов разно-глубинности, минимализации, почвозащитной целесообразности и экологической адаптивности приемов обработки почвы и построения на этой основе принципиально новых ландшафтных систем земледели дл
эрозионно-опасных территорий полевой опыт был модернизирован.
Схема двухфакторного опыта 6x2
На опытном участке развернут п типольный почвозащитный зерно-трав ной севооборот во времени: 1 — овес; 2 — чмень с подсевом многолетних трав; 3 — многолетние травы
1-го года пользовани ; 4 — многолетние травы 2-го года пользовани ; 5 — озима пшеница.
Предпосевна обработка почвы под возделываемые культуры, за исключением многолетних трав, включает в себ дискование (БДТ-3) и обработку РВК-3,6 на глубину заделки сем н. Основные обработки примен ли дифференцированно. Нарезание щелей (ЩН-2-140) по вспашке и поверхностной обработке (з бь) проводили в позднеосенний период при устойчивом промерзании почвы на глубину 3-5 см; при возделывании озимой пшеницы — перед посевом культуры; многолетних трав — в осенний период до промерзани почвы. В вариантах,
включающих в себ плоскорезную обработку в сочетании со щелеванием и чизелеванием, основную обработку проводили в обычные сроки комбинированным агрегатом ПЩН-2,5. Дл усилени почвозащитной эффективности поверхностной обработки после первого укоса многолетних трав
2-го года пользовани (один раз в ротацию севооборота) примен ли чизе-левание на глубину 38-40 см плугом ПЧ-4,5М. Все обработки и посев осу-ществл ли поперек склона.
Размещение вариантов в первый период проведени исследований
рендомизированное, во второй — методом организованных повторений. Повторность 3-кратная, число вариантов — 6, деля нок — 36.
Площадь деля нок I поря дка общая 11,5x240 (2760 м2), учетная — 4,2x240 (1008 м2); II поря дка — общая 11,5x120 (1380 м2), учетная — 4,2x120 (504 м2). Учетна площадь стоковых площадок 10x120 (1200 м2). Для изучения внутрипочвенного горизонтального
стока заложены стационарные воднобалансовые площадки 10x20 м. Общая площадь опыта 6 га.
Система удобрений рассчитана с учетом агрохимической характеристики пахотного слоя на положительный баланс питательных элементов. Исходна агрохимическа характеристика пахотного слоя: С — 1,15%; N — 0,1%; рН — 5,6; гидролитичес-ка кислотность — 1,7 мгэкв.; сумма поглощенных оснований — 26,4 мгэкв/ 100 г почвы; Р2О5 — 16,0; К2О — 19,0 мг/100 г почвы.
Почвенный покров участка представлен сочетанием дерново-слабо- и среднеподзолистых почв с преобладанием первых. Гранулометрический состав — от легко- до тяжелосуглинистого, с преобладанием легко- и среднесуглинистого. По степени смы-тости — от намытых до сильносмы-тых, однако преобладают в основном слабо- и среднесмытые. Почвообразу-юща порода — покровный суглинок.
А. Обработка почвы В. Склон
1. Вспашка на глубину 20-22 см, поперек склона (контроль) 2. Вспашка + щелевание на 40-50 см с нарезанием щелей через 7-8 м 3. Плоскорезная на 18-20 см + щелевание через 1,4 м 4. Плоскорезная + чизелевание на 38-40 см 5. Поверхностная на 6-8 см + щелевание через 3-4 м 6. Поверхностная (дискование) 1. 8° 2. 4°
Результаты и их обсуждение
Дл нормального развити растений и продукционных процессов важны и незаменимы как природные, так и социально-экономические факторы продуктивности. В соответствии с основными положения ми физиологии растений и растениеводства гарантированный урожай может быть получен только при оптимальных условиях среды и комплексном, сбалансированном использовании дл роста всех факторов [6].
