CC BY
116
Защита почв от водной эрозии и дефляции в технологии No-till
doi: 10.24411/0044-3913-2020-10603 УДК 631.459.2/.3:631.58
В. К. ДРИДИГЕР1, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: dridiger.victor@gmail.ru)
B. П. БЕЛОБРОВ2, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом
C. А. АНТОНОВ1, кандидат географических наук, зав.лабораторией
С. А. ЮДИН2, кандидат
биологических наук, ведущий
научный сотрудник
Р. Г. ГАДЖИУМАРОВ1,
зав. лабораторией
С. А. ЛИХОДИЕВСКАЯ3,
агрохимик
Н. Р. ЕРМОЛАЕВ2, аспирант
1Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр, ул. Никонова, 49, Михайловск, Ставропольский край, 356241, Российская Федерация 2Почвенный институт им. В. В. Докучаева, Пыжевский пер., д. 7, стр. 2, Москва, 119017, Российская Федерация
3Станция агрохимической службы «Прикумская», ул. Агрономическая, 7, Будённовск, Ставропольский край, 356803, Российская Федерация
Исследования проводили с целью ретроспективного анализа влияния растительных остатков при использовании технологии No-till на развитие процессов линейной водной эрозии и дефляции почв. Работу осуществляли на основе результатов визуальных наблюдений и данных дистанционного зондирования Земли на больших производственных площадях пашни. Объекты исследований - сельскохозяйственные предприятия СПК «Архангельский» (площадь пашни 15675 га) и ООО «Добровольное» (7243 га), расположенные рядом в Будённовском районе Ставропольского края. Оба хозяйства находятся в засушливой зоне со среднегодовым количеством осадков 402 мм. В СПК «Архангельский» с 2014 г. начали осваивать и в 2017 г. полностью перешли на систему земледелия без обработки почвы (No-till). В ООО «Добровольное» все эти годы использовали традиционную систему земледелия с отвальной вспашкой. В СПК «Архангельский» после уборки урожая на поверхности почвы ежегодно сохранялось в среднем 4 т/га растительных остатков возделываемых культур. В сочетании с уборкой зерновых колосовых и льна масличного методом очёса и отказом от чистого пара это обеспечивает надёжную защиту почвы от ветровой и
водной эрозии. В результате протяженность водотоков, затронутых процессами линейной водной эрозии, сократилась с 23 км в 2013 г. до 13 км в 2019 г. Эрозия почвы на полях хозяйства и эрозионно опасных участках понижения рельефа прекратилась, что хорошо видно на муль-тиспектральных космических снимках. В ООО «Добровольное» растительные остатки при вспашке заделываются в почву и 3780 га находится под чистыми парами. Это, наряду с другими факторами, приводит к усилению интенсивности водной эрозии, которое сопровождается формированием русла водотоков, образованием промоин и увеличением протяженности процессов линейной водной эрозии за 2013-2019 гг. с 9,0 до 10,5 км.
Ключевые слова: технология No-till, эрозия, растительные остатки, обработка почвы, чистые пары, очёс растений, гео информационные технологии, мульти-спектральная съемка.
Для цитирования: Защита почв от водной эрозии и дефляции в технологии No-till/ В. К. Дридигер, В. П. Белобров, С. А. Антонов и др. // Земледелие. 2020. № 6. С. 11-17. doi: 10.24411/0044-39132020-10603.
В Ставропольском крае, как и во многих регионах Российской Федерации, отмечается снижение плодородия почвы [1], что проявляется в уменьшении содержания в ней органического вещества [2] и основных элементов питания растений [3, 4]. Среди главных причин такой ситуации можно назвать дефляцию и водную эрозию [5, 6], которые особенно сильно проявляются при отвальной обработке почвы и на паровых полях [7].
Один из приемов борьбы с ветровой эрозией - сохранение на поверхности почвы стерни зерновых колосовых культур [8]. Однако он не гарантирует предотвращения водной эрозии, так как после удаления с полей соломы и половы даже при безотвальной обработке почвы их недостаточно для остановки водных потоков при интенсивном снеготаянии и ливневых осадках.
Более эффективный способ борьбы с эрозией - технология No-till [9], при которой почва не обрабатывается и на её поверхности равномерно распределяются все остатки возделываемых растений [10, 11]. Эффективность этого агроприёма в борьбе с эрозией почвы увеличивается при
уборке зерновых колосовых методом очёса и использовании почвопо-кровных посевов в промежутке от уборки одной до посева следующей культуры севооборота [12]. Это обеспечивает высокую устойчивость почвы к проявлению ветровой и водной эрозии [13]. Такие выводы получены в мелкоделяночных опытах научных учреждений. Однако эффективность технологии No-till против дефляции и водной эрозии на больших производственных площадяхдо сих пор не установлена.
