CC BY
41
в/
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ И СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
001: 10.24411/0044-3913-2019-10501 УДК 634.958:631.627
Влияние стокорегулирующей лесной полосы комбинированной конструкции с низкорослым кустарником на эрозионно-гидрологические процессы
А. И. ПЕТЕЛЬКО, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: [email protected])
А. В. ВЫПОВА, директор (e-mail: [email protected])
Новосильская зональная агролесомелиоративная опытная станция - филиал Федерального научного центра агроэкологии РАН, ул. Семашко, 2а, Мценск, Орловская обл., 303035, Российская Федерация.
Представлены материалы исследований, проведенных в 2017-2018 гг. в условиях Орловской области с целью изучения эффективности защитных стокорегулирующих лесных полос комбинированных конструкций с низкорослыми кустарниками на распределение снежного покрова и характер промерзания почвы, для разработки системы управления эрозионно-гидрологическим процессом на эродированныхсклонах. Исследования проводили водно-балансовым методом на стоковых площадках. Схемаопытапредусматривалаиз-учение следующих вариантов: без лесной по-лосы(контроль);леснаяполосаскустарником спиреи ниппонской; лесная полоса с лапчаткой кустарниковой Голдфингер; лесная полоса с кустарником спиреи Дугласа. Лесополоса 4-рядная 1960 г. посадки по схеме берёза -тополь - тополь - берёза, размещение 2,5*1,0 м. Исследования проводили на фоне зяблевой обработки поперек склона. Гидрометеорологические условия осенне-зимнего периода способствовали неглубокому промерзанию почвы, которое перед снеготаянием в 2017 г. составляло 10...21см,в2018г. -30...45см. В среднем за 2 года исследований общие запасы
снеговой воды на зяби со стокорегулирующей лесной полосой и низкорослым кустарником превысили контроль на 11... 18 мм. Величина стока была очень слабой - 3,1...5,9мм, коэффициент стока незначительным - от 0,02 до 0,06. В вариантах с лесной полосой и кустарником водопоглощение было на 7,3...20,5мм выше, чем на зяби без насаждений.
Ключевые слова: почва, эрозия, снего-отложение, промерзание, влажность почвы, снеготаяние, водопоглощение, снегозапасы, сток талых вод, низкорослый кустарник, сто-корегулирующая лесная полоса комбинированной конструкции.
Для цитирования: Петелько А. И., Выпо-ваА. В. Влияние стокорегулирующей лесной полосы комбинированной конструкции с низкорослым кустарником на эрозионно-гидрологические процессы // Земледелие. 2019. №5. С. 3-7. йОк 10.24411/0044-39132019-10501.
Для предохранения почвы от глубокого промерзания мощность снежного покрова в лесной полосе должна составлять 30...50 см. Поэтому необходимо формировать стокорегу-лирующие лесные полосы комбинированной конструкции с низкорослым кустарником, что обеспечивает оптимальное снегоотложение. Зная закономерности снегоотложения в комбинированных стокорегулирующих лесополосах можно влиять на эрозионно-гидрологические процессы. Улучшенная технология размещения противоэрозионных лесных полос на склонах надёжно защищает почву от смыва и размыва [1, 2, 3].
Необходима такая конструкция лесополосы, которая позволила бы равномерно распределять снег в межполосном пространстве и накапливать достаточно снега внутри посадок, чтобы не было глубокого промерзания почвы. Это может быть комбинированная стокорегулирующая лесная полоса с низкорослым кустарником. Она имеет следующий вертикальный профиль по продуваемости: до 0,5 м от поверхности земли - плотная, на высоте 1,5.. .2,0 м -продуваемая (без сучьев), а выше 2,0 м - ажурная [4, 5,6].
Низкорослыми (до 50 см) кустарниками до 50 см можно регулировать снегоотложение на склоновых землях, что в свою очередь, позволяет предохранить почву от глубокого промерзания. Для более точного понимания происходящих процессов нужно выявить закономерности снегоотложения, характер замерзания, оттаивания иувлажнения почвы, определить основные влияющие факторы и дать им количественную оценку.
