Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЭКОЛОГО-ЛАНДШАФТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОСПРОИЗВОДСТВА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ В ЭРОЗИОННОМ РЕЛЬЕФЕ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЛЕСОСТЕПНОЙ ПРОВИНЦИИ ЦЧЗ РОССИИ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ЭКОЛОГО-ЛАНДШАФТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОСПРОИЗВОДСТВА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ В ЭРОЗИОННОМ РЕЛЬЕФЕ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЛЕСОСТЕПНОЙ ПРОВИНЦИИ ЦЧЗ РОССИИ"

На правах рукописи

СМИРНОВА Лидия Григорьевна

ЖОЛО! О-Л АВДШАФТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОСПРОИЗВОДСТВА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ В ЭРОЗИОННОМ РЕЛЬЕФЕ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЛЕСОСТЕПНОЙ ПРОВИНЦИИ ЦЧЗ РОССИИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Специальность:06.01.04 - агрохимия 03.00.16 - экология

Москва 2007

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Белгородском НИИ сельского хозяйства Россельхозакадемии

Научный консультант - доктор биологических наук, профессор

Соколов Олег Алексеевич

Официальные оппоненты:

академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Мнлащенко Николай Захарович; доктор биологических наук, профессор Васенёв Иван Иванович; доктор биологических наук Демидов Валерий Витальевич.

Ведущее предприятие:

ГНУ научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально - Черноземной полосы им. Докучаева В.В. (ГНУ ВНИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева)

Защита состоится « /Г »¿¿СЦ СПлК^ 2007 года в часов на заседании диссертационного совета Д. 006.029.01 при ГНУ Всероссийский НИИ агрохимии им. Д.Н, Прянишникова, Адрес 127550 г., Москва, ул. Прянишникова, 31, а,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им, Д.Н. Прянишникова.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, можно присылать по адресу: 127550, г. Москва, И-550, ул. Прянишникова, д. 31а.

Автореферат разослан « 14 » 2007 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор биологических нау

Цыганок С.И.

РГАУ^МСХА" """ имени К.А, Тимирязева 3 I ЦНБ имени Н-И. Железнова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность проблемы. Пентряпьнп-р^р^Й^к^ая -г/тиз ^пг^ттРХ_

является важным аграрным регионом с интенсивно развивающимся земледелием, Свыше 50 % обшей площади пашни находится на склонах различной крутизны.

Увеличение интенсивности антропогенных воздействий на почвы, сформированных в условиях склонов, обуславливает необходимость контроля за их плодородием, выявление механизмов, приводящих к изменению состояния и свойств этих почв, В целях создания сбалансированных н устойчивых сельскохозяйственных ландшафтов, необходимо искать пути управления режимами функционирования почвенного плодородия. Пристальное внимание при этом должно уделяться количественной и качественной оценке его показателен.

Склоновые агроландшафты имеют сложную внутреннюю структуру, обусловленную перемещением вещества, влаги в виде поверхностного стока и изменением микроклиматических условий. Обнаруживается закономерная смена ландшафтных комплексов на уровне урочищ. Использование склоновых агроландшафтов в сельскохозяйственном производстве без учета данных особенностей приводит к перерасходу антропогенной энергии, нарушая экологическую ситуацию. Установление закономерностей изменения адаптивных реакций почвозащитных культур позволит разработать приемы выделения агроландшафтных контуров, однородных в экологическом отношении. Подбор почвозащитных культур на внутривидовом уровне с учетом ландшафтных условий поможет избежать больших затрат труда и средств на их возделывание, позволит повысить их продуктивность и избежать необоснованного воздействия на почву, В этой связи данные исследования актуальны как с теоретической, так и с практической точки зрения.

Цели и задачи исследовании. В настоящих исследованиях предусматривалось изучение изменения плодородия черноземов в зависимости от геоморфологических условий, установление закономерностей изменения адаптивных реакций почвозащитных культур в условиях эрозионных агроландшафтов, определение степени сельскохозяйственного воздействия на основные свойства эродированных черноземов и выявление оптимальных и критических параметров, а также совершенствованию технологических приемов, снижающих антропогенную нагрузку на почвы склонов,

В задачу исследований входило:

- выявить закономерность изменения плодородия почв в зависимости от геомогкЬологнчесшх условий:

- определить влияние ландшафтных и экологических условий склона на продуктивность почвозащитных культур;

- изучить изменение физиологических показателей культур в зависимости от ландшафтных и агроэкологичес ки х условий;

- па основе длительного мониторинга за почвенным плодородием выявить основные факторы, влияющие на его изменение;

- изучить в условиях длительного стационарного опыта эффективность применения удобрений под культуры почвозащитного севооборота и определить их оптимальные дозы;

- провести оценку почвенного плодородия при контурно-мелнорагивной организации территории;

- разработать основные технологические приемы по использованию склоновых земель.

Научная новизна. Впервые для юго-западной лесостепной провинции ЦЧЗ на основе эколого-ландшафтного подхода проведена оценка плодородия эродированных черноземов, установлены количественные и качественные изменения показателей в результате длительного сельскохозяйственного использования при систематическом применении удобрений, а также в условиях контурно-мелиоративной организации территории.

Определена реакция сортов озимой пшеницы на изменение условий среды и дана экологическая оценка физиологическому состоянию растений. Для выявления сортов зерновых озимых культур, способных адаптироваться в эрозионных ландшафтах, предложен способ оценки их зимостойкости. Разработан экологически безопасный способ внесения удобрений и посева озимых зерновых культур на склоне и предложено устройство для его осуществления.

Основные защищаемые положения:

1. В пределах геоморфологического профиля выделяются почвы с характерными для каждого элемента рельефа свойствами. Их разнообразие формируется 8 зависимости от вещественно-энергетических потоков и от гранулометрического состава.

2. Микроклиматические особенности эрозионных агроланд-шафтов влияют на экологическую обстановку выделенных микрозон.

3. Экологические и метеорологические условия в эрозионных агролаидшафтах в большей степени влияют на продуктив-

ность почвозащитных культур.

4. Адаптивные реакции растений на изменение среды выражается в динамике физиологических показателей культивируемого вида.

5. Адаптивные реакции эродированных черноземов при длительном сельскохозяйственном использовании и систематическом внесении удобрений выражаются в процессах окультуривания и деградации.

6. Контурно-мелиоративная организация территории уменьшает процессы водной эрозии, что приводит состояние почвы к некоторому равновесию. Дифференцированное использование склонов способствует уменьшению антропогенной нагрузки на почву.

7. Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур на склонах должны применяться с учетом ландшафтных условий.

Практическая значимость и реализация результатов исследовании. Результаты экспериментальных исследований могут использоваться для корректировки нормативов при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия.

В условиях юго-западной лесостепной провинции ЦЧЗ на основе полученных результатов предложены новые элементы технологии возделывания почвозащитных культур на склонах с учетом изменяющего плодородия смытых почв и экологически устойчивого сортового состава сельскохозяйственных культур.

Апробация работы. Материалы исследований доложены на Международных, Всероссийских, Региональных конференциях (в т.ч. Москва, 1998; 2004, Белгород, 2001; 2002; 2004; Курск 2003, 2006; Воронеж, 2004; Ульяновск 2005; Республика Молдова 2006).

Публикации, Основные положения диссертационной работы опубликованы в 44 научных работах, в том числе в соавторстве.

Автор выражает глубокую благодарность кандидату биологических наук, доценту Новых Л.Л., кандидату с/х наук Рындычу Л.П., доктору биологических наук, профессору Нецветаеву В.П, и доктору технических наук, профессору Скурятину Н.Ф. за помощь при проведении экспериментальных исследований. Автор признателен доктору с/х наук, профессору Лукину C.B., доктору с/х наук Тютюнову С.И., доктору с/х наук, Шелга-

нову И.И., доктору географических наук, профессору Лисецкому Ф.Н., доктору биологических наук, профессору Соколову O.A. за поддержку и доброжелательную помощь при выполнении работы, а также сотрудникам лаборатории адаптивного растениеводства БелНИИСХ, оказавшим содействие в выполнении данной работы.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 304 страницах машинописного текста, состоит из 7 глав, выводов и предлжений производству. Содержит 94 таблицы, 30 рисунков. Список основной использованной литературы включает 475 наименований, в том числе 19 публикаций иностранных авторов. Приложения изложены на 41 страницах.

УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Диссертационная работа выполнена в ГНУ Белгородском НИИ сельского хозяйства с 1984 по 2005 годы, в соответствии с планом НИИ и ОКР РАСХН и Белгородского НИИСХ,

Район проведения исследований - гого-западиая провинция лесостепной зоны Центрального Черноземного региона. Рельеф изучаемой территории расположен на отрогах Среднерусской возвышенности и представляет собой долину рек Северского Донца и Ерик. Склоны долин водораздельных возвышенностей прорезаны балками, являющимися характерными формами рельефа в районах распространения мергельно-меловых пород. Глубина местных базисов эрозии 100-125 м, горизонтальное расчленение 1,2-2,2 км/км1.

Территория района исследования находится в пределах Воронежской антиклизы, В ее строении различают нижний структурный этаж, сложенный метаморфизированными отложениями, образующими кристаллический фундамент и верхний - осадочными отложениями. Последние, представлены породами девонского, каменноугольного, юрского» мелового, палеогенового, неогенового и четвертичного возрастов. Наиболее распространенными почвообразующимн породами являются лессовидные суглинки и глины.

Общие закономерности геологического строения и гидрологических условий территории состоят в том, что все отложения осадочного чехла в той или иной степени водоносны и гидравлически связаны между собой. Наблюдается снижение пьезометрических уровней в направлении от верхних водоносных горизонтов к нижним, что говорит о возможности перетекания подземных вод в этом направлении и образовании глубокого подземного стока.

Район исследования значительно удален от морей и океанов, что является следствием континентальности климата. Это определяет состояние

баланса тепла и влаги. Характерно неустойчивое по годам выпадение атмосферных осадков, периодическое повторение засух и суховейных явлений. Вместе с тем обнаруживается не абсолютная нехватка влаги, а относительный недостаток ее в отдельные периоды вегетации.

В составе почвенного покрова зоны доминируют почвы черноземного и черноземно-лугового типов почвообразования, на долю которых приходится более 80% площади. Отчетливо выражена зависимость состава почвенного покрова от высоты местности. На возвышенностях сложность почвенного покрова усиливается густой расчлененностью территории и связанной с ней широко развитой комплексностью почв.

Исследования по изучению изменения почвенного плодородия и продуктивности сельскохозяйственных культур в зависимости от агроэ-кологических факторов и ландшафтных условий проводили в пределах ландшафтно-полевого опыта. Объектами исследования служили почвы по геоморфологическому профилю и сельскохозяйственные растения. Опытный участок расположен на плакоре и выпуклом склоне южной экспозиции. Протяженность его около 800 м, перепад высот 26 м (202-176 м), угол наклона изменяется от I до 8°. Почвенный покров неоднородный, преобладают выщелоченные и типичные черноземы.