Цель исследований - провести ретроспективный анализ влияния растительных остатков в технологии No-till на дефляцию почв и развитие процессов линейной водной эрозии на большой площади пахотных земель с использованием данных визуальных наблюдений и дистанционного зондирования Земли.
В качестве объектов для проведения исследований были выбраны сельскохозяйственные предприятия СПК «Архангельский» и ООО «Добровольное», расположенные рядом на территории Будённовского района Ставропольского края. Общая площадь СПК «Архангельский» 16385 га, в том числе пашни 15675 га, ООО «Добровольное» - соответственно 8025 и 7243 га.
В СПК «Архангельский» с 2014 г. начали осваивать и в 2017 г полностью перешли на систему земледелия без обработки почвы (технология No-till) с обязательным сохранением на её поверхности растительных остатков предшествующих сельскохозяйственных культур. В ООО «Добровольное» все эти годы работали по рекомендованной научными учреждениями системе земледелия с обработкой почвы, предусматривающей зяблевую вспашку под все культуры отвальными плугами с заделкой растительных остатков в почву.
Оба хозяйства находятся в засушливой зоне Ставропольского края со среднегодовой среднесуточной температурой воздуха +10,4 °С, количеством осадков 402 мм. Сумма активных температур воздуха за тёплое время года составляет 3637 °С, гидротермический коэффициент (ГТК) = 0,7. Согласно классификации Г. Т. Селянинова это соответствует 3 очень засушливым климатическим е условиям выращивания сельскохо- л зяйственных культур [14]. д
В среднем за 2014-2019 гг. годовая л среднесуточная температура возду- ие ха составила 11,8 °С, что на 1,4 °С z выше климатической нормы. Наи- 6 больший ее прирост характерен для м февраля (+2,9 °С), марта (+2,7 °С), ° июня (+2,1 °С) и августа (+2,6 °С). 0
лученных результатов проводили математико-статистическим и графическим методами.
Перед началом исследований с использованием данных дистанционного зондирования Земли была построена цифровая модель рельефа территории, на основании которой провели ее морфометрический анализ и создали модель пространственного расположения водотоков с последующим дешифрированием линейной водной эрозии на территории обоих предприятий (рис. 1).
Перепад высот на исследуемой территории составляет 120 м - от 100 до 220 м над уровнем моря. Средний уклон местности равен 1,31°, а на отдельных участках достигает максимальных значений 9,79° при стандартном отклонении 0,84°. Отмечено равномерное распределение экспозиции склонов по сторонам света: соотношение площадей колеблется от 11 до 14 %, исключение - северо-восточная экспозиция, склоны которой представлены лишь на 4 % территории. Особенность рельефа изучаемых хозяйств - 6 % территории без четко выраженной экспозиции.
На основании данных дистанционного зондирования Земли сверхвысокого пространственного разрешения (съемка 2013 г, аппарат 1копов) протяженность водотоков с линейной водной эрозией на пашне в СПК «Архангельский» составляла 19 км, в ООО «Добровольное» - 9 км.
Для ретроспективного анализа динамики эрозионных процессов два участка (№ 1 и 2) выбраны на территории СПК «Архангельский», один (№ 3) - в пределах землепользования ООО «Добровольное». Все они были расположены в местах формирования водотоков, определенных по результатам моделирования на основе цифровой модели рельефа, и наиболее опасных с точки зрения проявления водной эрозии (см. рис. 1).
До начала освоения технологии Ыо-^И в 2013 г структура посевов в СПК «Архангельский» и ООО «Добровольное» была практически одинаковой. В обоих хозяйствах более половины посевных площадей приходилось на озимую пшеницу и озимый ячмень, основную часть которых размещали по чистым парам, занимающим соответственно 38,7 и 40,2 % пашни (табл. 1).
«о
01
Z
ш
S ^
ф
и
ф
^
2
ш м
Рис. 1. Цифровая модель рельефа территории СПК «Архангельский» и ООО «Добровольное».
о
N О N
Среднегодовое количество осадков в эти годы было близким к средне-многолетним значениям и составило 409 мм. Самыми засушливыми с годовым количеством осадков 368 и 315 мм были соответственно 2018 и 2019 гг., более увлажнёнными - 2014 и 2015 гг. (449 и 460 мм). При этом отмечено значительное увеличение суммы осадков в январе с 23 мм по климатической норме до 37 мм и марте (с 22 до 42 мм), что на фоне повышения температуры воздуха приводит к интенсивному снеготаянию и росту опасности проявления водной эрозии.