Цель нашей работы - выявить закономерности снегоотложения на склоновых эродированных землях в комбинированных стокорегулирующих лесополосах с низкорослым кустарником для управления эрозионно-гидрологическим процессом.
На опытном участке расположена 4-рядная лесная полоса 1960 г посадки по схеме берёза - тополь - тополь -берёза (БТТБ), размещение 2,5 * 1,0 м. В лесополосе перед закладкой опыта проведены санитарные и рубки ухода для придания ей комбинированной конструкции.
Схема опыта предусматривала изучение следующих вариантов: зяблевая вспашка поперёк склона (контроль); зяблевая вспашка поперек склона + лесная полоса с кустарником спиреи ниппонской; зяблевая вспашка поперек склона + лесная полоса с лапчаткой кустарниковой Голдфингер; зяблевая вспашка поперексклона+лесная полоса с кустарником спиреи Дугласа.
Склон, на котором расположен ста-
1. Снегоотложение на разных агрофонах перед снеготаянием (2017 г.)
№ сто- Плотность Запасы воды в снеге, мм Высота снега, см
ковой площадки Вариант снега, г/см3 лесополоса шлейф поле
1 зяблевая вспашкабезлесополосы (контроль) 0,285 63 - - 17
2 зяблевая вспашка + лесополоса с кустарни- 0,301 81 14 23 19
ком спиреи ниппонскои
3 зяблевая вспашка + лесополоса с лапчаткой 0,311 93 17 28 23
кустарниковой Голдфингер
4 зяблевая вспашка + лесополоса с кустарни- 0,317 79 21 25 21
ком спиреи Дугласа
среднее 0,304 80 19 24 20
НСР„. 0,048 13,3 4,6 5,2 4,7
СО (D 3 ь (D ]3 (D Ь 5 (D
(О
о
(О
—— ... -
-1- -1- -1- -1-
а)
Длина площадки 100 м
—"----^Ч — .-------—^ ............. ^—«« _ У
Длинна площадки 100 м б)
—-л. .. ^ %, _ ---~~
в)
Длина площадки 100 м
Рис. 1. Высота снежного покрова перед снеготаянием на стоковых площадках (2017г.):
-----— стоковая площадка №1 (контроль);- — а) стоковая площадка №2;
б) стоковая площадка №3; в) стоковая площадка №4.
О) о
СЧ
Ф ^
Ф
4
ф
^
5
Ф
СО
ционарныи опыт со стоковыми площадками, имеет южную экспозицию. Крутизна - 3.. .4°. Почвы - серые лесные средне- и сильносмытые. Смытость увеличивается сверху вниз по склону. В лесной полосе в 2015 г провели посадки низкорослого кустарника согласно схеме опыта.
Перед снеготаянием высоту снега измеряли на стоковых площадках по снегомерным ходам через 2...4 м в 3...5-кратной повторности. Плотность снега определяли весовым снегомером ВС-43 на каждой стоковой площадке в 6-и точках в 2-кратной повторности. Глубину промерзания почвы определяли по наличию кристаллов льда при бурении. Образцы почвы для измерения влажности отбирали в 3-кратной повторности со следующих слоёв:0...3,3...10,10...20, 20...30, 30...40, 40...50, 50...75, 75...100 см. В период снеготаяния наблюдения за оттаиванием почвы проводили с использованием металлической шпильки в 5-кратной повторности в верхней, средней и нижней частях стоковых площадок. Настоковой площадке определяли среднюю высоту и плотность, на основании которых рассчитывали запасы воды в снеге. Замеры воды на пороге водослива проводили линейкой с миллиметровыми делениями через каждый час в дневное время. Смыва почвы не фиксировали.