Ландшафт! ю-пол ев ой опыт с 2001 года развернут на склоне южной экспозиции в части склона крутизной 1 - 3° , в условиях склона крутизной 3 - 5° и на плакоре. Повториость опыта шестикратная. Общая площадь делянки в опыте 10 квадратных метров. Размещение делянок поперек склона рендомизированное. Минеральные удобрения вносили осенью в дозе К//, вразброс.

Изучение изменения продуктивности сельскохозяйственных культур в зависимости от агроэкологических и ландшафтных условий проводили в каждом выделенном агроландшафтном контуре.

Объектами исследований служили сорта озимой пшеницы и ярового ячменя. Среди сортов озимой пшеницы в течение четырех лет, выделились следующие: Белгородская 12, Одесская 267, Московская 39, № 500, Среди сортов ячменя испытывали Гонар, Харьковский 112, Хаджибен, Приазовский 6, Белгоролец.

Согласно агрохимической характеристике, в почвах в пахотном слое на плакоре содержание гумуса составляет 6,4 %, подвижного фосфора по Чирикову 8,3 мг/100 г почвы, подвижного калия (по Чнрикову) 11,6 мг/100 г почвы, рН солевой 5,8; Нг - 3,43 мг- экв/100 г почвы.

Почвы в агроландшафтном контуре части склона 1-3° имели следующие показатели: содержание гумуса - 5,9 %; подвижный фосфор по Чирикову -11,6мг на 100 г почвы; подвижный калий (по Чирикову) 26,4

мг па 100 г почвы; рН солевой - 5,6; Нг - 3,2 мг-экв/100 г почвы.

Почвы части склона 3-5° обладали следующими свойствами: содержание гумуса - 4,2 %; подвижный фосфор (по Чирикову) 9,9 мг на 100 г почвы; рН кс) - 6,4; рИ солевой 5,6; Пг- 4,1 мг-экв/100 г почвы.

Изучение влияния систематического применения удобрений на плодородие почв и продуктивность культур в эрозионном агроландшафте проводили в многолетнем стационарном полевом опыте, заложенном в 1978 году в Белгородском НИИСХ. Объектом исследований являлся чернозем выщелоченный малогумусный смытый тяжелосуглинистый, сформированный на северном склоне крутизной 1-5°. Перед закладкой опыта пахотный слой характеризовался следующими показателями: плотность сложения 1,12-1,14 г/см1 , удельная масса 2,35 - 2,65 г/см5 , рН КС1 5,6 - 6,7; гидролитическая кислотность - 1,4 - 3,5 мг-экв. на 100 г почвы; обменные основания Са и Г^ 24 - 33 и 2,4 - 4,0 мг-экв. на 100 г почвы; содержание гумуса 3,7 - 4,6%; подвижного фосфора 4-8 мг, обменного калия 15 - 20 мг на 100 г почвы.

Длительный опыт представлен двумя полями в натуре. Повторность вариантов опыта четырехкратная. Общая площадь делянки 180 м (30x6), учетной 100 м1.

Наблюдения проводили в течение четырех ротаций почвозащитного севооборота со следующим чередованием культур: кукуруза на силос, ячмень, эспарцет, озимая пшеница. Действие минеральных удобрений изучали на фоне навоза и без него. Полуперепревший навоз (30 т/га) согласно схеме опыта вносили только под кукурузу осенью под вспашку на всю ротацию севооборота. Под псс культуры, кроме эспарцета вносили минеральные удобрения. Разовая доза азота, фосфора и калия под кукурузу составляла 60 кг/га, под ячмень - 30 кг/га и озимую пшеницу - 50 кг/га. Все формы удобрений: аммиачную селитру, двойной суперфосфат и калийную соль вносили вразброс осенью на фоне противоэрозионной обработки почвы и других агротехнических приемов (обваловывание и бороздование зяби), способствующих сокращению стока воды и смыва почвы. Их применяли ежегодно в дозах и соотношениях в соответствии со схемой опыта: 1) без удобрений, 2) Р1 К1 3) Ы1Р1 К1 4) N 2 Р1 К1 5) 1ЧЗР1К1 6) N2 Р2К1 7) ИЗР2К1 8) ЮРЗ К1 9} N2 РЗК1 10)№РЗК2 11) без удобрений 12) навоз 30 т/га (3-й год последействия) — фон, 13) фон -+■ И2Р2К1 14) фон +- И2Р2К2 15) фон + №(Р2К1) разовое внесение - 3-й год последействия). Только в варианте 15 изучали трехлетнее последействие фосфорных и калийных удобрений, внесенных один раз под кукурузу в дозах, рассчитанных на всю ротацию севооборота. В вариантах 13, 14, 15 эффективность минеральных удобрений изучали на фоне последействия

навоза (30 т/га), внесенного под первую культуру севооборота.

Образцы почвы отбирали перед закладкой опыта до внесения удобрений и в конце каждой ротации на четырех вариантах со следующим насыщением почв питательными веществами удобрений в расчете иа I га севооборотной площади: 1) без удобрений; 6) N70 Р70К35; 10) N105 Р105 К70; 13) фон + N 70 Р70 К35. Образцы на агрохимический анализ отбирали по диагонали делянок из слоев 0-30 см и 30-50 см. Изучали физико-химические и агрохимические свойства эродированного чернозема при длительном применении удобрений. Образцы для изучения физических свойств почвы отбирали из 4-х полуям, закрепленных реперами, из слоев 0-30 см и 30-50 см во второй и четвертой полевой повторности. Учет урожайности зерновых кулыур почвозащитного севооборота проводили комбайном «Сампо», кукурузы на силос - силосоуборочным комбайном СК, эспарцет в два укоса методом закрепленных площадок.

Исследования по оценке влияния контурно-мелиоративной организации территории при разной антропогенной нагрузке на плодородие эродированных черноземов проводили с 1989 года на стационарном полевом опыте, являющимся базовым объектом агроэкологического мониторинга. Он расположен на склоне крутизной от Io до 5°. Склон разделен на два агроландшафтных контура границами, которых служат трехрядные лесополосы. Они размещены по контуру склона на рубеже 3° и 5°. Участок склона крутизной Io- 3° занят зернопропашиым севооборотом, а на склоне 3° - 5° размещен зернотравяной севооборот.

Почва верхнего агролаидшафтного контура части склона с уклоном от Io до 3° представлена черноземом типичным среднемощным мапогу-муслым слабосмытым тяжелосуглинистым, содержащем в пахотном слое 5,4% гумуса, 74 мг/кг подвижного фосфора и 120 мг/кг подвижного калия по Чирикову, рН солевой - 5,6.

В нижней части склона крутизной 3° — 5° фоновой почвой является чернозем типичный малогумусный маломощный среднесмытый тяжелосуглинистый, содержащий в пахотном слое 4,2 % гумуса, 56 иг/кг подвижного фосфора и 99 мг/кг подвижного калия по Чирикову, рН солевой -6,4.

Основная обработка почвы и посев проводится по контуру склона. Вспашку проводили плугом ПН-4-35 на глубину 30-32 см под сахарную свеклу, на глубину 25-28 см под кукурузу, ячмень и горох. Под озимую пшеницу на всех вариантах опыта применялась минимальная обработка па глубину 10-12 см. Остальные элементы агротехники — общепринятые в ЦЧЗ. Удобрения в зернопропашном севообороте (склон 1-3°) вносили в следующих дозах: ячмень - N 60Р60К60, под кукурузу N80P80K80,

горох - Р45К45, под озимую пшеницу - N95P70K70, сахарную свеклу N90P90K120. В зерногравяном севообороте (склон 3-5°) под ячмень вносили N40P200K200, на люцерне, выращиваемой в течение 2-х лет и горохе удобрения не вносили, под озимую пшеницу - N95P70K70.

Определение агрохимических показателей почвы было выполнено в лаборатории массовых анализов БелНИИСХ по общепринятым методикам: общий азот по Къельдалю, аммиачный и нитратный азот в вытяжке КС1 на поточной линии «Скаляр», подвижный фосфор и калий по Чирико-ву (ГОСТ 26204 - 91); обменный калий по Масловой (ГОСТ 26210 - 91), гумус по Тюрину (ГОСТ 26213 - 93); рН солевой вытяжки и гидролитическая кислотность по ГОСТ 26212 - 91, сумму поглощенных оснований но ГОСТ 26487 — 85. Образцы для изучения физических свойств почвы агбирали из полуям, закрепленных реперами. Плотность сложения почвы определяли по методу Н.А. Качинского, через каждые 10 см до почвоо-бразующей породы в трехкратной повторности, Статистическую выборку формировали из повторносгей определения, количества гголуям, а также полевых повторносгей. Гранулометрический состав определялся методом пипетки по Н.А. Качинскому. Подготовка почвы к механическому анализу проводилась методом растирания с раствором пирофосфата натрия (модификация С.И. Долгова и А.И. Личмановой). Плотность твердой фазы определялась стандартным пикнометрическим методом. Пористость расчетным методом. Агрегатный состав и водопрочность агрегатов определяли по методу Савинова в двукратной повторности. Гигроскопическая влажность была определена способом высушивания образца при 105 °С до постоянной массы. Максимальную гигроскопическую влажность определяли по методу Николаева насыщением почвы раствором Kj 304.Учет смыва почвы определяли по объему водороин. Наблюдения за перезимовкой сортов озимой пшеницы проводили на учетных площадках 1x1

При проведении работы были использованы методы: научно-поисковый, полевой, картографический, математический, статистический а также сравнительно-географический и профильно- геоморфологический.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Ландшафтные условия склона и особенности формирования показателей плодородия эродированных черноземов Сущность ландшафтного подхода к системам земледелия заключается в том, что деятельность человека осуществляется с максимальным учетом разнообразия условий территории и имитацией природных процессов. При этом учитываются зональность, адаптивность культур и технологий их возделывания к условиям местности, социально-экономическая целе-

сообразность, экологическая безопасность и эстетическая привлекательность. Рассматривая плодородие почв и его воспроизводство в этом аспекте, необходимо знание реальных показателей основных свойств почвы в зависимости от ландшафтных условий.

Склоновые агроландшафты являются преобладающими в юго-западной лесостепной провинции ЦЧЗ. Они характеризуются неравнозначными экологическими условиями. Каждый из них обладает определенным набором ландшафтных микрозон. В зависимости от крутизны склона, его экспозиции, формы, литологии, хозяйственной деятельности человека меняются особенности дифференциации вещества, а также характер почвенного покрова, растительности. В пределах микрозон это приводит к обособлению мелких единиц ландшафтного районирования, а в склоновом природном комплексе при более широком рассмотрении - к изменению их числа.