В июне и августе количество осадков уменьшилось на 16 и 19 мм, или на 27,6 и 41,3 %, что в совокупности с повышением температуры воздуха значительно увеличило дефицит влаги в почвах и засушливость летнего периода года. В жаркую и сухую погоду дожди выпадают в виде ливней, что усиливает процессы водной эрозии, особенно на паровых полях.
Особенность климата засушливой зоны Ставропольского края - большая ветровая активность в зимние месяцы и ранней весной, которая особенно сильно проявилась в марте 2019 и 2020 гг.
При проведении исследований общепринятыми методами опре-
деляли количество растительных остатков после уборки и перед посевом возделываемых культур, устойчивость почвы к проявлению ветровой эрозии. Структуру посевов и урожайность возделываемых культур определяли по данным статистической отчётности СПК «Архангельский» и ООО «Добровольное» по форме 29СХ.
Основным источником данных дистанционного зондирования Земли был архив компании Maxar Technologies, крупнейшего в мире оператора гражданских спутников, осуществляющих получение космических снимков сверхвысокого пространственного разрешения. Съемку осуществляли космические аппараты Ikonos, GeoEye, WorldView-2. Обработку космоснимков проводили путём дешифрирования и создания синтезированных изображений.
В исследованиях использовали также методы ГИС-технологий: наложение объектов, работа с проекцией, пространственный запрос, построение буферных зон, анализ геометрии объектов, построение моделей крутизны и экспозиции склонов на основе цифровой модели рельефа. Интенсивность водотоков оценивали по методу Strahler [15]. Обработку и представление по-
1. Динамика площади чистого пара в СПК «Архангельский» и ООО «Добровольное» Будённовского района
Ставропольского края
Хозяйство Показатель Год
2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
СПК площадь, га 6225 4749 3780 607 458 0 0
Архангельский доля в пашне, % 38,7 29,4 23,4 3,8 2,8 0,0 0,0
ООО площадь, га 2912 2639 1414 1767 1239 916 1012
Добровольное доля в пашне, % 40,2 36,8 19,7 23,7 17,2 12,7 14,0
2. Количество растительных остатков после уборки полевых культур при их возделывании по технологии
прямого посева в СПК «Архангельский», т/га
Культура Предшественник Год Среднее
2014 2015 2016
Озимая пшеница горох 6,42 5,78 5,42 5,88
лен масличный 5,44 4,12 4,72 4,76
кукуруза 5,38 4,06 4,64 4,69
подсолнечник 3,37 3,28 3,64 3,43
Горох пшеница 3,50 2,49 2,88 2,96
Кукуруза пшеница 8,03 8,54 7,77 8,11
Подсолнечник пшеница 4,48 4,31 4,22 4,33
Лён масличный пшеница 1,64 1,47 1,32 1,48
По мере освоения технологии No-till в СПК «Архангельский» площадь чистого пара уменьшалась, при этом с 2014 г паровые поля не обрабатывали, на их поверхности сохраняли растительные остатки предшествующих культур, а борьбу с сорняками вели с использованием гербицидов сплошного действия (химический пар). В 2018 и 2019 гг. в хозяйстве полностью отказались от чистых паров, вместо которых в 2019 г. на площади 1993 га возделывали горох и нут, 2000 га занимал лён масличный, 1615 га - подсолнечник и 1215 га - кориандр, сафлор и гречиха, после уборки которых высевали озимую пшеницу и озимый ячмень. Поэтому в структуре посевных площадей половина приходилась на озимые зерновые, половина - на яровые культуры.
В ООО «Добровольное» в эти годы также значительно (в 3 раза) уменьшилась площадь чистых паров, в результате в 2019 г в хозяйстве 50 % пашни занимала озимая пшеница, 36 % - засухоустойчивые нут и лён масличный и 14 % чистые пары. При этом в хозяйстве ежегодно проводили основную отвальную обработку почвы, которая сопровождалась мелкими промежуточными и предпосевными обработками для выравнивания почвы и борьбы с сорняками, что приводит к большим непроизводительным потерям вла-
ги из-за физического испарения с взрыхлённой поверхности. В результате более влаголюбивые культуры (горох, гречиха, кукуруза и даже подсолнечник) в ООО «Добровольное» не формируют экономически значимого урожая, поэтому 12...14 % пашни отводят под чистые пары, которые служат гарантом высокого урожая озимой пшеницы, особенно в засушливые годы.