В настоя щее время необходимость строгого учета вли ни внешней среды в определении продуктивности агроландшафтов обусловлена проблемой динамики природных «констант» в результате глобальных и региональных изменений климата. Неучтенна природна составл ю-ща в процессах формировани урожая на склоновых землях, особенно южных их экспозиций, находящихся под наиболее активным ее воздействием, может существенно повлия ть на результат. Последнее представл етс нам чрезвычайно важным и требует всесторонней оценки климатических факторов и их роли в обеспечении эффективного применени комплекса почвозащитных агротехнических меропри тий и рационального управ-лени продукционным процессом на эрозионно-опасных территори х.
По 125-летним данным метеорологической обсерватории имени
В.А. Михельсона рГаУ - МСХА в последние дес тилети отмечаетс обща тенденци к повышению температуры приземного сло воздуха (И2 = 0,91). От 3,5°С в конце XIX в. средние годовые ее значени возрастают до 6,0°С к началу XXI в. Выдел етс относительно холодный период в начале XX в., всплеск тепла в 30-е годы и бурный подъем в последние дес тилети . Этот временной р д охватывает период проведени наших исследований, где средняя годова температура воздуха дл дан-
ной территории заметно превышает климатическую норму (4,4°С), достигнув рекордной отметки в 1989 г. (7,3°С). Данные свидетельствуют,
что основной вклад в повышение годовой температуры внос т теплые зимы, со значительным ее ростом в центральные зимние месяцы: в январе на 0,7°С и феврале на 0,6°С.
Показательны в этом плане изменения и в тепловом режиме вегета-ционнного периода при рассмотрении динамики сумм активных температур выше 10°С. Так, если норма сумм температур за 100-летний период (1881-1980) составляет 2072°С, то за последние 25 лет (1981-2005) она возрастает почти на 300°С и достигает 2360°С.
Анализ данных средней годовой температуры воздуха последнего
25-летнего периода наблюдений Михайловского агрометпоста «Голохва-стово», расположенного в районе проведения опытов, подтверждает ту же устойчивую тенденцию к потеплению климата, что и результаты по аналогичному временному р ду обсерватории. Отмечаетс повышение среднегодовой температуры в этот период дл данной территории на 1,5°С.
Температура воздуха в холодный сезон возрастает на 2,3°С и составляет -5,4°С (при норме -7,7). Однако устойчивость ее повышени невысокая, тренд статистически незначим (И2 = 0,12), что говорит о значительных колебани х и изменени х изучаемого элемента. Процесс потеплени зимних периодов, т.е. устойчивое преобладание повтор емости теплых зимних сезонов над повторя емостью холодных, усиливается в конце 1980-х и особенно с начала 1990-х гг. Наибольшие изменения происход т по отдельным мес цам. В нваре значени температуры воздуха превышают среднемноголетние на 4,6°С, в феврале — на 3,0 и в марте — на 3,1°С. Общий рост температуры составляет 2,6°С, что на 0,7°С теплее, чем за первый дес тилетний период наблюдений.
Факт присутствия длительно-
однонаправленных изменений количества дней с температурой воздуха выше 0оС (включающих оттепели) за последние 25 лет не подлежит сомнению (И2 = 0,44). При этом сохраня ется и обща закономерность их распреде-лени в пределах изучаемого периода. Если в первое десятилетие число таких дней соответствует климатической норме (34), то в 1990-2005 гг. их рост составл ет 76%. Количество интенсивных оттепелей в зимний сезон с температурой выше 2,5°С, т.е. наиболее опасных для формирования негативных свойств почв, возрастает более чем в 2 раза.
В среднем за последний 2 5-летний период количество осадков в летние меся цы превышает их зимние суммы в 1,5 раза. Тогда как наблюдаемое с начала 1990-х гг. увеличение количества осадков в холодный сезон приводит к их сокращению на 31 мм в теплый и снижению указанной пропорции до 1,3. Резкое уменьшение обеспеченности полевых культур влагой главным образом происходит
в июле и августе, что является для многих из них критическим периодом в водопотреблении.