Л а ндшафтно-геоморфологический анализ изучаемой территории, проведенный на основе изучения аэрофотоматсриалов и полевых исследований, показал наличие в ее пределах следующих элементов рельефа: плакора и прямого длинного склона южной экспозиции крутизной до 8°. Склон условно был разделен на микрозоны по Милькову (1966). Для изучения поставленных вопросов были использованы плакор, микрозона Л (соответствующая участку склона крутизной 1-3°) и микрозона В (соответствует участку склона крутизной 3-5°). Среди морфологических единиц агроландшафта наиболее репрезентативной является единица ранга агроландшафтного контура. Граница между контурами проводилась с учетом следующих критериев: по интенсивности эрозионных процессов, по мощности гумусового горизонта, по гранулометрическому составу почвы и почвообразуюишх пород и другим. На плакоре господствуют процессы радиальной миграции вещества, приводящей к вымыванию его в нижние горизонты почвенного профиля. На участке склона 1-3° сочетается элювиальный вынос вещества с поверхностным переносом. На участке склона 3-5° наблюдается перенос вещества поверхностным стоком, и здесь усиливаются эрозионные процессы.

Наблюдения за их проявлениями на склоне в выделенных агроланл-шафтных контурах проводили в течение четырех лет (2003 — 2006 годы). В результате поверхностного стока после таяния снега весной отмечались струйчатые размывы. Их глубина составляла на участке склона 1-3° — 4,8 см (размах варьирования от 1,2 до 13,3 см). На участке склона 3-5° значение указанных показателен достигает соответственно в среднем до 5,8 см (размах варьирования от 1,5 до 14,3 см). При этом количество смытой почвы составляло в условиях склона 1-3° в среднем за четыре года 6,2 т/га,

- на участке склона 3-5°- 17,7 т/га. Наибольшая интенсивность эрозионных процессов наблюдалась на участке склона 3-5°. В связи с классами эрозионной опасности величина смыва в условиях склона 1-3° соответствует умеренной эрозии, а на участке склона 3-5° — сильной эрозии (Методические разработки систем земледелия .,1996).

Согласно данным, полученным при геоморфологическом профилировании, исследуемая территория представлена типичными и выщелоченными черноземами. Мощность гумусового горизонта на плакоре составляла - 44 см (коэффициент вариации (V) равен 5%), на склоне ) -3° - 45 см (V = 29 %), а на склоне 3-5° - 33 см (V = 30 %). Почвы участка 3-5° имеют меньшую мощность гумусового горизонта, чем на плакоре и на участке склона 1-3°. Однако почвы склона отличаются наибольшей неоднородностью по этому показателю. Глубина вскипания на плакоре составила в среднем - 77 см (У = 23%), на склоне 1-3° - 53 см (V = 32 %), на склоне 3-5° 71 см. Основными новообразованиями являются карбонаты. В основном это прожилки налеты, белоглазка.

В пределах изученного геоморфологического профиля было выделено три агроландшафтных контура, границы которых проходят по высотным комплексам форм рельефа, различающихся по интенсивности эрозионных процессов, по условиям почвообразования и по геохимическому статусу (табл. 1). В каждом из них складываются особые условия для формирования почв. На плакоре отсутствует поверхностный сток, мощность гумусового горизонта соответствует среднемощным почвам (44 см), по гранулометрическому составу почвы отнесены к глинистым разновидностям (63,7%). Распределение ила по профилю характеризует элювиальный процесс, соответствующий почвам зонального типа. Коэффициент противоэ-розионпой стойкости достаточно высок (1,51) и данные почвы, в которых среди доминирующих фракций присутствует ил, мелкая и средняя пыль лучше способны к оструктуриванню, что подтверждает фактор структурности {153). Отмечено повышенное его значение. Исследования показали, что наибольшее содержание водоустойчивых агрегатов (65,8 %) и содержание агрономически ценных фракции (69,5 %) выделены в почвах этого контура. При этом коэффициент структурности (3,3) и водоустойчивости агрегатов (0,69) самые высокие по геоморфологическому профилю. Содержание гумуса в 0-30 см слое соответствует среднегумусным почвам (6,41 %), В рассматриваемой микрозоне почвы имеют слабощелочную реакцию почвенной среды (7,05). Обеспеченность почв подвижным фосфором среднее (8,3 мг/100 почвы), а подвижным калием повышенное (11,6 мг/100 г почвы).

Агроландшафтный контур, соответствующий участку склона 1 -3°, ха-

растеризуется умеренными эрозионными процессами. В результате действия поверхностного стока талых вод в среднем за четырехлетний период наблюдений количество смытой почвы составило 6,17 т/га. В почвенном покрове присутствуют в основном среднемощные разновидности, но варьирование мощности гумусового горизонта очень высокое, то есть среди выделенных в этом контуре почв, встречаются слабосмытые аналоги. Это обстоятельство явилось главным отличительным признаком данного агро-ландшафта и в полной мере здесь можно отметить склоновые процессы характерные для микрозоны А, которая характеризуется элювиальным выносом вещества по профилю почвы с поверхностным его переносом. Почвы этого агроландшафтного контура имеют глинистый гранулометрический состав (60,6 %), что обуславливает высокий коэффициент проти-воэрозионной стойкости (1,6). Однако, почвы сформированные в условиях крутизны склона 1 -3° подвергаются действию поверхностного стока. Умеренное проявление эрозии не отразилось на показателях плодородия и в большинстве случаев они по количественным признакам не отличаются от почв плакора. Это касается содержания агрономически ценных агрегатов (70,6 %), водоустойчивых агрегатов (62,1 %), содержания общего азота (0,174 %). Но отличительные признаки выявлены по содержанию гумуса. Почвы, сформированные в этих условиях, можно отнести к малогумус-ным (5,91 %), распределение илистой фракции по почвенному профилю отличается от его распределения на плакоре. В слое 40-60 см наблюдается заметное нарастание ила, что связано с его миграцией. Выделяются почвы данного агроландшафтного контура и по содержанию элементов питания. Их обеспеченность подвижным фосфором повышенная (11,5 мг/100 г почвы), а подвижным калием очень высокая (26,4 мг/100 г почвы). В то же время данные почвы характеризуются повышенной нитрификационной способностью, что позволяет накапливать нитратного азота в 0-30 см слое до 23,7 мг/кг почвы.

Агролакдшафтный контур, соответствующий участку склона 3-5°, характеризуется сильными эрозионными процессами. Количество смытой почвы за исследуемый период составило 17,7 т/га. В отдельные годы отмечались более интенсивная эрозия почвы. В почвенном покрове выделялись только среднесмытыс почвенные разности. Мощность гумусового горизонта в среднем составляла 33 см при коэффициенте вариации 30%. Рассматриваемые почвы этого контура характеризуются тяжелосуглинистым гранулометрическим составом (51,8 %). Отмечается обезыливание пахотного слоя, и накопление этой фракции в нижележащих горизонтах, что связано с интенсивностью эрозионных процессов, происходящих в этих почвах. Коэффициент противоэрозионной стойкости (1,09) самый

низкий, по сравнению с почвами рассматриваемого ряда. Способность почвы к оструктуриванню также невелика (105), при этом индекс нестабильности не находится в оптимальных значениях (8,9). Отмечается повышенное уплотнение верхнего горизонта (1,21 г/см3), количество агрономически ценных (59,4 %) и водоустойчивых агрегатов (47,6 %) самое низкое по геоморфологическому профилю, и это отражается на коэффициенте структурности и водоустойчивости агрегатов, которые в целом характеризуют структуру почвы. По содержанию гумуса почвы данного агроландшафтного контура относятся к малогумусным (4,60 %), реакция почвенного раствора близка к нейтральной (6,54). Отмечается повышенное содержание ионов водорода, что подтверждают данные гидролитической кислотности (4,06 мг-экв,/100 г почвы). Обеспеченность подвижным фосфором в исследуемых почвах очень низкая (3,91 мг/100 г почвы), а подвижным калием высокая (16,2 мг/100 г почвы).

Способность почвы к нитрификации в условиях склона 3-5° достаточно высокая, что также приводит к накоплению нитратного азота до 19,7 мг/кг. По всем вышеперечисленным признакам данный контур можно отнести к зоне В (по Милькову), где наблюдается перенос вещества поверхностным стоком и наблюдаются более интенсивные эрозионные процессы.

Очевидно, что почвы в выделенных контурах различаются по почвенному плодородию, и это в свою очередь определяет их ландшафтный статус. Особенно выделяется склоновая микрозональноегь, в результате которой склон уже не представляется однородной территорией.

В данном случае, изучение адаптивных реакций сельскохозяйственных растений на изменение почвенного плодородия в пределах физико-географического профиля - трансекта, который охватывает все изучаемые позиции, позволил установить не только связь почвы с растением, но определить какие экологические факторы, влияют на потенциальную их продуктивность.

Продуктивность сельскохозяйственных культур в зависимости от экологических факторов и агроландшафтпых условий

Плодородие почвы тесно связано с растительностью и ее продуктивностью. Изучение основных экологических факторов в пределах исследуемой территории показало, что каждая микрозона на склоне в дневное время имеет свои температурные особенности и существенно отличается опт плакорных условий. Рельеф изменяет угол наклона солнечных лучей, падающих на дневную поверхность, и это приводит к неодинаковому се прогреву. По формуле Карманова И.И. проводили расчет перераспределения тепла в arpo ландшафте.

Pt = (£t > 10 • К-у0-7)/ (75 - III), где

10°- средняя многолетняя сумма температур больше 10° вплакор-ных условиях; У - крутизна склона в градусах; Ш - широта местности; К- коэффициент пропорциональности для южного склона + 0,40,

Таблица 1

Показатели почвенного плодородия в зависимости от ландшафтных и геоморфологических условий

Показатели Агроландшафтные контуры

плзкор Склон 1-3° Склон 3-5'

1. Мощность гумусового горизонта (ем) 44 45 33

2. Содержание физической глины, % 63,7 60,6 5!.8

3, Коэффициент протнвоэроз конной стойкости, 0-20 см 1,51 1,60 1,09

4. Фактор структурности по Ваяюниной. 0-20 см 153 119 105

5. Индекс нестабильности 10,2 9,7 8,9

б. платность сложения, г/см5 (0-40 см) М4 1,17 1.21

7. Агрономически ценные агрегаты, % (сухое просеивание) по всему профилю 69,5 70,6 59,4

8. Коэффициент структурности (по профилю) 3,3 3,2 1,6

9, Водоустойчивые агрегаты, % (по профилю) 65,8 62,1 47,6

10. Коэффициент водоустойчивости (по профилю) 0,69 0,63 0,51

11. Содержание гумуса по Тюрину, % (0-30 см) «,41 5,91 4,60

12. рН волной вытяжки (0-30 см) 7,05 6,96 6,54

13, Гидролитическая кисвотностъ, мг-экв. на 1 ООг почвы (0-30 см) 3,43 3,14 4,06

14. Общий азот, % (0-30 см) 0.172 0,174 0,120

15. ЛегкогидролизуемыЙ азот, мг/кг (0-30 см) 160,5 155,8 121,2

16, Нитратный азот, мг/кг (0 30 см) 3,21 23.68 19,66

17. Нитрифицирующая способность почвы мгУ кг (0-30 см) 23.8 37,8 35,2

1$. Подвижный фосфор по Чприкову, мг/100 г почвы (0-30 см) 8,30 11,58 3,91

19.Подвижный калий по Чирнкову, мг/100 г почвы <0-30 см) 11.6 26,4 16.2

20. Количество смытой почаы, т'га - 6,17 17.7

Сумма средних многолетних температур больше 10° увеличивается в условиях склона крутизной 1-3° по сравнению с плакором на 44,9°С, на участке склона крутизной 3-5° на 74°С.