Сентябрь 2016 г был на 0,3 °С теплее обычного. Осадков выпало мало -19 мм, или 43%отнормы. Воктябре среднемесячная температура воздуха составила 4,7 °С, что на 0,3 °С холоднее обычного. Осадки выпадали часто, превысив норму на 105 %. Ноябрь был холоднее обычного
на 0,4 °С, осадки за месяц составили 74 мм, или 195 % от нормы. В целом осень была на 0,2 °С прохладнее, а осадки (139 мм) превысили норму на 110 %. Отмечены слабые заморозки.
Декабрь был теплее обычного на 1,6 °С. На 30 декабря средняя высота снежного покрова на большей части территории достигала 20.. .30 см, что было на 10... 15 см выше среднемноголетнего уровня. Глубина промерзания почвы по агрофонам изменялась от 12 до 30 см.
В январе отмечена тёплая погода с резкими похолоданиями. Морозы доходили до 15...20 "С. Были и оттепельные дни. Осадки различных видов и интенсивности выпадали часто. Под толщей снежного покрова промерзание почвы составляло 21.. .30 см, местами наблюдали оттаивание почвы снизу.
Среднемесячная температура воздуха в феврале была выше обычной (-9,4 °С) на 4,5 °С. Отмечено 6 дней с оттепелями, что вызвало небольшое таяние снега и уплотнение снежного покрова. Промерзания почвы варьировало от 20 до 40 см.
Таким образом, зима была теплее
обычного на 3,1 °С, а осадков выпало на 24 мм больше нормы. На 27 февраля, или на месяц раньше климатической даты, произошёл переход средней температуры воздуха через 0 °С в сторону повышения.
В первой декаде марта потеплело, осадков практически не отмечали. В ночные часы часто фиксировали отрицательные температуры воздуха. Перед снеготаянием средняя плотность снега на стоковых площадках составляла 0,285.. .0,317 г/см3. Наибольшие в опыте запасы воды в снеге (93 мм) отмечали в варианте зяблевая вспашка поперёк склона + лесная полоса с лапчаткой кустарниковой. Средние запасы воды в снеге для всех стоковых площадок равнялись 80 мм (табл. 1). Достоверных различий по высоте снега между контролем и средней по лесополосам не отмечено. Этому способствовали сложившиеся условия холодного периода с частыми оттепелями, особенно в феврале.
Средняя высота снега в лесополосе составляла 19 см, в шлейфовой зоне - 24 см, вполе-20 см.
В то же время на зяби без лесной полосы (контроль) средняя высота снега составила 17 см, или на 4 см меньше. В отдельных местах стоковых площадок с лесополосами величинаэтого показателя превышала 30 см (рис. 1).
В зимний период - под толщей снега промерзание почвы было неглубоким - в декабре 12...25см, январе-21 ...30см, феврале - до 40 см, местами -10... 15 см. В конце третьей декады февраля - первой декаде марта установилась тёплая погода, которая способствовалатаянию снега и оттаиванию почвы. Граница мёрзлого слоя проходила на глубине от 16...17до28...33 см.
На стоковых площадках перед снеготаянием промерзание почвы было слабым - 10...21 см, а в некоторых местах она была талой.
Общие влагозапасы по слоям почвы перед началом снеготаяния распределялись неравномерно. Наиболее увлажненным был слой 0...30 см. В контроле влагозапасы в нижней части стоковой площадки составили 116,5 мм и были меньше, чем в варианте с лесной полосой на 17,4 мм. В середине поля величины этих показателей были равны соответственно 130,9 мм и 5,3 мм (табл. 2).
2. Влажность почвы и влагозапасы перед снеготаянием (2017 г.)
Место определения 0... 30 см 0... 50 см 50... 100 см 0.. 100 см
% | мм % | мм % | мм % I мм
Стоковаяплощадка№1 (контроль)
Поле (низ) 30,1 116,5 29,2 208,7 24,6 190,6 27 7 412 7
Поле (середина) 33,0 130,9 33,0 235,9 23,0 178,2 31 3 466 3
Поле (верх) 27,3 105,6 27,6 197,3 25,3 194,5 26 0 382 2
Стоковая площадка №3
Лесополоса (низ) 36,9 133,9 31,1 202,1 21,4 159,4 28 5 390 4
Поле (середина) 35,2 136,2 30,3 216,6 27,2 210,8 31 0 461 9
Поле (верх) 33,9 131,1 29,5 210,9 24,1 186,7 29 8 438 0
НСР„, 6,5 20,9 5,0 35,3 4,0 31,1 4, 8 70, 3
2017 г.* 2018 г.