Проведенная оценка увлажнения основного вегетационного цикла с.-х. культур по ГТК Сел нинова показывает в целом нарастающую тенденцию роста засушливости с начала 1990-х гг., и особенно во второй половине периода вегетации. Если в 1980-е гг. погодные услови характеризуются как влажные (1,52) и количество осадков превышает климатическую норму, а число засушливых меся цев (ГТК < 1) июля - августа составля ет всего три, то в 1990-е гг. их количество достигает восьми, а с начала 2000-х гг. уже семь, из них четыре — как очень засушливые (ГТК < 0,7). За последние 15 лет ГТК за эти мес цы достиг уровн 1,21 (при норме 1,46), а в целом за вегетацию 1,30 (1,44), что в итоге свидетельствует о недостаточном увлажнении территории (табл. 1).
Возрастает и экстремальность климата (табл. 2). Так, за последний 40-летний период чаще наблюдаютс
Т а б л и ц а 1
ГТК за вегетационный период (1981-2005)
Год Месяц В среднем за период
май июнь июль август
Среднее многолетнее 1,29 1,51 1,58 1,35 1,44
В среднем за 1981-1990 гг. 1,08 1,77 1,60 1,54 1,52
1991 1,90 0,92 1,38 2,07 1,52
1992 0,73 0,47 0,57 0,61 0,59
1993 0,56 2,91 2,39 1,45 1,83
1994 2,20 2,15 0,69 1,33 1,48
1995 1,07 1,08 1,08 0,91 1,03
1996 0,88 1,91 1,61 0,22 1,16
1997 1,02 3,37 0,49 0,51 1,36
1998 2,21 0,78 1,57 3,36 1,89
1999 1,73 0,21 0,81 2,51 1,16
2000 0,46 1,60 1,84 0,96 1,30
2001 3,70 1,46 0,96 0,85 1,51
2002 0,75 1,23 0,16 0,09 0,50
2003 0,69 2,27 0,69 2,59 1,54
2004 1,55 1,29 2,24 0,73 1,46
2005 1,52 2,12 1,47 0,29 1,32
В среднем за 1991-2005 гг 1,35 1,58 1,20 1,23 1,30
Т а б л и ц а 2
Повторяемость лет с экстремальными значениями температуры воздуха
Период, год Холодный период (ноябрь-март) Теплый период (апрель-октябрь) Год
число случаев % число случаев % число случаев %
Максимальная температура
1879-1918 19 13 62 29 81 22
1919-1958 34 22 69 32 103 28
1959-1998 98 65 83 39 181 50
Минимальная температура
1879-1918 104 69 164 78 268 73
1919-1958 39 26 37 17 76 21
1959-1998 8 5 13 5 21 6
случаи наступления экстремально максимальных температур за сутки, превышающие прежние пределы (65%), а наиболее низкие температуры по-прежнему отмечаются в первом 40-летнем периоде (69%). Это характерно и дл теплого времени года (78%).
При обобщении результатов
125-летних непрерывных наблюдений метеорологической обсерватории и 25-летних наблюдений агрометпоста можно с уверенностью констатировать, что с конца XX в. происходя т заметные изменения климата Центральных областей Нечерноземной зоны в сторону потепления, особенно существенно в зимний период последних 15 лет. Изменения в температурном и водном режимах приводят к негативным для сельского хозяйства последствиям: увеличивается продолжительность вегетационного периода; значительно возрастают суммы активных температур; существенно повышаетс экстремальность климата; наблюдаетс тенденци роста засушливости периодов вегетации с.-х. культур и его подпериодов; станов тс м гкими зимы с большим числом интенсивных оттепелей, что является важным ф актором, определяющим условия перезимовки растений и опасность разви-
ти почвенно-деградационных процессов на склоновых земл х.