В СПК «Архангельский» благодаря использованию технологии No-till, которая обусловливает большее, чем при отвальной обработке почвы, накопление и лучшее сохранение влаги, появилась возможность заменить поле чистого пара в севообороте на поле яровых культур. При этом остающаяся на поверхности почвы побочная продукция (растительные остатки) возделываемых культур способствовала повышению защиты почв от эрозии [16, 17].
Масса растительных остатков зависела от культуры, предшественника и погодных условий во время вегетации растений. Наибольшей в среднем за 3 года наблюдений она была после кукурузы - 8,11 т/га, озимой пшеницы и подсолнечника -выше 4 т/га (табл. 2).
Больше всего побочной продукции озимой пшеницы оставалось при посеве после гороха - 5,88 т/га, после льна масличного и кукурузы ее масса была ниже на 1,12 и 1,19 т/га,
и меньше всего остатков озимой пшеницы отмечали после подсолнечника - 3,43 т/га. Масса побочной продукции после гороха была значительно ниже (2,96 т/га), а наименьшее ее количество формировал лён масличный (1,48 т/га). Во влажные годы возделываемые культуры развивали большую надземную массу, соответственно, поступление растительных остатков увеличивалось, по сравнению с засушливыми.
Эффективность растительных остатков против эрозии во многом зависела от их распределения по поверхности поля и способа уборки урожая. В этом отношении наиболее эффективен метод очёса растений, когда с использованием специальных жаток убирают («очёсывают») только «плодовую» часть растений (колосья, бобы, коробочки, метёлки и др.), а вся остальная надземная масса сохраняется на поверхности почвы. Таким способом в СПК «Архангельский» убирают озимую пшеницу и лён масличный (рис. 2). Это увеличивает эффективность защиты почвы от эрозии. Нескошенные стебли озимой пшеницы и льна масличного надёжно защищают почву от ветровой эрозии в зимнее время. К весне под действием снега и силы тяжести они ровным слоем укладываются на поверхности почвы, что обеспечивает защиту почв от водной эрозии, которую в эти годы на полях
Рис. 3. Посев подсолнечника после уборки озимой пшеницы очёсом растений (слева) и озимая пшеница после очёса льна масличного (справа).
хозяйства не наблюдали даже при большом накоплении снега и его интенсивном таянии весной.
Посев подсолнечника по такому многослойному «ковру» из стеблей прошлогодней озимой пшеницы обеспечивает надёжную защиту почвы в широких междурядьях от проявления дефляции и водной эрозии при выпадении интенсивных ливневых осадков. Таким образом, эрозионная опасность возделывания подсолнечника и других пропашных культур, которые высевают с широкими междурядьями, резко снижается (рис. 3).
Защиту почвы от ветровой и водной эрозии обеспечивают и жесткие стебли льна масличного вместе с взошедшей и раскустившейся под их покровом озимой пшеницей. Во время вегетации культуры летом следующего года стебли льна масличного уменьшают силу и скорость ветра у поверхности почвы, затеняют вегетирующие растения от прямых солнечных лучей, чем создают более комфортные условия для роста и развития озимой пшеницы.
В целом в СПК «Архангельский», например, в 2015 г всего было вы-^ ращено 55,2 тыс. т побочной про° дукции, или в среднем на 1 га пашни «о поступление растительных остатков ^ составило 3,42 т. В 2016 г и в даль-о нейшем, когда в хозяйстве не было | чистых паров, общее количество побочной продукции составило ® порядка 70 тыс. т, или более 4 т/га 5 растительных остатков, которые за-$ щищали почву от эрозии и не мешали
работе посевных агрегатов.
К посеву яровых культур (горох, подсолнечник, лён масличный и др.) на поверхности поля оставалось 61...69 % растительных остатков предшествующей озимой пшеницы от первоначального количества. Перед посевом озимой пшеницы после кукурузы, подсолнечника и льна масличного величина этого показателя достигала 92.96 %, гороха - 72.75 %.
После уборки методом очёса остатки озимой пшеницы и льна масличного находились на поверхности почвы в течение трёх лет, проявляя свои защитные свойства, тогда как при скашивании, измельчении и распылении по поверхности поля они разлагались микроорганизмами в течение двух лет. Также в течение трёх лет сохранялись стебли подсолнечника и кукурузы, тогда как побочная продукция гороха, нута и листья кукурузы разрушаются почвенной микробиотой в течение одного года.