№ стоковой площадки Вариант общие снего-запасы, мм сток, мм водопоглощение, мм общие снегоза-пасы, мм сток, мм коэффициент стока просачивание, мм
1 зяблевая вспашка без лесополосы (контроль) 80 0 80 106 11,8 0,11 94,2
2 зяблевая вспашка + лесополоса с кустарником спиреи ниппонской 96 0 96 113 6,2 0,05 106,8
3 зяблевая вспашка + лесополоса с лапчаткой кустарниковой Голдфингер 108 0 108 115 6,9 0,06 108,1
4 зяблевая вспашка + лесополоса с кустарником спиреи Дугласа 94 0 94 119 7,5 0,06 111,5
НСР05 15,6 0 15,6 19,7 1,6 0,01 21,0
*3а период снеготаяния выпало 15 мм осадков.
Во время весеннего снеготаяния водопоглощение зависит от глубины промерзания почвы и степени закупорки водопроводящих пор ледяными пробками. Глубина промерзания почвы зависит, с одной стороны, от толщины снежного покрова, с другой - от суммы
мечены заморозки до 5...6 °С. Почва промёрзла до 12 см, а местами до 5...6 см. Ветры преобладали юго-восточного направления.
Средняя месячнаятемпературадека-бря была выше нормы на 0,5 °С, а сумма осадков превысила среднемноголетнюю
воздуха за месяц - 4,8 °С, что на 5,0 °С выше нормы и на 2,0 °С больше, чем в предыдущем году. Зафевральтемпера-тура воздуха составила -9,3 °С мороза, что наО, 1 "Степлее многолетних величин. Под образовавшимся снежным покровом высотой 27...31 см промерзание
4. Снегоотложение на разных агрофонах перед снеготаянием (2018 г.)
№ стоко- Плотность Запасы Высота снежного пок рова, см
вой площадки Вариант снега, г/см3 воды в снеге, мм лесополоса шлейф поле
1 зяблевая вспашка без лесополосы (контроль) 0,285 77 - - 27
2 зяблевая вспашка + лесополоса с кустарником спиреи ниппонской 0,270 84 31 33 29
3 зяблевая вспашка + лесополоса с лапчаткой кустарниковой Голдфингер 0,306 86 28 31 28
4 зяблевая вспашка + лесополоса с кустарником спиреи Дугласа 0,300 90 29 33 27
среднее 0,290 84 29 32 28
НСР05 0,39 14,0 5,8 6,4 5,6
отрицательных температур зимнего периода. Если снег выпадает на неза-мёрзшую или слабо замёрзшую почву и больше не стаивает, а также если выпадающие твёрдые осадки постепенно увеличиваюттолщи ну снежного покрова, то отепляющее действие последнего оказывает положительное влияние на водопроницаемость почвы, уменьшение стока талых вод, сокращение смыва почвы [7].
Зимой 2016-2017 гг промерзание почвы было неглубоким. Снеготаяние началось 28 февраля и длилось до 15 марта. Оно прерывалось ночными заморозками. В дневныечасы при положительной температуре воздуха снег медленно таял и оседал. Талая вода постепенно впитывалась в почву. Водопоглощение на стоковых площадках на агрофонах с лесной полосой и низкорослым кустарником составляло 94...108 мм, в контроле -80мм (табл. 3).
Таким образом, слабое промерзание почвы оказывает положительное влияние на сток и эрозию. В таких условиях происходит впитывание всей талой воды в почву.
В 2017-2018 гидрологическом году осень была теплее среднемноголетне-го уровня на 1,2 °С. Осадки превысили норму на 40,0 % и составили 177,0 мм против 126,0 мм. С 20 на 21 ноября на талую почву выпал снеп затем растаял. Во второй половине ноября 2017 г от-
и составила 99,0 мм. Резкое потепление в последней пятидневке декабря обусловило таяние снежного покрова, 31 декабря почва была талой.