В этой свя зи весьма важное значение имеет сравнительна оценка действи и последействи приемов обработки почвы разной глубины и интенсивности на общую продуктивность севооборота в длительных стационарных полевых опытах, расположенных на склоновых землях. Оценка проведена с учетом комплекса современных почвенно-климатических и погодных условий, а также биологических особенностей возделываемых с.-х. культур.
Установлено, что систематическое использование на склонах крутизной 8 и 4° вспашки, плоскорезной, поверхностной обработки в сочетании со щелеванием и чизелеванием при возделывании с.-х. растений способствуют снижению эрозионных процессов до уровн их допустимых колебаний. Это полностью отвечает современным требования м ресурсо- и энергосбережения . Однако изучаемые агроприемы оказывают неоднозначное и разностороннее вли ние в пространстве и времени на общую продуктивность почвозащитного зернотрав ного севооборота (табл. 3).
Применение вспашки со щелева-нием способствует созданию наиболее
Т а б л и ц а 3
Действие противоэрозионных приемов обработки и элементов агроландшафта на продуктивность зернотравяного севооборота, т к.ед./га (1981-2004)
Вариант Ротация севооборота, гг.
1981-1985 1986-1990 1991-1995 1996-2000 2001-2004
Склон крутизной 8°
Вспашка (контроль) 3,47 3,60 2,96 3,12 2,75
Вспашка + щелевание 3,54 3,75 3,21 3,06 2,85
Плоскорезная + щелевание — — 3,08 2,87 3,41
Плоскорезная + чизелевание — — 3,13 2,63 3,33
Поверхностная + щелевание — — 3,12 2,80 3,27
Поверхностная 3,51 3,59 3,06 2,85 2,90
Склон крутизной 4°
Вспашка (контроль) 3,62 3,53 2,92 3,18 2,60
Вспашка + щелевание 3,73 3,66 3,09 3,09 2,62
Плоскорезная + щелевание — — 2,90 2,76 2,90
Плоскорезная + чизелевание — — 2,97 2,62 2,90
Поверхностная + щелевание — — 2,85 2,61 2,84
Поверхностная 3,75 3,61 2,90 2,80 2,48
НСР05 фактор А 0,67 1,01 0,12 0,19 0,12
В 0,82 1,24 0,22 0,33 0,21
благопри тных условий дл роста и развити полевых культур практически на всем протяжении исследуемого периода. Результативное снижение эрозионных потерь, разуплотнение почвы, оптимизация пищевого, водного и воздушного режимов положительно отражаются на продуктивности зернотрав ного севооборота. При щелевании разрыхл етс сильно уплотненный подпахотный горизонт, что приводит к перераспределению и накоплению зимне-весенней влаги и питательных веществ по всему обрабатываемому почвенному профилю. Это, как правило, улучшает услови дл развити корневой системы растений, обеспечивает им большую площадь питани . Вместе с тем в годы с недостаточным количеством атмосферных осадков в период вегетации культур из-за открытых щелей ухудшается режим увлажнения верхних слоев почвы, особенно в зоне их нарезания, но при этом со-хран етс влага в более глубоких горизонтах. В результате по суммарной
эффективности обработок, оцениваемой в сопоставимых показател х (кормовых единицах) за 20-летний период, включающий четыре полные ротации, применение щелевания по-звол ет получить в среднем на склоне крутизной 8 и 4° соответственно на 0,22 и 0,41 т к.ед./га больше, чем в других изучаемых вариантах.
Важное стабилизирующее влия ние на выход продукции зернотрав ного севооборота оказывает применение мелкого рыхлени (дискование на глубину 6-8 см) вместо основной осенней отвальной обработки почвы. Сокращение антропогенной нагрузки на почву способствует снижению ее плотности и улучшению структурного состо -ни пахотного горизонта. Повышенное содержание в почве агрономически ценной макроструктуры обеспечивает сравнительно благопри тные услови для роста и развития растений, что обуславливает и заметный положительный эффект в процессах формирования урожая. Общая суммарная продуктивность севооборота при ми-
нимализации не только не уступает контрольному и большинству других вариантов обработки почвы, но и часто их превосходит, разница между ними достигает 0,26 т к.ед./га.