Несмотря на продолжительное сохранение растительных остатков на поверхности почвы, их масса при работе хозяйства по технологии No-till не увеличивалась, что свидетельствует о возрастающей активности почвенных микроорганизмов. Так, в среднем за 2014-2016 гг. масса растительных остатков гороха к весне следующего года составляла 1,4.1,6 т/га, кукурузы - 4,2.4,5, льна масличного -1,1.1,2 т/га. После 7 лет работы по технологии No-till весной 2020 г. их было даже меньше - соответственно
1,2, 3,2 и 1,0 т/га, что стало следствием сильной засухи 2019 г, в результате которой вегетативная масса возделываемых культур и остающейся после их уборки побочной продукции была меньше.
В ООО «Добровольное» количество растительных остатков после уборки было таким же, как в СПК «Архангельский», а побочной продукции озимой пшеницы, возделываемой по чистому пару, значительно больше, чем после непаровых предшественников. Однако в этом хозяйстве уборку проводят на низком срезе (высота скашивания 5.6 см), а вся побочная продукция измельчается и равномерно распределяется по поверхности поля.
Сразу после уборки урожая все поля дважды обрабатывают тяжелыми дисковыми боронами, в результате чего происходит дополнительное измельчение растительных остатков и их перемешивание с верхним десятисантиметровым слоем почвы. Во время основной осенней обработки плугами с отвалами все растительные остатки заделываются в почву на глубину 20.22 см. Поэтому зимой, весной, в начале лета и до появления всходов яровых культур поверхность почвы остается открытой, а на паровых поляхтакая ситуация сохраняется в течение года. В таком состоянии снижается ветроустойчивость почвы и возрастает интенсивность процессов дефляции.
По оперативной информации Министерства сельского хозяйства в Ставропольском крае в марте 2020 г наблюдалась пыльная буря, в резуль-
Рис. 4. Мультиспектральная съемка участка № 1 территории СПК«Архангельский» перед освоением (слева) и на 6-й год работы по технологии No-till.
тате которой пострадали посевы озимых культур на площади 79,3 тыс. га, из них на площади 51,5 тыс. га ветер травмировал листовой аппарат растений, на 21,9 тыс. га посевы засыпал мелкозем и на 5,9 тыс. га отмечали их гибель. Пострадали посевы озимых и в ООО «Добровольное», тогда как в СПК «Архангельский» проявления ветровой эрозии не отмечали.
Находящиеся на поверхности почвы растительные остатки при технологии No-till служат естественным препятствием для стока воды и скорость её потока сильно снижается, а оптимальная плотность почвы [18], восстанавливающаяся агрегирован-ность (структура) почвы [19] и появившиеся вертикальные ходы дождевых червей и другой биоты обеспечивают хорошую водопроницаемость почвы. Поэтому при снеготаянии и интенсивных осадках на равнинных и даже склоновых участках вода успевает полностью просочиться в почву, что предотвращает ее сток и исключает проявление «ручейковой» эрозии,что можно визуально наблюдать на полях хозяйства.
Всё это повышает содержание
влаги в почве, улучшает обеспечение возделываемых культур [20] и блокирует ее потери на сток в пониженные участки рельефа, что способствует значительному снижению и/или прекращению водной эрозии на потенциально опасных участках расчлененного рельефа.
На мультиспектральном космическом снимке участка № 1 в СПК «Архангельский» перед началом освоения технологии прямого посева в 2013 г. хорошо видны 3 участка (рис. 4, выделены кружками) общей площадью 5,3 га, расположенные в днище водотока, пересекающего поля с запада на восток. Весной их затапливали талые воды,а летом здесь скапливались атмосферные осадки. Поэтому до освоения технологии No-till эти участки было невозможно использовать в сельскохозяйственном производстве, так как во время посева яровых их затапливала вода, а растения озимых культур погибали весной по этой же причине.
Восточнее участков с подтоплением отчетливо дешифрируется эрозионная ложбина, по бортам которой, преимущественно на склоне южной
экспозиции хорошо виден светлый контур, параллельный ложбине, характеризующий транзитную зону -смыв верхнего плодородного слоя почвы, как очевидное свидетельство водной эрозии. Днище ложбины, где аккумулируются почвенные частицы, имеет на снимке более тёмный цвет, чем в зоне смыва и расположенных рядом почв полей.
В 2019 г. участки подтопления практически не дешифрировались (за исключением самого западного), что свидетельствует о снижении интенсивности эрозии в результате прекращения формирования водотоков или снижения их интенсивности. Сегодня эти участки возвращены в сельскохозяйственное использование.