В январе 2018 г высота снега составляла 11...15 см. средняя температура
почвы шло медленно. На 28 февраля выпало 35.. .45 см. Это меньше средних многолетних значений. Осадков выпало 39,0 мм, что на8,0 мм больше.
За зимний период выпало 178,0 мм осадков. Средняя температура воздуха
40
20
о
с
ей 40
200
со 0
о
я 40
ф
" 20
я
н
о § 0
со
* / \ к / / V/ \ ' / А // ^ — — ____\ .Г \
V
а) Длина площадк и 100 м
С \ // V \ л
б) Длина площад ки 100 IV!
\ N
V
в)
Длина площадки 100 м
Рис. 2. Снежный покрое перед снеготаянием (2018 г.):-----— стоковая площадка
№1 (контроль);--а) стоковая площадка №2; б) стоковая площадка №3; в)
стоковая площадка №4.
№ (О
О ^
(О
0
5. Влажность почвы перед снеготаянием с разных глубин в метровом слое
слое (2018 г.)
Место определения 0.. 30 см 0... 50 см 50... 100 см 0.. 100 см
% | мм % | мм % | мм % I мм
Стоковая площадка №1 (контроль)
Поле (низ) 38,5 148,9 34,1 243,8 23,7 183,6 31,4 461,5
Поле (середина) 32,9 137,1 29,5 210,9 22,4 160,1 27,5 409,7
Стоковая площадка №3
Лесополоса (низ) 35,6 129,2 29,9 194,3 15,6 116,2 26,1 357,5
Поле(середина) 36,2 140,0 31,4 224,5 23,1 179,0 29,5 439,5
Поле (верх) 37,1 143,5 32,1 229,5 22,6 175,1 29,8 438,0
НСР05 5,0 19,4 4,3 30,6 3,9 22,6 4,0 58,5
составила -4,7 °С, что на 4,0 °С выше нормы. Залегание снежного покрова на полях в течение зимы нарушалось 24-мя оттепелями.
В марте средняя температура воздуха составила 6,4 °С, что на 2,0 °С ниже нормы. В первой декаде преобладал юго-западный ветер, во второй половине - юго-восточный. За месяц выпало 58,0 мм осадков. Выпадение снега в отдельные дни способствовало увеличению мощности снежного покрова. Промерзание почвы к концу марта осталось практически без изменений.
По результатам снегомерной съемки, проведенной в начале второй декады марта, больших различий по высоте снежного покрова не отмечено (табл. 4). Самые высокие запасы воды в снеге (90 мм) наблюдали на агрофоне зяблевой вспашки + стокорегулирующая лесополоса + спирея Дугласа.
В марте, перед снеготаянием на стоковых площадках 2,3,4 с комбинированной стокорегулирующей лесной полосой с низкорослым кустарником высота снега составляла28...31 см, в контроле-27 см. Наибольшая высота снега отмечена в зоне шлейфа перед полосой - 33 см. На этом участке повсеместно произошло увеличение снежного покрова, по сравнению с контролем (рис. 2).
Увеличение снегоотложения перед снеготаянием в лесной полосе в среднем составило 10 см, в шлейфовой зоне-8см,вполе без лесополосы - 8 см, по сравнению с 2017 г
Влагозапасы по слоям почвы распределялись неравномерно. В слое 0...30 см нижних частях стоковых площадок на зяби они варьировали от
140,0 до 148,9 мм, в средних частях -137,1...143,5 мм, что на 2,9...5,4 мм меньше (табл. 5).