Конвекционная природа теплопереноса в приземных слоях атмосферы обуславливает сильную вариабельность температурных полей в аг-роландшафте в ночное время. Это приводит к температурной инверсии (явление термоклнна). В условиях равнинной местности слой термоклина располагается параллельно поверхности земли и не оказывает заметною изменения температуры приземных слоев воздуха. В условиях склонов опускающиеся тяжелые массы воздуха приобретают псевдогоризонтальное направление движения, скользя вниз по склону и накапливаясь в мезо-пониженнях, образуя «озера холода» (Романова Е.И., 1977).

Наблюдения за изменением запасов продуктивной влаги в течение вегетационного периода на посевах озимой пшеницы проводили в зависимости от геоморфологических условий в течение четырех лет. Количество продуктивной влаги в отдельные периоды онтогенеза зависело от количества выпавших осадков. В большей степени на этот показатель оказывали геоморфологические условия. В среднем за четыре года наблюдений наибольшие запасы почвенной влаги в метровом слое почвы отмечались на плакоре во все периоды онтогенеза. Промежуточное положение занимает агроландшафтный контур, соответствующий участку склона 1-3°. Наименьшее содержание доступной влаги определено в условиях склона 3-5°. Применение удобрений несколько увеличивало количество влаги. Отме-чаегся их положительное действие в снижении расхода влаги культурами. Выявлено влияние склоновой микрозональыости на коэффициент увлажнения. В условиях склона 1-3° он варьирует в зависимости от агрофона от 0,58 до 0,95; на участке склона 3-5" эта величина значительно ниже и составляет от 0,41 до 0,64 (табл. 2).В среднем за вегетационный период влагообеспеченность склона 1 - 3° выше (0,74 - 0,83), чем на участке склона 3-5° (0,48-0,54).

Запасы нитратного азота изменяются в зависимости от геоморфологических условий и от агрофона. В целом за вегетационный период наименьшими они были в условиях склона крутизной 3-5° без применения удобрений. Наибольшие, запасы нитратного азота отмечались в условиях склона 1-3° на вариантах с внесением удобрений и без них, а также на участке склона 3-5° с внесением удобрений. Отмечается накопление азота в нижележащих слоях.

Таблица 2

Влияние склоновой микрозональности на коэффициент увлажнения по фазам онтогенеза озимой пшеницы (среднее за 2002-2005 г. г.)

Варна! ггы Фазы онтогенеза и коэффициент увлажнения

Всходы Отрастание, кущение Трубка-ванне Колошение, цветение Мог очно восковая спел. Полная спелость

Склон 1-3° б/у* 0,58 0,89 0,50 0,90 0,59 0,68

NPJC 0,75 0.9) 0.92 0,95 0,65 0,81

Склон 3-5° б/у 0,50 0,53 0,58 0.52 0.3$ 0,41

NPK 0.57 0.60 0,64 0.S7 0,4} 0.44

* б/у - без удобрений, NPK - N60P60K60.

Наименьшие запасы подвижного фосфора выявлены во все фазы онтогенеза в условиях склона 3-5° как при внесении удобрений (42,2 - 59,4 кг/ га), так и без них (42,2 - 75,4 кг/га), на плакоре и склоне 1-3° данный показатель соответственно выше (53,1 — 97,2 кг/га). В течение вегетационного периода запасы подвижного фосфора изменялись во всех агролаидшафт-[1ых контурах. Но к фазе полной спелости в почве оставалось достаточное его количество.

Запасы подвижного калия в почвах на плакоре составляли по фазам онтогенеза от 111 кг/га в период всходов до 118 кг/га в период полной спелости. На участке склона 1-3° без внесения удобрений запасы этого элемента варьировали от 162 кг/га в период всходов до 150 кг/га к фазе полной спелости. Применение удобрений повышало запасы калия до 186 кг/га, В условиях склона 3-5° без внесения удобрений запасы подвижного калия оставались высокими по сравнению с плакором и составляли от 135 кг/га в период всходов до 150 кг/га в фазу полной спелости. При внесении удобрений запасы калия в этой микрозоне соответственно составляли по фазе всходов 150 кг/га, в период уборки - 161 кг/га. Растения не испытывали недостатка в этом элементе. Это связано с особенностью калия устанавливать равновесие между обменными и необменными формами. Однако наблюдающаяся естественная мобилизация не исключает необходимости внесения в почву минеральных удобрений. Отсутствие этого элемента в нужном количестве сводит к уменьшению действия азотно-фосфорного удобрения.

Небольшое число видов сельскохозяйственных растений обладает широкой амплитудой приспособленности к сложным условиям эрозионных агроландшафтов. К таким видам относится озимая пшеница и ячмень.

Они являются хорошими покровными культурами. В структуре почвозащитных севооборотов их доля составляет от 25 до 50 %. Изучали в течение четырех лет динамику продуктивности сортов озимой пшеницы (сорт Белгородская 12, Одесская 267, Московская 39 и № 500) и ячменя (сорт Гонар, Белгородсц, Приазовский б, Халжибей, Харьковский 112) в зависимости от геоморфологических условий и от агрофона. Данные сорта районированы в пределах изучаемой территории.

Таблица 3

Количество живых растений шт/ м1 в зависимости от геоморфологи-

ческих условий и агрофона (среднее за 2002-2005 годы)

сорт Плакор б/у Склон 1 -3е Склон 3-5°

С/у МРК б/у №К

Белгороде™ я 12 304 232 250 200 231

Одесская 267 242 230 258 192 229

Московски* 39 239 234 280 193 224

№500 244 205 230 197 228

среднее 257 225 251 196 228

Таблица 4

Урожайность сортов озимой пшеницы в зависимости от геоморфологических условий и применения удобрений (среднее за 2002-2005 пг.)

сорта Плакор б/у Склон 1-3° Склон 3-5*

б/у ц/га МРК и/та Прибавка ц/га Оплата 1 кг МРК. прибавкой, кг б/у ц/га ЫРК ц/га Прибавка ц/га Оплата 1 кг ЫРК Прибавкой, кг

Белгородская 12 54,8 42.9 47,7 4,8 2,6 37.1 43,8 6,7 3.7

Одесская 267 53,9 43,9 50,0 6,1 3,3 37,1 43,2 6,1 3,3

Моск. 39 40,4 31.1 34,3 3.2 1,7 26,0 30,3 4,3 2,3

№500 46,5 38,2 42,6 4,4 2,4 33.0 39,1 6,1 3,4

среднее 48,9 39,0 43,6 4,6 2,5 33,3 39,1 5.8 3.2

* Ъ и' I и и 1 гь ^г|ОЧР

* б/у - без удобрений, - ЫбОРбОКбО

Б - сорт - 10,2 ц/га

У озимой пшеницы различают основные фазы роста: всходы, кущение, цветение, созревание (молочно-восковая спелость и полная спелость). Первые две фазы протекают осенью, остальные весной и летом следующего года. За исследуемый период все сорта озимой пшеницы независимо от геоморфологических условий давали дружные всходы и к концу второй декады октября начинали куститься. В зимний период наблюдалось неравномерное изменение температуры воздуха. Это повлияло на перезимовку озимой пшеницы. Растения, расположенные на склоне более интенсивно подвергаются изреживапию в этот период года, по сравнению с посевами, которые находятся на плакоре (табл. 3). Склон усиливаег воздействие экстремальных факторов среды на культуру в зимнее время. Это в большей степени определяет количество живых растений, которое подсчитывают весной после начала вегетации. В результате было выявлено, что наибольшее количество растений перезимовало в условиях плакора и составляет в среднем за четыре года 257 шт./ м2, на склоне 1-3° и 3-5° без внесения удобрений 225 и 196 шт71 м2. Внесение удобрений повышает устойчивость растений к неблагоприятным факторам и их количество увеличивается на 29-32 шт./1 м5 (табл. 3).

Испытанные сорта по-разному реагируют на температурные минимумы, В условиях плакора выделяются сорта Белгородская 12 и Одесская 267. На склоне при оценке их на зимостойкость было выявлено, что они относятся к низкоустойчивым. При заявленных качествах на зимостойкость, испытанные сорта не выдерживали сложных условий эрозионных ландшафтов, в то же время на плакорных участках эти генотипы оказались достаточно устойчивыми к неблагоприятным факторам. Перезимовка явилась одним из основных лимитирующих факторов внешней среды для растений, что привело к изреживанию посевов и снижению их урожайности,

В среднем за четыре года урожайность озимой пшеницы на плакоре составляла 48,9 ц/га, на склоне без применения удобрений 33,3 - 39,0 ц/ га, с применением удобрений 39,1 - 43,6 ц/га. Разница урожайности от плакора на склоне без применения удобрений составляла 10-16 ц/га с применением удобрений 5—10 ц/га (табл. 4). Из рассмотренных сортов достоверно ниже урожайность на всех вариантах составляла у Московской 39 (40,4 ц/га). Урожайность сортов Белгородская 12 и Одесская 267 была на уровне 54,8-53,9 ц/га на плакоре и 50,0 - 37,1 в целом на склоне. Особенно дифференциация была выражена в условиях склона 3-5° без применения удобрений. Даже внесение минеральных удобрений в дозе Ы60Р60К60 не позволило поднять урожайность до уровня плакора, и она оставалась достоверно ниже. От применения удобрений получены прибавки зерна, они

составляли на склоне 1-3° от 3,2 до 6,1 ц/га. При этом оплата 1кг удобрений прибавкой зерна была на уровне 1,7-3,3 кг. На склоне 3-5° прибавка зерна составляла в среднем за четыре тда от 4,3 до 6,7 ц/га (табл. 4), оплата 1 кг удобрений прибавкой зерна была несколько выше, составляя 2,3 - 3,7 кп

На плакоре урожайность сортов ячменя варьировала от 28,9 до 36,9 ц/га. На участке склона 1-3° и 3-5° без применения удобрений от 35,6 до 39,4 ц/га и от 24,3 до 27,1 ц/га. Действие удобрений проявилось в условиях склона 3-5°, где прибавка составила от 2,5 до 9,0 ц/га (табл.5). По урожайности выделяется агроландшафтный контур склона крутизной 1-3°. Продуктивность сортов здесь высокая, но действие удобрений выражено слабо. Поэтому оплата I кг удобрений прибавкой урожая отрицательная. В условиях склона 3-5° применение удобрений окупалось прибавкой значительно, и эта величина варьировала от 2,7 до 10,0 кг. Основной причиной, по которой снижалась урожайность ячменя, является низкая влагоо-беспеченностъ данного агроландшафтного контура вследствие интенсивного испарения влаги. Запасы подвижного фосфора и калия были также ниже, но их было достаточно. Применение удобрений не способствовало повышению урожайности ячменя до уровня урожайности участка склона 1-3°.