На участке пашни № 2 (в этом же хозяйстве) до освоения технологии No-till также вследствие большого сбора воды с прилегающих территорий по дну понижения рельефа проявлялась сильная линейная водная эрозия, в результате которой был смыт верхний плодородный слой и на поверхности оказались более глубокие насыщенные карбонатами и поэтому светлые горизонты почвы. В этот период про-
Рис. 6. Мультиспектральная съемка участка № 3 территории ООО «Добровольное».
езд поперёк указанного понижения сеялочным или другим агрегатом был затруднён. Ежегодно при обработке почвы эрозионную канаву выравнивали, но после весеннего снеготаяния и ливневых дождей она формировалась вновь и даже посевы озимой пшеницы не могли сдержать процессы линейной эрозии (рис. 5).
С началом использования технологии N0-111! сток воды в это понижение сократился, что обеспечило прекращение водной эрозии, а плодородие этого участка начало постепенно восстанавливаться. Об этом свидетельствует цвет и текстура эрозионного размыва, на шестой год очертания русла исчезли, на снимке виден лишь темноцветный контур бывшего водотока.
В ООО «Добровольное» за эти годы, наоборот, отмечено усиление проявления водной эрозии не только в местах понижения рельефа, но и на довольно пологих полях, расположенных на территории водосбора. На мультиспектральной съемке на участке № 3 в этом хозяйстве в 2013 г дешифрируются линейные эрозионные размывы, особенность которых - отсутствие четких границ, что указывает на незначительную интенсивность эрозии, исключение составляет водоток, расположенный в южной части снимка (рис. 6). Через 6 лет в 2019 г на этом участке отмечено формирование четких границ водотоков, что свидетельствует об уси-
лении интенсивности стока, которая сопровождается образованием новых промоин, расширением эрозионной сети и со временем может трансформировать водоток в балку.
Таким образом, в ООО «Добровольное» происходит переход временных водотоков в категорию промоин с увеличением протяженности линейной сети на 16,7 % с 9,0 км в 2013 г до 10,5 км в 2019 г В то же время на территории СПК «Архангельский» установлено сокращение ее протяженности в 1,8 раза с 23 до 13 км, что свидетельствует о снижении или полном прекращении водной эрозии не только на полях, но и на эрозионно опасных пахотных участках хозяйства. Кроме того, по наблюдениям станции агрохимической службы «Прикум-ская», в этом хозяйстве стабилизировалось содержание гумуса в почве, обеспеченность подвижными формами фосфора и калия (по Мачигину) увеличилась соответственно с 13 до 21 мг/кг и с 346 до 400 мг/кг почвы. В других близлежащих хозяйствах Будённовского района, в том числе в ООО «Добровольное», величины этих показателей снизились [21].
В среднем за годы освоения и работы по технологии No-till урожайность озимой пшеницы в СПК «Архангельский» была меньше, чем в других хозяйствах района. Обусловлено это размещением культуры по непаровым предшественникам, тогда как в остальных хозяйствах ее
в основном высевают после чистого пара (табл. 3).
В то же время в СПК «Архангельский» отмечена самая высокая урожайность озимого ячменя, возделываемого на больших площадях, подсолнечника и довольно высокая урожайность гороха. К тому же в этом хозяйстве, в отличие от других предприятий, на больших площадях высевают нут и лён масличный, урожайность которых в среднем составляет 1,02 и 0,82 т/га. Средняя за 2014-2019 гг. продуктивность 1 га пашни в СПК «Архангельским» составила 2,98 тыс. зерн. ед., что ниже, чем только в хозяйстве - лидере района ЗАО «Калининское».
Таким образом, применение технологии No-till, предусматривающей обязательное оставление на поверхности почв растительных остатков, обеспечивает в засушливых районах Ставрополья прекращение процессов водной эрозии и восстановление деградированного почвенного покрова. Постоянно присутствующие на поверхности почв растительные остатки, остающиеся после уборки возделываемых культур достаточно эффективно заменяют естественный травяной покров, препятствуя развитию дефляционных процессов, характерных для региона исследований.
Защита почвенного покрова от ветровой и водной эрозии растительными остатками сопровождается стабилизацией почвенного плодородия,
3. Урожайность сельскохозяйственных культур в хозяйствах Будённовского района* (в среднем за 2014-2019 гг.), т/га
Сельхозпредприятие Культура Сбор зерновых единиц, тыс./га пашни
озимая пшеница озимый ячмень горох подсолнечник
СПК колхоз «Нива» 5,05 4,00 2,61 1,31 2,75
ЗАО «Прасковея» 4,31 - - - 2,25
ЗАО «Калининское» 5,78 4,14 2,60 1,35 3,09
СПК «Архангельский» 4,10 4,99 2,46 1,62 2,98
ООО «Парижская Коммуна» 4,61 4,10 2,05 1,36 2,34
СПК колхоз «Прикумский» 3,44 - - - 1,89
ЗАО «Толстово-Васюковское» 3,50 - - - 1,99
Среднее по району 4,38 4,32 2,37 1,40 2,47
Ф *по технологии No-till работает СПК «Архангельский», остальные хозяйства - по традиционной технологии с обработкой почвы.