Показатели продуктивности севооборота при глубоком безотвальном рыхлении почвы (плоскорезные обработки в сочетании со щелеванием и чизелеванием, поверхностная со щелеванием) занимают в этом ряду промежуточное положение. По одним показателям (рыхлость, воздухообе-спеченность) эти приемы улучшают почвенные условия, по другим (засоренность, влагообеспеченность) — ухудшают их.
Обща динамика продуктивности зернотрав ного севооборота по п ти-летним ротаци м была неустойчивой, а в период 1991-2004 гг. в условиях разбалансированности метеорологических условий и внутрипочвенных процессов имеет вно отрицательную направленность. Если за первые две ротации суммарный уровень продуктивности почвозащитного севооборота превышает 3,5 т к. ед. с 1 га, то за последующие третью и четвертую ротации происходит уменьшение этих показателей до уровня 3 т. Снижение продуктивности за четвертую ротацию севооборота по отношению к первой на склоне крутизной 8° составл ет 15%, на склоне крутизной 4° — 18%. Подобная тенденция, дополнительно усиленна гибелью многолетних трав в зимний сезон, отмечается и за пя -тую (неполную) ротацию. Вместе с тем в последние годы происход т и позитивные изменени в процессах стабилизации и повышени продуктивной устойчивости агроландшафтов. Кор-рел ционна оценка продуктивности культур и агрофизического состо -ни плодороди почв показывает, что наиболее значительное и разностороннее влия ние на динамику этих процессов имеет плотность сложения пахотного горизонта. Однако устойчивость этой связи в зависимости
от периода наблюдений и крутизны склона была различной. Вли ние плотности сложения почвы на продуктивность на склоне крутизной 8° с начала 1990-х гг. (коэффициент кор-реля ции (г) возрастает в среднем по вариантам с -0,34 до -0,58). На склоне крутизной 4°, напротив, взаимос-вя зь между ними снижается: с -0,70 в 1980-е гг. до -0,26 в последующие 15 лет. По другим агрофизическим показател м коррел ционной зависимости с урожайностью не выявлено. Следовательно, как показывают наблюдения, существенные измене-ни в обеспечении пищей и влагой растений происход т не столько от вли ни примен емых технологий и плодородия почвы, сколько от изменений природных условий произрас-тани культур зернотрав ного севооборота.
Средние многолетние показатели дают лишь самое общее представление об эффективности различных агроприемов в повышении урожайности. Для более детального изучения вли ни приемов и способов обработки почвы необходимо учитывать биологические особенности каждой с.-х. культуры и их реакцию на эти обработки (табл. 4).