Таблица 5

Зависимость продуктивности сортов ячменя от геоморфологических условий и внесения удобрений (2003-2005 г.г.)

Сорта ячменя Пллкор б/у Уроок. 1!/'| 1 Склон 1-3® Склон 1-5"

б/у уро*. ЫРК «У уро*. ц/га кгк

урож. п'г» Прибавь* IV™ Оплат» 1 иг Прибавкой, кг уреж. н/г* Прибивка ;[ тн Оплата 1 кг нрибай-КСП. кг

Гонар 23.9 38,2 38.2 - - 24,3 31,8 2,5 2,7

Белгороде« 31,1 35,6 . 14,5 - - 24.6 32,1 7,5 8,3

Приазовский 6 36,9 39,4 39,7 - - 27.1 35,1 8,0 8,3

Халжн бей 35, Г 39,4 40,5 - - 27,1 36,1 9,0 10.0

Харькове кий 112 31,7 39.4 39.1 - - 23,9 33,0 7,1 7,9

Реакция растений на изменение среды при любых се параметрах выражается в динамике основных физиологических показателях вида. Изучали влияние удобрений и геоморфологических условий на высоту растений, площадь флагового листа и накопление сухого вещества в процессе онтогенеза озимой пшеницы. В период всходов - осеннее кущение высота растений в среднем за четыре года исследований была наибольшей на пла-коре-22,2см. Достоверно ниже она определена па склоне (19,7 - 20,7 см). Удобрения не оказывали влияния на этот показатель в данный период. Начиная с фазы отрастания и до фазы трубкования, темпы прироста высоты растений на плакоре и склоне составляли 36,2 — 40,2 см. Заметно меньше этот показатель был в условиях склона 3-5° без применения удобрений (33,1 см). Высота растений озимой пшеницы на плакоре была выше до конца вегетации (90,1 см). Наименьшей она оставалась на участке склона 3-5° без применения удобрений (82,3 см). При недостатке влаги в этой микрозоне растения использовали большое количество влаги на формирование зерна.

Значение флагового листа в жизни растений озимой пшеницы огромно. Чем дольше он будет оставаться зеленым, тем дольше происходят в нем процессы фотосинтеза. На площадь флагового листа по фазам онтогенеза оказывает влияние местоположение растений в рельефе и генетические особенности сорта. В период всходов - осеннее кущение наибольшая площадь листовой поверхности отмечалась на плакоре и склоне 1-3° (26,5

- 33,9 м2/га), наименьшая на склоне 3-5° (22,8-24,3 мг/га). В микрозонс плакора максимальным этот показатель отмечался у сорта Белгородская 12

- 42,2 м'/га, минимальным у сорта № 500 - 29,0 м2/га. Наиболее заметным прирост был в фазу трубкования от 105,2 м2/га на плакоре до 72,1 мг/га на склоне 3-5° без применения удобрений. Перед отмиранием наибольшая площадь флагового листа определялась на плакоре (190,8 мг/га). Достоверно ниже этот показатель был на склоне (138,9 - 166,9 мг/га). На плакоре у сорта Белгородская 12 формировалась наибольшая площадь листа (206,4 м5/га). В условиях склона 3-5° сорта не выделялись по этому показателю.

На накопление сухих веществ в растениях озимой пшеницы влияют в большей степени геоморфологические условия. Максимальное накопление отмечалось в условиях склона 1-3° с применением удобрений (105,8 ц/га), наименьшее на склоне 3-5° без применения удобрений (63,2 ц/га).

Агроланлшафтныс контуры в пределах изучаемой территории, отличаясь друг от друга по многим параметрам, определяют различия в условии произрастания культур. При изменении миграционных потоков трансформируются и экологические факторы, оказывающие не меньшее влияние на растения. Для поддержания высокой продуктивности сельско-

хозяйственных культур в агроландшафтах необходимо большое внимание уделять проблеме повышения плодородия почв. Однако, в условиях склоновых агроландшафтов, вследствие неоднородности вещественно-энергетических процессов, необходимо применять агротехнические мероприятия с учетом этих особенностей. При этом основная технологическая нагрузка должна ложиться не на почву, а на растения. Большое разнообразие сортов озимой пшеницы и ячменя дает возможность применять их в сельскохозяйственном производстве, выделяя по конкретным экологическим параметрам. Такие генотипы способны в большей степени адаптироваться к определенным ландшафтным условиям, что позволит снизить антропогенное влияние на почву.

Влшшне систематического применения удобрений на плодородие почв и продуктивность культур почвозащитного севооборота Удобрениям принадлежит основная роль в повышении урожаев сельскохозяйственных культур и улучшении плодородия почв. Однако, на склоновых агроландшафтах их применение имеет ряд отличий, которые обусловлены экологическими причинами. Использование удобрений затрагивает ландшафтные связи и механизмы переноса вещества, вызывая целый ряд косвенных воздействий. Это приводит к изменению показателей плодородия почв. Наиболее важными среди них в условиях склона являются плотность сложения, агрегатный состав, водные свойства, от которых зависят водопроницаемость и противоэрозиокная устойчивость почв, а также содержание гумуса,

В процессе сельскохозяйственного использования плотность сложения изменяется. В верхнем 0-10 см слое, где идет интенсивное воздействие обрабатывающих орудий, плотность почвы варьирует как па вариантах без удобрений, так и на вариантах с внесением удобрений. Если в начале первой ротации на отмеченных делянках плотность сложения почвы составляла 1,04 -1,09 г/см, ко второй ротации (1986 г.) 1,10-1,13 г/см, к четвертой ротации (1994 г.) 1,18-1,22 г/см3. При совместном применении навоза и минеральных удобрений плотность почвы сохранялась на одном уровне (1,09-1,10 г/см) до конца второй ротации (1986), но к юнцу четвертой ротации она увеличилась до 1,22 г/см1 (табл. 6),

На всех изучаемых вариантах, начиная со слоя 10-20 см, плотность сложения постепенно повышается. Особенно заметное изменение эгого показателя наблюдается в подпахотном слое почвы 20-30 см. Основной причиной, обуславливающей изменение равновесной плотности во времени, является интенсивное воздействие сельскохозяйственной техники за исследуемый период. Верхний слой 0-10 см слой почвы подвергается

Таблица б

Изменение плотности сложения чернозема выщелоченного эродированного тяжелосуглинистого при антропогенной нагрузке

Вариант Глубина, см Плотность сложения, г/см1

1978 г. 1986 г. 1994г,

Без Удобрений 0-10 1,04 1,12 ut

(0-20 1,08 1,17 из

20-30 1,07 1,21 1,24

30-40 1,10 1,23 1,18

40-50 1,14 1,20 1,17

N105 P10S К70* 0-10 1,06 1.13 1,26

10-20 1,11 1,20 U9

20-30 U4 1,28 1,32

30-40 1.16 1.25 U3

40-50 1,20 U3 UI

Навоз 7,5 т/га+ N70P70 К.70 0-10 1,09 1,10 1,22

10-20 1,11 U0 1.30

20-30 1,13 US из

30-40 1,15 US 1,28

40-50 1,16 ' из 1,18

НСР„ «NPK» 0,22 г/см* 0.25 г/см* 0.028 г/см*

Глубина

год

* на 1 га севооборотной площади

постоянной обработке. Он достаточно часто переходит из плотного, в рыхлое состояние. Слой 10-20 см обрабатывается меньше, только в период основной вспашки. Слой 20-30 см практически не обрабатывается. В результате давления почвообрабатывающих орудий и техники появляется уплотненный горизонт в этом слое. При оценке достоверности различий между средними показателями по критерию НСР показано, что влияния удобрений на увеличение плотности сложения не происходит. Оптимальная плотность эродированных черноземов в пахотном слое для зерновых культур составляет 1,20 г/см' (Явтушенко В.Е., Шептухова Л.Г., 1992). Средние данные для слоя 0-30 см исследуемого чернозема не находятся в этом интервале. Их диапазон колеблется от 1,26 до 1,29 г/см3 в конце четвертой ротации.

Данные структурно-агрегатного состава чернозема выщелоченного

'эродированного показывают, что его изменение происходит до глубины 50 см. В начале первой ротации на изучаемых вариантах содержание глыбистой фракции (>10 мм) составляло в верхнем 0-30 см слое 5,7 - 9,2 %. Содержание пылеватых фракций (<0,25мм) колебалось в пределах от 5,2 до 10%. После восьмилетнего использования (1986 г.) наблюдается увеличение глыбистых (>10 мм) фракций па всех вариантах до 11,3 - 25,5%, к концу четвертой ротации (1994 г.) содержание глыбистой фракции также увеличивается в слое 0-30 см до 15,3 - 28,5%, пылеватая фракция варьировала в пределах 1,35 - 6,95%. Содержание агрономически пенных агрегатов (сумма фракций от 10 мм до 0,25 мм) по ротациям в связи с этим уменьшается от 81,8 - 86,0% в начале первой ротации до 65,99-81,89% к концу четвертой ротации. Причем достоверно уменьшались агрономически ценные агрегаты только в первые восемь лет использования. Затем это уменьшение было недостоверным. Не наблюдается также уменьшения этой фракции в слое 30-50 см по ротациям за последние восемь лет с 1986 по 1994 годы.

Таблица 7

Изменение коэффициента структурности чернозема выщелоченного эродированного в процессе сельскохозяйственного использования

вджант Глубина Коэффициент структурности

Слоя, си 1973 г. 1936 г. 1994 г.

МО 5.45 2.73 2.21

Eei Ю-20 5,03 2,78 2,00

20-30 4,49 3.54 154

Удобрений 30-5Ú 7,33 4,21 4,47

МО 5,57 З.П 2.83

10-20 6,09 2,56 2,90

N10SPI05 КТО* 20-30 6,35 3.25 2,30

30-50 8,26 5,67 6J4

Маас» 7,5 т/г«+ 0-10 6.14 3.50 3,07

10-20 (¡.ОТ 4.08 3,RS

N70 Г70 20-30 5,41 2,46 4,52

К35 10. S0 7,за S.3(i 4.57

НСРи«год» -0,71 «глубина» -0,71 * на 1 га севооборотной площади Тенденцию в изменении агрегатного состояния почвы в течение длительного времени наглядно показывает коэффициент структурности, выражающий отношение агрономически ценной фракции (10-0,25) к сумме фракций >10 мм и <0,25 мм. Анализ коэффициента структурности

показывает, что в начале первой ротации (1978 г.) он на всех вариантах составлял в слое 0-30 см 4,49-6,35, в конце второй ротации (1986 г.) происходило значительное его уменьшение до 2,46-4,08, в конце четвертой ротации (1994 г.) он составлял 1,94-4,52 (табл. 7.).