предотвращением дегумификации, активизацией микробиологических процессов и увеличением содержания питательных элементов в почве.
Применение чистых паров и ежегодная отвальная обработка с заделкой растительных остатков предшествующих культур сопровождается усилением дефляции и линейной водной эрозии. В результате в зонах формирования эрозионной сети уменьшается мощность гумусового горизонта и усиливаются процессы деградации почв, что ведет к снижению почвенного плодородия и урожайности культур.
Литература.
1. Глушко А. Я. Деградация земельного фонда Ставропольского края в условиях интенсивного земледелия // Земледелие. 2011. № 8. С. 5-7.
2. Мониторинг плодородия почв Ставропольского края: динамика агрохимических показателей с учётом зональных особенностей почв / В. Н. Ситников, В. П. Егоров, А. Н. Есаулко и др. // Агрохимический вестник. 2018. № 4. С. 8-13. DOI: 10.24411/0235-2516-2018-10019
3. Кудеяров В. Н. Баланс азота, фосфора и калия в земледелии России // Агрохимия. 2018. № 10. С. 3-11. DOI: 10.1134/ S0002188118100101
4. Бурлай А. В., Фурсов А. Д. Оценка агрохимического и эколого-токсикологического состояния земель сельскохозяйственного назначения в западной части Ставропольского края // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 4. С. 16 -9. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10404
5. Оценка развития процессов водной эрозии на территории агроландшафтов Ставропольского края и их влияние на продуктивность / С. А. Антонов, А. Н. Есаулко, М. С. Сигида и др. // Вестник АПК Ставрополья. 2018. № 1 (29). С. 67-72.
6. Влияние степени деградации каштановых почв сухостепной зоны Монголии на их устойчивость и гумусное состояние / Я. Баасандорж, Р. Дэлгэрцэцэг, Г. Баяр-бат и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 7. С. 29-32. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10707.
7. Мальцев К. А., Ермолаев О. П. Потенциальные эрозионные потери почвы на пахотных землях европейской территории России // Почвоведение. 2019. № 12. С. 1502-1512. D0I:10.1134/ S0032180X19120104
6. Русакова И. В. Ресурсосберегающие технологии использования растительных остатков // Агрохимический вестник. 2012. № 3. С. 40-42.
7. Прямой посев полевых культур в Ставропольском крае / Г. Р. Дорожко, О. Г. Шабалдас, В. К. Зайцев и др. // Земледелие, 2013. № 8. С. 20-22.
8. Effekt of No-till Technology on erosion resistance, the population of earthworms and humus content in soil / V. K. Dridiger, E. I. Godunova, F. V. Eroshenko, et. al. // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2018. No. 9 (2). Pp. 766-770.
9. GusevY M., Dzhogan L.Y Soil mulching as an important element in the strategy of using natural water resources in agroecosystems of the Steppe Crimea // Eurasian Soil Science. 2019. Т. 52. No. 3. Pp. 313-318.
10. Using mulch from cover crops to facilitate organic No-till soybean and maize production. A review / L. Vincent-Caboud, C. David, J. Peigne, et al. // Agronomy for Sustainable Development. 2019. Т. 39. No. 5. Pp. 45.
11. Дридигер В. К. Влияние растительных остатков на противоэрозионную устойчивость почвы // Эрозия почв: проблемы и пути повышения эффективности растениеводства в адаптивно-ландшафтной системе земледелия: матер. Всерос. науч.-практ. конф. Ульяновск: УлГТУ, 2018. С. 59-64.
12. Антонов С. А. Тенденции изменения засушливости вегетационного периода на территории Ставропольского края // Земледелие. 2013. № 5. С. 3-6.
13. Strahler A. N. Hypsometric (area altitude) analysis of erosional topology // Geological Society of America Bulletin. 1952. No. 63 (11). Pp. 11171 142. https://doi.org/10.1 130/0016-7606(1952)63[1117:HAA0ET]2.0.C0
14. Effekt of No-till technology on the available moisture content and soil density in the crop rotation / V. V. Kulintsev, V. K. Dridiger, E. I. Godunova, et al. // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2017. No. 8 (6). Pp. 795-799.