В 2018 г перед снеготаянием промерзание почвы было неглубоким (30...45 см). Снеготаяние длилось с 15 марта до 7 апреля. За этот период выпало 29,0 мм осадков. При наступлении ночных похолоданий таяние снега прекращалось. Сток отмечался в дневные часы при положительной температуре воздуха со 2 по 7 апреля. В основном его наблюдали во второй половине дня, квечеру он прекращался. По шкапе Г. П. Сурмача поверхностный стоктапых вод был оченьслабый и слабый. Его величина на зяби без лесополосы (контроль) составляла 11,8 мм, а в вариантах с комбинированной стокорегулирующей лесной полосой с низкорослым кустарником - 6,2...7,5 мм. Коэффициент стока изменялся от 0,05 до 0,11, водопоглощение-94,2...111,5 мм (см. табл. 3). Смывай размыва почвы неза-фиксировано.
Слабое промерзание почвы способствовало впитыванию значительной части снеговой воды. Наибольшее (111,5 мм) ее количество впиталось в почву в варианте с лесной полосой и лапчаткой кустарниковой.
В среднем за 2 года исследований общиезапасы снеговой воды назяби со стокорегулирующей лесной полосой и низкорослым кустарником превысили контроль на 11...18 мм (табл. 6). При этом сток во всех вариантах был очень слабым - 3,1...5,9 мм, коэффициент стока незначительным - от 0,02 до 0,06. В вариантах с лесной полосой и кустарником водопоглощение было выше на 7,3...20,5 мм, чем на зяби без насаждений. Лесополосы способ-
6. Элементы водного баланса на изучаемых агрофонах (среднее за 2017-2018 гг.)
№ стоко- Общие снегоза-пасы, Сток талых вод, Коэффи- Водопоглощение,
вой площадки Вариант циент стока
мм мм мм
1 зяблевая вспашка без лесополосы (контроль) 93 5,9 0,06 87,1
2 зяблевая вспашка + лесополоса с кустарником спиреи ниппон-ской 104 3,1 0,02 100,9
3 зяблевая вспашка + лесополоса с лапчаткой кустарниковой Голдфингер 111 3,4 0,03 107,6
4 зяблевая вспашка + лесополоса с кустарником спиреи Дугласа 106 3,7 0,03 102,3
ствовали повышенномупросачиванию талых вод в почву даже при слабом поверхностном стоке.
Таким образом, на формирование стока талых вод оказывают своё влияние природные и антропогенные факторы. В годы исследований сложившиеся гидрометеорологические условия осенне-зимнего периода способствовали неглубокому промерзанию почвы. На стоковых площадках перед снеготаянием в 2017 г. промерзание почвы составляло 10...21 см, местами онабыпаталая, в2018г -30...45см.
К началу весеннего снеготаяния наиболее увлажнённым был верхний (0.. .30 см) слой почвы.
Неглубокое промерзание почвы зимой, рыхло-мёрзлое состояние верхнего её слоя с большим количеством пор назяби, длительное таяние снега весной при пасмурной погоде в 2017 г способствовали просачиванию в почву всей талой воды. В 2018 г. в конце снеготаяния в 2018 г. сформировался очень слабый и слабый поверхностный сток талых вод - 11,8 мм в варианте без лесополосы (контроль), 6,2. ..7,5 мм - на агрофонах с низкорослым кустарником, коэффициент стока был равен 0,05...0,11, то есть большая часть воды просочилась в почву. Водопоглощение составило в контроле 94,2 мм, в вариантах с комбинированной стокорегулирующей лесной полосой и кустарником - от 106,8 до 111,5мм.
Таким образом, уменьшение глубины промерзания почвы, обусловленное в том числе увеличением высоты снежного покрова под влиянием стокорегу-лирующих лесных полос способствует просачиванию всей талой воды в низ по профилю или формированию очень слабого и слабого стока, который не вы-зываетэрозии.
Литература.
1. Влияние стокорегулирующих лесополос разных конструкций на снегоотложение и промерзание серых лесных почв в Орловской области / А. Т. Барабанов, А. О. Левшин, О. В. Богачёва и др. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2007. С. 41-46.
2. ПетелькоА. И. Многолетний поверхностный сток талых вод с разных угодий за 50 лет // Вестник Воронежского государственного университета. 2009. № 2. С.35-39.