При анализе эффективности про-тивоэрозионных обработок почвы по культурам можно отметить вполне закономерные различия, связанные с особенност ми биологии растений. Эффективность обработки изучали в разные по времени и продолжительности сроки, что накладывает определенные трудности при сравнении полученных данных. Так, в период 1991-2005 гг. в вариантах при плоскорезной обработке со щелева-нием и чизелеванием, поверхностной со щелеванием лучше всего на данные приемы реагирует озима пшеница, заметно ниже был эффект по многолетним травам, практически не реагируют на эти обработки овес и чмень. В целом вли ние почвоза-
Т а б л и ц а 4
Влияние почвозащитных технологий на урожайность полевых культур, т/га (1981-2005)
Вариант Культуры севооборота
овес ячмень + многолетние травы многолетние травы 1-го г.п. многолетние травы 2-го г.п. озимая пшеница
Склон крутизной 8°
Вспашка (контроль) 2,77 2,95 6,69 3,87 3,77
Вспашка + щелевание 2,87 3,01 6,98 3,86 3,96
Плоскорезная + щелевание 1,83 1,31 3,65 1,17 3,01
Плоскорезная + чизелевание 1,86 1,26 3,39 1,25 2,95
Поверхностная + щелевание 1,86 1,29 3,74 1,34 2,88
Поверхностная 2,94 2,80 6,95 4,10 3,71
Склон крутизной 4°
Вспашка (контроль) 2,70 2,61 7,13 4,35 3,83
Вспашка + щелевание 2,72 2,73 7,38 4,61 3,87
Плоскорезная + щелевание 1,66 1,13 3,49 1,43 2,84
Плоскорезная + чизелевание 1,68 1,09 3,49 1,37 2,80
Поверхностная + щелевание 1,72 1,11 3,35 1,42 2,70
Поверхностная 2,83 2,68 7,27 4,44 3,45
НСР05 фактор А 0,16 0,22 0,18 0,22 0,28
В 0,20 0,27 0,22 0,26 0,34
П р и м е ч а н и е. Данные об урожайности при плоскорезной обработке со щелеванием и чизелева-нием, поверхностной со щелеванием приведены за период 1991-2005 гг.
щитных обработок на урожайность культур изучаемого зернотрав ного севооборота было несущественным. Из агротехнических приемов можно выделить только щелевание, где положительный эффект прослеживает-с более отчетливо.
По вариантам, которые изучали 25 лет (вспашка, вспашка со щелеванием, поверхностная), различия были более заметные. Лучше других полевых культур на обработку почвы реагирует озима пшеница (рис. 1).
Прежде всего, с учетом эродиро-ванности, укороченного профиля и низкого естественного плодороди дерново-подзолистых почв, а также сложных погодных условий, имевших место в последние три ротации севооборота, необходимо отметить высокую урожайность ведущей зерновой культуры — озимой пшеницы. На склоне крутизной 8 и 4° в среднем по вариантам она составл ет
3,81 и 3,72 т/га соответственно при максимальных показателях 5,06 и 4,66 т/га (1995 г.). Озимая пшеница имеет хорошо развитую и глубоко проникающую в почву корневую систему. Поэтому рыхление подпахотного горизонта явля ется важным условием дл нормального роста вегетативной массы. Щелевание с разрезанием и рыхлением почвенного профил лапами агрегата на глубину 40-50 см наиболее полно из анализируемых вариантов отвечает этим требования м. В результате урожайность в этом варианте составля ет на склоне 8° в среднем 3,96, на склоне 4° — 3,87 т/га. Во многом именно по этой причине в 2000 г. в сложившей-с экстремальной ситуации произ-растани культуры (редкое сочетание комплекса неблагопри тных внешних факторов основного вегетационного и зимнего периодов) минимализаци обработки (дискование на 6-8 см) не
Склон крутизной !
Склон крутизной 4°
Рис. 1. Урожайность озимой пшеницы на склоне крутизной 8 и 4° под действием противоэрозионных приемов обработки почвы
способствовала созданию необходимых условий для формирования высокого урожая: он соответственно со-ставл л на склонах крутизной 8 и 4° 1,32 и 1,24 т/га, что почти в 1,5 раза ниже, чем в других вариантах.
Тем не менее, важно подчеркнуть, что результаты исследований, полученные в 2000 г., не могут служить предлогом дл выводов о низкой эффективности приемов минимализа-ции в целом. Проведенный трендовый анализ показателей урожайности за 25 лет наблюдений по всем изучаемым вариантам свидетельствует о том, что производительная устой-
чивость поверхностной обработки к длительно-однонаправленным негативным изменени м заметно не уступает, а на склоне крутизной 8° даже несколько превосходит таковую в других вариантах (табл. 5).