Оценивая агрегатный состав чернозема выщелоченного смытого тяжелосуглинистого по содержанию агрономически ценных агрегатов (Практикум по почвоведению, 1973) можно сказать, что при вхождении в почвозащитный севооборот (1978) структурное состояние было отличным (81,8-86,4%), по истечении шестнадцатилетнего использования изменилось на одну градацию и стало хорошим (65,9-79,5),

Наблюдения за водопрочностъю агрегатов также проводили в течение длительного периода. Исследования показали, что чернозем выщелоченный эродированный в процессе сельскохозяйственного использования терял водопрочные агрегаты. Если в начале ротации (1973 г.) содержание суммы водопрочных агрегатов (>0,25мм) в слое почвы 0-30 см составляло на варианте без применения удобрений 50,3 - 52,5%, на варианте с применением минеральных удобрений 46,7 - 51,9 %, при совместном внесении навоза и минеральных удобрений 49,1 - 53,4%. К концу четвертой ротации водопрочные агрегаты достоверно уменьшались на контрольном варианте и с применением минеральных удобрений и составляли соответственно 39,6-47,3 % и 39,3 - 48,4 %. В варианте с совместным внесением навоза и минеральных удобрений к концу четвертой ротации содержание водопрочных агрегатов уменьшалось несущественно. Это связано с тем, что микроагрегаты большинства почв образуются при участии органического вещества. Удаление его из почвенных агрегатов по разным причинам ведет к потере ими свойства водопрочности. В варианте с совместным применением органических и минеральных удобрений отмечено некоторое увеличение гумуса, поэтому почва имеет более стабильное состояние.

Увеличение плотности сложения почвы, уменьшение агрономически ценных агрегатов и водоустойчивых агрегатов привело к изменению водных свойств чернозема выщелоченного эродированного. В 0-30 см слое почвы за первые восемь лет произошло увеличение гигроскопической влажности (ГВ) от 5,9-6,7 мм до 6,6-7,0 мм, максимальной гигроскопической влажности (МГ) от 10,9-12,0 до 13,3 -14,0 мм и влажности завядания (ВЗ) от 14,2-15,6 мм до 17,3-18,5мм. В конце четвертой ротации данные показатели также увеличились: ГВ на варианте без удобрений составляла 7,0 мм; МГ - 14,2 мм, ВЗ- 18,8 мм; на вар на иге с применением минеральных удобрений соответственно ГВ - 7,1 мм, МГ - 15,3 мм; ВЗ - 18,9 мм, при совместном внесении навоза и минеральных удобрений ГВ- 7,5 мм,

МГ- 14,6 мм, ВЗ- 19,6 мм.

Таблица 8

Содержание гумуса чернозема выщелоченного смытого тяжело-суглннистого при систематическом внесении удобрений, %_

Глубина опоя, см 1978г, 1986 г. - 1994 г.

Бм удобрсий

0-30 4,71 4,51 4,52 •0,19

3<>-50 4,08 3.80 3,86 -0,18

0-30 4.91 4,43 4,43 . -0.48

30-50 4,24 3,75 3,68 -0,70

и,»?»*»

№-30 4,63 4,57 4,58 -0,05

30-50 3,87 3,74 3,50 - 0,37

Навоч 7,5 т/га * Р„ К,,

0-30 4,53 4,61 4,79 +0.26

.№-50 3,84 3,88 4,30 +0,46

НСР «КРКл . 0,26%, «глубина» - 0,18%, «год» - 0.18%

Изучение динамики гумуса за четыре ротации почвозащитного севооборота показало, что возделывание культур без удобрений и с применением минеральных удобрений в средних дозах в течение первых двух ротации (8 лет) уменьшило содержание гумуса в 0-30 см слое почвы с 4,71 до 4,52% и 4,91 до 4,43% соответственно. Отмечено уменьшение гумуса также и на вариантах с повышенными дозами минеральных удобрений. И только внесение 120 т навоза за две ротации севооборота в сочетании с минеральными удобрениями позволило получить прирост гумуса на 0,08% (табл.8). Однако, к концу четвертой ротации изменения гумуса не наблюдается. Он остался на прежнем уровне. Только на варианте с совместным применением навоза и минеральных удобрений отмечено его увеличение па 0,18%. Содержание в почвах общего гумуса уменьшается в основном за счет снижения доли подвижного гумуса —непосредственного источника устойчивых гумусовых веществ.

Запасы гумуса за шестнадцатилетний период в метровой толще почв на контрольных вариантах (423 т/га) снизились на 16 т/га. При внесении средних доз (458 т/га) - на 51 т/га. При внесении повышенных доз ми-

неральных удобрений за счет накопления пожнивных остатков и корневой массы растений и меньшей минерализации органического вещества, в почве потери запасов гумуса в метровом слое были небольшие (9 т/га). На вариантах с совместным внесением органических и минеральных удобрений в метровом слое почвы запасы гумуса увеличивались на 24 т/га (исходное количество 400 т/га), К концу четвертой ротации запасы гумуса составляли в этом варианте на 54 т/га больше по сравнению с исходным состоянием. Для бездефицитного баланса гумуса в севообороте с одним полем трав необходимо вносить не менее 4 т/га навоза. Внесение 7,5 т/га навоза обеспечивает положительный баланс гумуса в черноземе выщелоченном смытом.

Результаты наблюдений в опыте за физико-химическими свойствами показывают, что они изменяются как па неудобренных так на удобренных делянках. В течение шестнадцатилетнего периода рН солевой понизился с 6,4-6,6 до 5,3-5,8; гидролитическая кислотность повысилась с 1,3-1,5 до 2,2-4,) мг-экв на 100 г почвы. Содержание обменного Са2+ уменьшилось с 32,0-37,4 до 24,9-34,1 мг-экв на 100 г почвы; Mg3+ - с 4,8-9,2 до 2,83,4 мг-экв на 100 г почвы . Ухудшение за данный период использования физико-химических свойств чернозема выщелоченного смытого связано в первую очередь с несовершенной системой использования черноземов па склонах, выносом питательных веществ урожаем, потерей кальция и магния со стоком талых вод.

Содержание питательных веществ под посевами культур севооборота определяли в динамике в начале вегетации и перед уборкой. В среднем за исследуемый период содержание нитратного азота под культурами почвозащитного севооборота на удобренных вариантах в период начала вегетации достоверно увеличивалось от 8,2 мг/кг до 11,4 - 12,9 мг/кг. Увеличение отмечалось по всем культурам, кроме эспарцета, под который удобрения не вносили. К концу вегетации содержание нитратного азота в почве и в контрольном и в удобренных вариантах практически выравнивалось и достигало 4,4-5,0 мг/ N-NO^ кг.

Содержание доступных растениям соединений фосфора и калия в почве является одним из основных показателей се окуяьтуренности. Обогащение 0-30 см слоя подвижным фосфором зависело в большей степени от дозы внесенного фосфорного удобрения в почву. В варианте без удобрений содержание подвижного фосфора в среднем за четыре ротации севооборота в начале bci-етации составляло 9,8 мг/100 г почвы. При внесении фосфорных удобрений в дозе Р70 и Р105 и в сочетании с навозом достоверно повышалось его содержание до 12,7-15,7 мг/100 г почвы.

Исследователи (Гинзбург К.Е., 1981; Никитишен В.И, и др., 2000)

отмечают, что неиспользованное посевами количество фосфора удобрений накапливается в корнеобитаемом слое почвы в виде минеральных фосфатов, доступных растениям. Это обеспечивает проявление последействия этого элемента, наблюдаемого в течение длительного времени. Повышение фосфора в почве позволяет экономить фосфорные удобрения и не вносить их ежегодно, что снижает себестоимость продукции и затраты на ее производство. Однако на эродированных черноземах постоянно возникает опасность смыва элементов питания поверхностным стоком. Исследования, проведенные Рындычем Л.П. и Явтушенко В.Е. (1987) подтверждают эти опасения. В среднем за четыре года с удобренных делянок в почвозащитном севообороте на выщелоченном эродированном черноземе смывалось с мелкоземом с 1 га 60,5 кг гумуса, 3,6 кг азота, 1,9 кг фосфора и 22,6 кг калия. Из внесенных удобрений в результате водной эрозии терялось 1,3% азота, 0,2% фосфора и 2,6 % калия. Поэтому чтобы исключить экологические последствия применения удобрений на склонах, необходимо более дифференцированно подходить к их внесению. Необходимо учитывать влияние эрозионно-аккумулятивных процессов на питательный режим смытых черноземов.

Применение калийных удобрений за четыре ротации почвозащитного севооборота увеличивало достоверно в начале вегетации содержание обменного калия с 24,8 мг/100 г почвы на контроле до 26,6 мг/100 г почвы в варианте с совместным применением навоза и минеральных удобрений. На остальных вариантах увеличение было недостоверным.

Определение минерального азота в 1-метровом слое почвы проводили в начале вегетации и перед уборкой. В выщелоченном смытом черноземе содержание аммиачного азота было значительно ниже, чем нитратного. По годам исследований содержание аммиачного азота изменялось от 0,1 до 7,8 мг/кг почвы, не зависело от глубины и удобренности почвы. Наибольший интерес представляет в черноземе динамика содержания нитратного азота. Его количество на удобренных делянках во все годы исследований было значительно выше, чем на неудобренных. Запасы нитратного азота в 1-метровом слое почвы, накапливались под культурами севооборота в первой ротации в период всходов (отрастание) на удобренных делянках до 401 кг/га нитратного азота, в период перед уборкой 182 мг/кг. К четвертой ротации под культурами севооборота в соответствующие периоды запасы были меньше и составляли 65 и 32 кг/га, Следовательно, азот удобрений не полностью использовался культурами севооборота в первые годы его внесения, затем по истечении определенного периода запасы нитратного азота постепенно уменьшались по ротациям. Распределение минерального азота по профилю почвы было тесно связано с количеством выпадающих

атмосферных осадков. При внесении азотных удобрений в дозах, превышающих потребность растений, значительно возрастало содержание нитратов в нижележащих слоях.

Таким образом, процесс сельскохозяйственного использования оказывает неоднозначное влияние на почву. Применение удобрений способствовало увеличению элементов питания. Но внесение минеральных удобрений отрицательно сказалось, в первую очередь, на содержании гумуса в первые восемь лет их внесения и увеличивает гидролитическую кислотность, Потеря гумуса в результате его минерализации приводит к тому, что основные физические и физико-химические свойства изменяются. Основной причиной изменения агрофизических свойств почвы является механическое уплотнение сельскохозяйственной техникой. Современные технологии возделывания культур сопровождаются многократными проходами техники в период предпосевных обработок, сева и уборки. Деформация почвы ходовыми системами тракторов и других орудий вызывает повышение плотности сложения, что отрицательно сказывается на агрегатном состоянии смытого чернозема. Плотная и не агрегированная почва не способна в должной мере впитывать влагу и большая ее часть стекает в оврага, производя эрозионные разрушения|С увеличением плотности сложения использование азотных удобрений на склоне снижается до 24% (Явтушенко В.Е., Шептухова Л.Г., 1992).