3. ПетелькоН. Е. Изменение свойств серой лесной почвы в системе лесных полос // Лесомелиорация Центрального Нечерноземья. Волгоград: ВНИАЛМИ, 1991.С.98-112.
4. Пат. 22481 16С1 Рос.Федерация. №2003122810/12/ Барабанов А.Т, Гаршинев Е.А., КочкарьМ.М.; заявл. 21.01.2003.; опубл. 20.03.2005, Бюл. №8.3с.
5. Каргов В. А. Лесные полосы и увлажнение полей. М.: Лесная промышленность, 1971.120с.
6. Извеков А. С. Эрозия почв и борьба с ней в степных и лесостепных районах России
DOI: 10.24411/0044-3913-2019-10502 УДК 631.582
Методика управления вещественно-энергетическими потоками в севооборотах
A.C. АКИМЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией (e-mail: [email protected])
Всероссийский научно-
Для цитирования: Акименко А. С. Методика управления вещественно-энергетическими потоками в севооборотах//Земледелие. 2019. № 5. С. 7-10. 001: 10.24411/0044-3913-2019-10502.
// Эрозия почв: проблемы и пути повышения эффективности растениеводства: материалы Междун. науч.-практ. конф. Ульяновск. 2009. С. 21-40.
7. Качинский Н. А. Замерзание, размер-зание и влажность почвы в зимний сезон в лесу и на полевых участках. М.: Изд-во МГУ 1927.168 с.
Influence of a Flow Regulating Forest Belt of Combined Construction with Dwarf Shrubbery on Erosion-Hydrological Processes
A. I. Petelko, A. V. Vypova
Novosil'skaya Zonal Agroforestal Experimental Station - the branch of the Federal Scientific Center of Agro-ecology of the RAS, ul. Semashko, 2a, Mtsensk, Orlovskayaobl., 303035, Russian Federation
Abstract. The investigation was carried out to determine regularities of snow deposition on eroded slopes with dwarf shrubbery in combined flow regulating forest belts for controlling the erosion-hydrological process. The work was carried out in 2017-2018 in a stationary experiment with drain sites in grey forest medium and strongly washed soil on the slope of the southern exposure with a steepness of 3-4 degrees under conditions of the Orel region. The experiment design included following variants: autumn ploughing across the slope without a forest belt (control); autumn ploughing across the slope + a forest belt with Spiraea nipponica; autumn ploughing across the slope + a forest belt with Potentilla fruticosa'Goldfinger'; autumn ploughing across the slope + a forest belt with Spiraea douglasii. The forest belt was four-row, planted in 1960 according to the scheme: birch - poplar -poplar - birch, the distribution was 2.5 m x 1.0 m. The hydrometeorological conditions of the autumn-winter period contributed to the shallow freezing of the soil, which in the drain sites was 10-21 cm before snowmelt in 2017 (in some places the soil was thawed); in 2018 it was 30-45 cm. On average over 2 years of the research, the total reserves of snowwater in the autumn-ploughed field with the flow regulating forest belt and dwarf shrubbery exceeded the control by 11-18 mm. The flow value was very weak(3.1-5.9 mm), the flow coefficient was insignificant (from 0.02 to 0.06). In all variants with the forest belt and shrubbery, water absorption was 7.3-20.5 mm higher than that of autumn-ploughed field without plantings.
Keywords: soil; erosion; snow deposit; frost action; soil moisture; snowmelting;waterabsorp-tion; snow reserves; flow of melted water; dwarf shrubbery; flow regulating forest belt of combined construction.
Autor Details: A. I. Petelko, D. Sc(Agr.), chief research fellow (e-mail: [email protected]); A. V. Vypova, director (e-mail: [email protected]).
For citation: Petelko A. I., Vypova A. V. Influence of a Flow Regulating Forest Belt of Combined Construction with Dwarf Shrubbery on Erosion-Hydrological Processes. Zemle-delie. 2019. No. 5. Pp. 3-7 (in Russ). DOI: 10.24411/0044-3913-2019-10501.
исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии - структурное подразделение Курского федерального аграрного научного центра ул. К. Маркса, 706, Курск, 305021, Российская Федерация
Цель исследований - на основе результатов многолетних стационарных полевых опытов разработать способы количественной оценки результатов решений по производству заданного количества продукции соответственно специализации сельхозпредприятий при условии воспроизводства плодородия почвы. Установлены зависимости потребления ресурсов для формирования урожая: при расходе посевами 1 мм воды в фитомассе накапливается 0,567ГДж энергии; энергия (в ГДж) фитомассы продукции равна сумме выносов (в кг) %Ы, % Р205, КгО; эквивалентная сбору кормовых единиц обменная (ОЕ) энергия (в ГДж) соответствует полусумме выноса (вкг)Ми Р205; отчуждение азота с урожаем равно произведению ОЕна 1,34(2x0,67);энергосодержание гумуса(в ГДж) равно половине заключенного в нем азота (в кг); расход воды посевами зависит от необходимой суммы температур и равен произведению суммы весенних запасов продуктивной влаги (Вв) и осадков за вегетацию на коэффициент, описываемый формулой: Кр = 10'134,9Н[Т4 +7(Т4- Т4)], где Н - продолжительность вегетации в днях, Т иТ1- среднесуточная за период вегетации и минимальная для культур температуры в °К. Формула для расчета предпосевных влаго-запасов корнеобитаемого слоядо 1,5...2,0м в регионах с годовым количеством осадков больше 380 мм при уровне грунтовых вод ниже 6 м имеет следующий вид: Вв = 0,41 Вк + 0,72 Ос3 + 54 мм, где Вк и Ос3 - неиспользованные предшественником почвенные влагозапасы и осадки холодного (<5°С) периода. Для прогноза урожайности влагоо -беспеченность умножается на коэффициент Кр. Полученное значение умножается на коэффициент включения энергии фитомассы в энергию урожая основной продукции (Ку). Расчеты выполняются в следующей в после -довательности: баланс влаги (влагооборот) в порядке чередования культур; ожидаемая продуктивность культур и севооборотов в энергетическом и натуральном выражении; определение потребности в средствах воспроизводства плодородия.
Ключевые слова: севообороты, структура посевных площадей, вода, энергия, азот, гумус.
Неразрывно и органически связанные с землеустройством севообороты -конструктивный каркас систем земледелия [1], который должен обеспечивать энергомассоперенос соответственно задачам эколого-экономической оптимизации сельскохозяйственного природопользования [2].
Потоки необходимых для формирования урожая веществ пересекаются в почве, которая аккумулирует осадки и поглощаемую в первичныхэндотерми-ческих реакциях фотосинтеза теплоту. Благодаря почве обеспечивается корневое и воздушное (до 80 % потребляемого при фотосинтезе углекислого газа приходится на эмиссию его из почвы) питание растений (см. рисунок).
Устойчивость продуктивности естественных фитоценозов обеспечивает их саморегулирование путем перестройки структуры благодаря широкому набору растений с неодинаковыми требованиями к наличию ресурсов в системе «почва-фитоценоз». Для достижения высокого хозяйственного эффекта агроценозов, в которых с товарной частью урожая отчуждается значительное количество веществ и энергии, необходимо управление использования последних за счет агротехнических приемов.
Оптимальный состав и чередование культур -это нетолько рассредоточенный во времени аналог естественного фитоценоза, но и механизм распределения ресурсов продуктивности пашни соответственно потребностям конкретных культур.
Продуктивность бессменных посевов всецело зависит от погодных условий и степени почвоутомления, которое отрицательно сказывается ы на эффективности использования о растениями факторов формирования | урожая. В итоге даже при оптимальной ^ обеспеченности водой, минеральным ® питанием и строгом контроле фито- 5 санитарного состояния посевов уро- 2 жайность в этих вариантах ниже, чем в ™ севообороте[3]. м
Вследствие поверхностного стока ® и сопряженной с ним эрозии остается <о