Следует особенно отметить, что в неблагоприя тных условиях 1991 — 2005 гг., в период с очевидной раз-балансированностью внешних факторов, подобная тенденция отмечалась и на склоне крутизной 4°. Наблюдалось уменьшение смыва мелкозема в результате эрозии, сохранение и накопление гумуса, улучшение структуры почвы, повышение ее водопро-
Т а б л и ц а 5
Оценка линейных трендов урожайности культур севооборота в зависимости от вариантов обработки и крутизны склона (1981-2005)
Вариант Оценки по тренду
Р2 линейное уравнение тренда
Вспашка (контроль) Вспашка + щелевание Поверхностная Вспашка (контроль) Вспашка + щелевание Поверхностная Склон крутизной в° 0,06 0,06 0,04 Склон крутизной 4° 0,07 0,09 0,12 У= -0,0407х+3,6715 У= -0,0432х+3,8053 У= -0,0362х+3,6397 У= -0,0466х+3,7378 У= -0,0505х+3,8707 У= -0,0607х+3,8966
ницаемости и противоэрозионной устойчивости.
Дискование почвы положительно влия ет и на урожайность смеси многолетних трав, в частности, злакового их компонента. Мочковатая корнева система тимофеевки и овс ницы располагаетс в основном в верхних слоях почвы, где при дисковании создаютс наиболее благопри тные
услови дл их роста и развити . Особенно заметно это проявляется на склоне крутизной 8° в первый год жизни многолетних трав, где прибавка урожая по отношению к обычной вспашке составля ет 0,26 т/га. Позитивной была реакци многолетних
трав и на рыхление подпахотного горизонта при щелевании, что способствует улучшению условий роста дл клевера с его глубоко идущей стержневой корневой системой.
Эффективность способов обработки почвы зависит от особенностей предшествующей культуры. Многолетние травы вл ютс наиболее благоприятным предшественником для возделывания озимых. Ранний подъем пласта (август) под посев озимой пшеницы способствует созданию дл них условий с оптимальным питательным режимом. Накопление органического вещества, азота и других элементов пищи в сочетании с благопри тным температурным и водным режимом в осенний период обеспечивает хорошие стартовые услови дл разви-ти и укреплени растений пшеницы перед уходом под снег. Это создает необходимую устойчивость культуры к сложным условия м перезимовки последних лет (вымерзанию, выпрева-нию, ледя ной корке и др.), а также определ ет очевидные предпосылки для формирования высокой урожайности с выраженным ослаблением ее зависимости от величины эрозионных потерь воды, почвы и питательных веществ. Многолетние травы вл ют-с мощным средостабилизирующим фактором, имеющим важнейшее зна-
чение в современных услови х зем-лепользовани при резком усилении пр мого воздействи климата на агроэкосистемы.
Графический анализ и трендовая оценка результатов длительных исследований на примере вспашки со щелеванием свидетельствуют о снижении урожайности озимой пшеницы как на склоне крутизной 8°, так и на склоне крутизной 4° (рис. 2). При этом важно отметить, что независимо от степени смытости почв эти измене-ни в пространстве и времени почти идентичны. Однако уменьшение урожайности не носит выраженного негативного характера (И2 = 0,10 и
0,15). Полученные данные и выя влен-ные закономерности указывают на достаточно высокую продуктивную устойчивость растений пшеницы в услови х потеплени холодных сезонов. Этому способствует главным образом вли ние предшественника, противоэрозионные обработки почвы, агрометеорологические условия осенних периодов, а также особенности биологии растений и внутри-почвенные процессы на изучаемых склонах.
Многолетние исследования, проведенные в Ставропольском крае, показали, что урожайность и качество зерна озимой пшеницы тесным образом завис т от исходного почвенного плодороди различных таксономических единиц агроландшафта [3]. Установлена тенденция ухуд-шени качества зерна с ростом урожайности, обусловленная недостатком минерального питани и разбалансированностью водного режима в конце вегетации озимой пшеницы. Влияние последнего фактора представляется особенно важным для территорий Центрального Нечерноземья , если учесть, что с конца прошлого столетия в этом районе вы влено нарастание засушливости в период второй половины вегетации культур.