15. Influence of precipitation and moisture reserves on the yield of crops under different tillage / G. V. Mokrikov, T. V. Minnikova, K. Sh. Kazeev, et al // Agronomy Research. 2019. Т 17. No. 6. Pp. 2350-2358.
16. Петрова Л. Н., Дридигер В. К., Каща-ев Е. А. Влияние технологий возделывания сельскохозяйственных культур на содержание продуктивной влаги и плотность почвы в севообороте // Земледелие. 2015. № 5. С. 16-18.
17. Kumar N., Nath C. P. Impact of zero-till residue management and crop diversification with legumes on soil aggregation and carbon sequestration // Soil & Tillage Research. 2019. Т. 189. Pp. 158-167.
18. Влияние длительного применения прямого посева на основные агрофизические факторы плодородия почвы и урожайность озимой пшеницы в условиях засушливой зоны / Г. Р. Дорожко, О. И. Власова, О. Г. Шабалдас и др. // Земледелие. 2017. № 7. С. 7-10.
19. Шеховцов Г. А., Чайкина Н. Н. Мониторинг плодородия почв, динамика применения минеральных и органических удобрений, баланс элементов питания в почвах восточной части Ставропольского края // Земледелие. 2018. № 6. С. 21-26. DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10606
Protection of soils from water erosion and deflation in no-till technology
V. K. Dridiger1, V. P. Belobrov2, S. A. Antonov1, S. A. Yudin2, R. G. Gadzhiumarov1, S. A. Likhodievskaya3, N. R. Yermolaev2,
1North-Caucasian Federal Scientific Agrarian Center, ul. Nikonova, 49, Mikhailovsk, Stavropol'skii krai, 356241, Russian Federation 2Dokuchaev Soil Science Institute, Pyzhevskyi per., 7, Moskva, 109017, Russian Federation 3Station of agrochemical service «Prikumskaya, ul. Agronomicheskaya, 7, Budennovsk, Stavropol'skii krai, 356803, Russian Federation
Abstract. The studies were carried out for the retrospective analysis of the effect of plant residues when using no-till technology on the development of processes of linear water erosion and soil deflation. The work was carried out based on the results of visual observations and data of remote sensing of the Earth on large production areas of arable land. The objects of research were agricultural enterprises "Arkhangelsky" (the area of arable land was 15,675 ha) and "Dobrovolnoye" (7,243 ha), located next to each other in the Budennovsky district of the Stavropol Territory. Both farms are located in a dry zone with an average annual precipitation of402 mm. "Arkhangelsky" began to develop in 2014 and in 2017 completely switched to the system of farming without tillage (no-till). For all these years, "Do-brovolnoye" has been using the traditional farming system with moldboard ploughing. In "Arkhangelsky" after harvesting, plant residues remained on the soil surface in the amount of 4 t/ha annually. In combination with the harvesting of cereals and oil flax by the brushing method and the rejection of bare fallow, this provides reliable soil protection from wind and water erosion. As a result, the length of watercourses, affected by linear water erosion processes, decreased from 23 km in 2013 to 13 km in 2019. Soil erosion in the fields of the farm and erosion-hazardous areas of lowering of the relief has stopped, which is visible on multispectral satellite images. In "Dobrovolnoye", plant residues are embedded in the soil during ploughing, and bare fallow occupies 3,780 ha. This, along with other factors, leads to an increase in the intensity of water erosion, which is accompanied by the formation of stream channels, the formation of gullies and an increase in the length of linear water erosion processes in 2013-2019 from 9.0 to 10.5 km.
Keywords: no-till technology; erosion; plant residues; soil treatment; bare fallow; brushing method; geoinformational technologies; multispectral survey.
Author Details: V. K. Dridiger, D. Sc. (Agr.), chief research fellow (e-mail: dri-diger.victor@gmail.ru); V. P. Belobrov, D. Sc. (Agr.), head of division; S. A. Antonov, Cand. Sc. (Geogr.), head of laboratory; S. f A. Yudin, Cand. Sc. (Biol.), leading research ® fellow; R. G. Gadzhiumarov, head of labo- | ratory; S. A. Likhodievskaya, agrochemist; o N. R. Yermolaev, post graduate student. ^
For citation: Dridiger VK, Belobrov u VP, Antonov SA, et al. [Protection of soils m from water erosion and deflation in no-till technology]. Zemledelie. 2020. (6):11-7. ^ Russian. doi: 10.24411/0044-3913-2020- 2 10603. 2