Продуктивность сельскохозяйственных культур по ротациям почвозащитного севооборота Урожайность кукурузы на силос в условиях почвозащитного севооборота без использования удобрений в среднем за четыре ротации составляла 267 ц/га. Независимо от погодных условий действие азотных удобрений было заметным. Поэтому для получения 377 ц/га зеленой массы кукурузы на эродированном выщелоченном черноземе требуется внести удобрения в дозе N120Р60К60 при строгом соблюдении противоэрозион-ных мероприятий.

Урожайность зерна озимой пшеницы без удобрений составляег в среднем за четыре ротации 33,5 ц/га. Применение удобрений в дозе К50-120Р50К50 увеличивает ее до 42,2 ц/га. Однако, на склоне наиболее оптимальной при выращивании данной культуры следует признать дозу И50Р50К50. Увеличение ее снижает окупаемость удобрений.

Ячмень в почвозащитном севообороте без удобрений показывает урожайность в пределах 23,2 ц/га. Внесение удобрений в дозе ЫбОРбОКЗО позволяет собрать 35,3 ц/га зерна ячменя, В этих условиях получается достаточно высокая прибавка (12,1 ц/га), а также наибольшая окупаемость удобрений зерном (10,0 кг).

Для эспарцета последействие удобрений ие сказывается на повышении урожайности. Ее величина определялась условиями увлажнения и состоянием посевов покровной культуры ячменя. На варианте без удобрений урожайность эспарцета составляла в среднем за четыре ротации севооборота 138 ц/га зеленой массы. Прибавка (16 ц/га) урожайности была получена при внесении фосфорно-калийных удобрений без азота. В остальных случаях урожайность эспарцета была ниже, чем на вариантах без применения удобрений.

Систематическое внесение минеральных и органических удобрений повышало продуктивность культур почвозащитного севооборота на значительную величину. Наибольшее влияние на рост продуктивности культур оказывали азотные удобрения в сочетании с фосфорными и калийными. С увеличением доз азота с N35 до N70 и N105 (на фоне Р35К35) сбор основной продукции в первых двух ротациях вырос соответственно на 10,6-10,9; 12,4-14,5 и 14,6-14,8 и/га к.е. по сравнению с контролем. Дальнейшее увеличение прибавок урожайности основной продукции (15,0-16,3 ц/га к.е. в первой и 17,8-19,9 ц/га к.е. во второй ротациях) наблюдалось лишь при внесении высокой дозы азота (N105) на повышенном фосфорном (Р70-105) и калийном уровнях (К70). Эффективность доз фосфора в составе полного удобрения усиливалась только на высоком фоне азотного питания (N105). Без применения азотных удобрений продуктивность культур почвозащитного севооборота возрастала лишь на 4,2 - 4,4 ц/га к.е. Применение навоза (7,5 т/га) и минеральных удобрений (Ы70Р70К35) не привело к увеличению продуктивности севооборота по сравнению с уровнем, полученным только при минеральной системе удобрения (табл. 9).

В третьей и четвертой ротациях получена более высокая продуктивность культур почвозащитного севооборота в результате благоприятных метеорологических уело вий. Наиболее высокую продуктивность (48,4-60,8 ц/га к.е.) обеспечивала минеральная система удобрения ^105Р70К35) и (ЫЮ5Р105К70), а также смешанная (7,5 т/га навоза + Ы70Р70К35) -46,765.0 ц/га к.е.

В среднем за четыре ротации высокая продуктивность (51,7-51,8 и/га к.е.) отмечена при минеральной и смешанной системе удобрений. Оплата 1 кг удобрений на этих системах составила 5,3 - 4,2 кг продукции, при этом наибольшая отмечалась на минеральной системе (И35Р35К35) - 9,1 кг (табл. 9). С учетом коэффициента энергетической эффективности (4,32) и окупаемости удобрений (9,1 кг) прибавкой урожая наиболее оптимальной для культур почвозащитного севооборота следует признать минеральную систему удобрений Ю5Р35К35. Системы удобрения, в которых применялся навоз и повышенные дозы минеральных удобрений

приводили к затратам; а коэффициент энергетической эффективности снижался до 3,00 — 4,25.

Таблица 9

Продуктивное! ь почвозащитного зерно кормового севооборота в зависимости от степени удобреиности, в кормовых единицах ц/га

Варнант Продуктивность севооборота по ротациям ц/га, корм.ед. Прибавка ц/га корм .ея. Оплпгга 1 кг N Р К прибавкой продукции Коэффициент эмергетич. эффективности

Ротации

1-я 2-я 3-я 4-я Сред. и/га %

Без удобрений 32,0 29.9 41.7 44,2 37,0 - - - 4.32

Р35К35" на 34,3 45.2 47,4 40,3 3,3 9 4,7 4,53

Ы35Р35К35 42,6 40,8 48,9 54,0 46.6 9,6 26 9,1 4,32

1Ч70Р35К35 44,4 44,4 48,0 57,2 48,5 11,5 31 8,2 4,25

Ш05Р35К35 46,6 44,7 48,2 56.4 48,9 11,9 32 6.В 4,24

Ш0Р70К35 45,6 45,2 49,0 54,8 48,7 11,7 31 6,7 4,06

Ж05Р70К35 47,0 47.7 48,4 59,2 50,6 13,6 36 6,5 3.97

Ы105Р70К35 48.3 48.7 48,4 60,6 51,5 14,5 39 6,9 3.95

Ш0РЮ5К35 46,6 46,3 52,1 56,6 50,4 13,4 36 6,4 3,84

М10;РЮ5К70 45,3 49,8 48,4 60,6 51,7 14.7 40 5,3 3,89

Без удобрений 31,9 29,5 45,4 45,6 38,1 • - - 4,20

Навоз 30 т/га 38,4 33,9 47,9 45,5 41,4 3,4 9 - 3,00

Навоз 30 т/га + М70Р70К35 44,2 44,8 46,7 63,8 49.9 8,5 20 4,9 3,30

На во! 30 т/га + Ю0Р70К70 45,4 45,3 47,6 65,0 50,8 9.4 23 4.5 3,19

Навоз 30 т/га + И70(Р105К70)в запас 46,4 46.5 47,0 67,4 51,8 10,4 25 4.2 3,25

НС1>,5 4,55

*на 1 га севооборотной площади

Таким образом, исследования проведенные в длительном стацио-

Парном опыте на черноземе выщелоченном эродированном показывают, что применение удобрений повышает продуктивность культур почвозащитного севооборота. Заметная роль здесь принадлежит азотным удобрениям. Однако по экономическим и экологическим причинам применение удобрений на склонах должно быть умеренным, с учетом эрозионно-аккумулятивных процессов. Главное условие их эффективного применения - это оптимальные сроки и рациональные способы внесения.

Влияние коитурно-мелноратнвнои организации территории на

плодородие почвы н продуктивность севооборотов в условиях склоновых агроландшафтов

Усиление интенсивности процессов водной эрозии, наблюдающееся в связи с антропогенной нагрузкой на почву, свидетельствует о недостаточности и неэффективности мер по ее ослаблению. Современные подходы к этой проблеме связаны с внедрением контурно-мелиоративной организацией территории, которая учитывает рельефные, микроклиматические и почвенные условия, и дает возможность культурам формировать достаточно высокую урожайность и эффективно защищает почву от эрозии. При внедрении адаптивно-ландшафтных систем земледелия большое значение имеет систематическое изучение показателей плодородия почвы, которые дают возможность правильно оценить способность данных мероприятий в защите почвы от смыва и сохранении устойчивых ландшафтов. Дифференцированное использование склоновых земель позволит более рационально применять агротехнические мероприятия и уменьшать антропогенную нагрузку на почву.

Сравнение характера почвенного покрова изучаемой территории по истечении десятилетнего периода действия ландшафтной системы земледелия показало, что произошло значительное его изменение. В подавляющем большинстве почвенных профилей обнаружены признаки оглеения. Этот факт может быть связан с изменением водного режима па исследованной территории в связи с мероприятиями, проводимыми по регулированию стока. Широкое распространение признаков оглеения в изученных почвах свидетельствует об увеличении гидроморфности почв. Этот процесс характеризуется выщелачиванием карбонатов, появлением холодной окраски и специфическими новообразованиями. Глубина вскипания в сравнении с предыдущим обследованием стала ниже и составляла в среднем на участке склона 1-3° 60,5 см, в лесополосе 62.5 см, на участке склона 3-5° 68, 5 см. Обнаружены железистые новообразования в виде стяжений, пятен, вкраплений, а также встречаются прослойки и конкреции диаметром до 1 см.

Наиболее важной характеристикой почвенного плодородия является структура почвы. Применение зернопропашного севооборота в условиях склона 1-3" показало значительное увеличение числа глыбистых фракций (< 10 мм). При этом максимальное их количество (19,2-44,2 %) отмечается в подпахотном горизонте исследуемых почв. При использовании зернотравяного севооборота на участке склона крутизной 3-5° выявлено несколько меньшее число глыбистых фракций (10,8-21,9 %) и максимум также приходится на подпахотный горизонт.

Структурное состояние почвы оценивали по содержанию агрономически ценных агрегатов. На участке склона I -3° при использовании зернопропашного севооборота оно в целом хорошее. В лесополосе структурное состояние удовлетворительное и хорошее. В условиях склона крутизной 3-5° при использовании зернотравяного севооборота содержание агрономически ценных агрегатов характеризуется как отличное и хорошее. Применение в севообороте многолетних трав способствует некоторому улучшению структуры почвы, кроме этого в течение двух- трех лет почва защищается от воздействий поверхностного стока.

Основным качеством почвенной структуры является ее водопроч-ность. На изучаемых вариантах количество водопрочных агрегатов варьировало в 0-30 см слое от 52,9% до 81,7%. Наибольшее их количество определялось в лесополосе (81,7%), наименьшее на участке склона 3-5° (52,9%). При оценке водопрочности структуры исследуемых почв отмечается, что оптимальное значение она имеет только на участке склона крутизной 1-3° (63,9%). При содержании водопрочных агрегатов (> 0,25 мм) от 40до 60% водопрочность оценивалась как хорошая, а от 60 до 75% как отличная. При более высоком содержании водопрочных агрегатов значительно возрастает порозность аэрации и за счет этого увеличивается непроизводительный расход влаги на испарение. При содержании водопрочных агрегатов ниже 40% почва быстро уплотняется под влиянием сельскохозяйственной техники. Это отрицательно сказывается на ее водопроницаемости

Оценка плотности сложения на изучаемой территории показала, что в условиях лесополосы, где отсутствует антропогенное воздействие, варьирование ее в верхних слоях почвы минимально, что свидетельствует о стабилизации признака. Наибольшей неоднородностью плотность сложения характеризовалась на участке склона 1-3° в слое 0-10 см, а в почвах агроландшафтного контура склона крутизной 3-5° в 0-30 см слое. Оптимальная плотность эродированных черноземов для зерновых культур составляет 1,2 г/см\ Средние данные для слоя 0-10 см находятся

в этом интервале, но диапазон их меняется от 0,95 до 1,28 г/см3 па склоне 1-3° и от 1,07 до 1,30 г/см3 на склоне 3-5°, и лишь в лесополосе почвы имели оптимальную плотность в слое 0-10 см (1,13-1,15 г/см3). В слое 10-20 см плотность почвы во всех вариантах увеличивалась.