Рис. 2. Тренд урожайности озимой пшеницы в зависимости от элементов агроландшафта.
Вспашка со щелеванием (1981-2004)
Введение в севообороты многолетних трав и применение почвозащитных приемов обработки почвы оказывает положительное влия ние на технологические свойства зерна озимых и яровых зерновых культур. При вспашке со щелеванием на склоне крутизной 4° масса 1000 зерен и его натура составл ет
37,1-37,8 и 753-754 г/л, а при обычной вспашке соответственно 35,9-36,9 и 747-748 г/л. Наибольшей стекловидностью и содержанием сырой клейковины обладает зерно озимой пшеницы при поверхностной обработке почвы. Физические свойства теста (показатели альвеограм-мы и фаринограммы) под действием приемов обработки существенно не изменяются . С повышением крутизны склона несколько увеличиваетс
сила муки, возрастает сопротивля е-мость разжижению, валориметриче-ская оценка и объемный выход хлеба из зерна озимой пшеницы, а также содержание белка и выравненность зерна овса.
Таким образом, эффективное применение комплекса почвозащитных агротехнических мероприятий и рациональное управление продукционным процессом на эрозионно-опасных территориях невозможно без учета общих и специфических особенностей их функционирования: погодных условий холодного и теплого периодов конкретного года, экспозиционных специфик и микроклиматических различий, свойств и режимов смытых почв, биологии растений и требований с.-х. культур к основным факторам произрастани .
Библиографический список
1. Листопадов И.Н., Техина М.В., Техин И.И. Использование в противоэрозион-ном агроландшафте влаги и минерального азота // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, 2001. № 2. С. 54-58.
2. Овчинникова М.Ф., Карева О.В. Изменение некоторых свойств и биопродуктивности дерново-подзолистой почвы в зависимости от экспозиции склонов // Агрохимия, 2000. № 3. С. 5—11.
3. Петрова Л.Н., Желнакова Л.И., Мезенцева Н.И. и др. Особенности плодородия в адаптивно-ландшафтном земледелии Ставрополья // Земледелие, 2002. № 5. С. 4—6.
4. Спирин А.П. Влагосберегающая обработка почвы // Земледелие, 2005. № 2. С. 18—20.
5. Тюлин В.А., Карасева О.В., Петрова Л.И. и др. Дифференциация агроприемов в условиях ландшафтного земледелия // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, 2001. № 3. С. 61—63.
6. Шульгин И.А. Фотобиологические аспекты мониторинга засушливых явлений // Проблемы мониторинга засух. Труды ВНИИСХМ, 2000. Вып. 33.
С. 185—191.
7. Alexandrov V.A., Hoogenboom G. The impact of climate variability and change on crop yield in Bulgaria. Agric. For. Meteorol., 2000. 104. 315—327.
Рецензенты — д. с.-х. н. Г.И. Баздырев, д. б. н. М.А. Мазиров SUMMARY
The results of long-term studies of production processes in the erosion-hazardous areas in the stationary field experiment are provided in the article. It has been discovered that the effective application of the complex agricultural soil protection measures and sustainable management of the process of yield formation on sloping lands of southern exposure is impossible without taking into account general and specific features of their functioning. In terms of warming and imbalances subsurface processes, the overall dynamics of crop productivity in crop rotation during 1991 — 2004 has obviously a negative tendency, where its decline is up to 18%. Unaccounted natural component in the production processes can significantly affect the general assessment and applied cultural practices.
Key words: anti erosion cultural practices, climatic changes and fluctuations, crop capacity, southern slopes, soil erosion, minimization.
Белолюбцев Александр Иванович — д. с.-х. н. Тел. 977-73-55. Эл. почта:
belolyubcev@mail.ru