Для оценки влияния контурно-мелиоративной организации территории па агрохимические свойства почвы были использованы результаты обследования до внедрения ландшафтной системы земледелия (I тур) и по истечении десятилетнего периода (2 тур). Сравнивались данные по содержанию гумуса, подвижного фосфора, калия и рН.

Содержание гумуса в почвах агр о ландшафтного контура склона 1-3° не изменилось за исследуемый период. На участке склона 3-5° содержание гумуса увеличилось от 5,0% до 5,96 % . Однако, оценка значимости различий проведенная по этому показателю по НСР9;5 показала, что это увеличение не достоверно.

Содержание подвижного фосфора в зернопропашном севообороте составляло в I туре обследования 8,9 мг/100 г почвы. Второй тур обследования показал увеличение его содержания до 10,19 мг/100 г почвы. Однако, эти различия также оказались не достоверными. На участке склона с использованием зериотравяного севооборота содержание подвижного фосфора в первом туре составляло 5,70 мг/100 г почвы, во втором туре 5,88 мг/100 г почвы. В этих условиях содержание фосфора во втором туре было достоверно ниже содержания фосфора на участке склона 1-3°. На основе группировки почв по обеспеченности питательными веществами принятой в агрохимической службе, почвы агролацд-шафтного контура, где использовался зернопропашной севооборот, относятся к повышенно обеспеченным, а почвы, используемые под зерно-травяным севооборотом к среднеобеспеченным.

Содержание подвижного калия в почвах на участке склона 1 -3° составляло в 1 туре обследования 28,05 мг/100 г почвы, во втором туре - 19,69 мг/100 г почвы; в условиях склона 3-5° в I туре обследования -16,82 мг/100 г почвы, во втором туре 10.21 мг/100 г почвы. По результатам оценки значимости различий между средними по критерию НСР, проведенной по данным содержания подвижного калия в слое 0-30 см можно заключить, что в агроландшафтном контуре заЕьятым зернотравя-ным севооборотом произошло достоверное его уменьшение. По обеспеченности подвижным калием почвы в условиях склона 1-3° и в настоящее время и в предыдущее обследование относятся к очень высоко обеспеченным, а почвы участка склона 3-5° в первом туре обследования были высокообеспеченными, во втором туре повышенно обеспечены.

Сравнивая содержание подвижного калия в пахотном горизонте почв двух агроландшафтных контуров, следует отметить, что лучше обеспечены почвы в условиях склона 1-3°.

Важнейшей характеристикой почвы, влияющей на многие ее свойства, является реакция почвенного раствора (рН). При сравнении данного показателя в первом и во втором турах, установлен его рост на рассматриваемых вариантах с 5,63 до 6,74 в почвах участка склона 1-3°, и с 5,14 до 6,76 в почвах в условиях склона 3-5°. Этот рост оказался статистически достоверен.

Продуктивность зернопропащного севооборота без применения удобрений составляла 39,3-44,7 ц/га к.е. Наибольшая продуктивность основной продукции получена в этих условиях у сахарной свеклы (38,5 ц/га к.е.) и кукурузы на зерно (93,1 ц/га к.е.) Применение удобрений повышало продуктивность севооборота до 52,9-58,9 ц/га к.е., а культур до 74,6 и 109,3 ц/га к.е.

Продуктивность зернотравяного севооборота в два раза ниже зернопропащного и составляет без применения удобрений 26,2 ц/га к.е., наиболее продуктивной является озимая пшеница (37,9 ц/га к.е.) и люцерна 1 года использования (32,5 ц/га к.е.). Применение удобрений повышало продуктивность данного севооборота до 33,5 ц/га к.е., культур до 53,4 ц/га к.е.и41,1 ц/га к.е.

Таким образом, одним из наиболее эффективных приемов по-чвоводохранного обустройства агроландшафтов становится контурная организация территории. Линейные рубежи, которые разделяют склоновые агроландшафты, изменяют направление вещественных потоков. Поверхностный сток уменьшается, а в отдельные годы он практически отсутствует. Дифференцированное использование склона позволяет более рационально применять агротехнические мероприятия и уменьшать антропогенную нагрузку на почву. Это в свою очередь приводит к тому, что почва адаптируется к новым условиям, и намечается улучшение ее показателей плодородия. Перспективность системы мониторинга за почвенным плодородием выражается в том, что необходимо контролировать дальнейшие тенденции изменения параметров морфологического, физического и агрохимического состояния почв.

Основные технологические приемы по использованию земель

на склонах

В условиях склонов черноземные почвы при их сельскохозяйственном использовании подвергаются значительным эрозионным разрушениям, приводящим к изменению поверхности ландшафта. Интенсивное земледельческое освоение усугубляет процесс деградации этих почв и нарушает экологическое равновесие. Черноземные почвы в условиях традиционной и ландшафтной системы земледелия по-разному реагируют на антропогенные нагрузки, что отражается на показателях плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур.

При оценке показателей плодородия почв по геоморфологическому профилю отмечается, что почвы плакора и склона крутизной 1-3° по основным физическим свойствам мало отличаются друг от друга и находятся в оптимальных пределах. Почвы, сформированные в условиях склона крутизной 3-5°, заметно отличаются по этим свойствам и выходят за пределы оптимума.

Почвы плакора (6,41 %)исклона 1-3° (5,91%)по содержанию гумуса находятся в оптимальных значениях, почвы склона 3-5° (4,60 %) находятся ближе к критическому состоянию по этому показателю. Содержание подвижного фосфора в почвах плакора и склона не оптимально. Подвижный калий в черноземах па склоне выше, чем на плакоре, где его содержание выше оптимальных значений. Наблюдается высокая способность черноземов восстанавливать равновесный уровень содержания в пахотном слое подвижных форм элементов питания с осени к весне. В результате водной эрозии в условиях склона 1-3° теряется почвы от 6,17 т/га, склона 3-5°

- 17,7 т/га. В пределах геоморфологического профиля на почвах участка склока 3-5° формируется наименьшая продуктивность озимой пшеницы (33,3 ц/га). Для получения урожайности в 43,5 ц/га необходимо внести не менее КбОРбОКбО. В условиях склона 1-3" урожайность 43,0 ц/га была получена без применения удобрений, на плакоре без применения удобрений

- 54,4 ц/га.

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на плодородие почв и повышающих урожайность культур, являются удобрения. Применение их на склонах имеет свои особенности. Неусвоенные элементы питания, вовлекаются в миграционные потоки и выносятся за пределы аг-роландшафтных контуров, попадая в гидрографическую сеть. Систематическое применение удобрений оказывает непосредственное воздействие на содержание гумуса. Отмечается его увеличение при совместном внесении органических и минеральных удобрений, что приводит почвенные режимы в более стабильное состояние. Реакция почвенного раствора при

внесении минеральных удобрений изменяется до слабокислого (5,3). Для чернозема эта величина достаточно критическая. Применение удобрений повышает содержание фосфора (от 9,8 до 12,7 мг/100 г почвы) и калия (от 24,5 до 26,6 мг/100 г почвы). Данные показатели находятся выше оптимальных значений.

Длительное внесение удобрений в дозе ШООР100К50 ежегодно способствовало увеличению урожайности зерна озимой пшеницы до 43,1 ц/га. Для получения 42 п/га необходимо внести не менее И50Р50К50 |гри оплате 1 кг удобрений прибавкой урожая 6 кг. Дальнейшее увеличение доз удобрений было неэффективно.

На современном этапе развития сельскохозяйственного производства необходимо дифференцировать основные элементы системы земледелия в соответствии в уровнем почвенного плодородия и интенсивностью эрозионных процессов. Этим требованиям отвечает контурно-мелиоративная организация территории. Оценивая состояние почвенного плодородия при дифференцированном использовании склона, следует отметить, что за десятилетний период действия данных мероприятий не отмечаются эрозионные процессы. Это в свою очередь приводит состояние почвы к некоторому равновесию, которое выражается в тенденции увеличения гумуса в условиях зернотравяного севооборота. Содержание подвижного фосфора и калия на изучаемом участке не находится в пределах оптимума. Эти элементы активно используются культурами севооборота. Агрегатный состав почв находится в оптимальных значениях. Присутствие в агрегатном составе глыбистых и пылеватых частиц свидетельствует о влиянии сельскохозяйственной техники на почву. Показатели плотности сложения также не находятся в оптимальном интервале. Водопрочность структуры в микрозоне склона 3-5° не оптимальна. В условиях контурЕЮ-мелиоративной организации территории отмечается высокая эффективность удобрений. Полученная прибавка зерна озимой пшеницы достигает до 12,6- 15,5 п/га. Урожайность в 52,6 и 53,4 ц/га получена при достаточно высоких затратах по сравнению с плакором - 54,4 ц/га.

Для снижения себестоимости сельскохозяйственной продукции, выращиваемой на склонах, необходимо искать пути более экономичного использования удобрений на эродированных почвах. Рациональные способы внесения являются главным условием их эффективного применения и охраны окружающей среды от загрязнения. Предложен способ внесения минеральных удобрении, посева озимых зерновых на склоне и устройство для его осуществления. Посев производится одновременно с внесением основной дозы минеральных удобрений в виде вертикальной ленты, размещенной во влагообеспечеином слое почвы.

Рис. 1. Схема внесения удобрений и посева озимых зерновых на склоне А) склон 1°-3° Б) склон 3°-5°

Способ осуществляется комбинированным сошником зернотуковон сеялки, которыГг имеет приоритетное строение. Его действие заключается в том, что после поверхностной обработки, проведенной с целью рыхления почвы и ее выравнивания, выполняют одновременно предпосевную культивацию на глубину I), рядовой посев озимых зерновых с междурядьем Ь,

нарезание щелей высотой Н и внесение в них основного удобрения в виде вертикальной ленты шириной с, расположенной между рядками семян и ниже их на величину Д I», причем, с увеличением угла склона поля а от а1 до а2 возрастают глубина предпосевной культивации Ь и размещение ленты удобрений относительно рядков семян Л 1» (рис.1.). Предложенное устройство позволяет совместить три технологические операции за один проход посевного агрегата: предпосевную культивацию, сев зерновых и внесение основной дозы минеральных удобрений в виде вертикально расположенной ленты на заданную глубину. Использование устройства позволяет снизить риск смыва применяемых удобрений на склоне и устанавливать глубину внесения минеральных удобрений для каждого ноля индивидуально в зависимости от крутизны склона.

В полевом опыте изучали эффективность внесения основного удобрения вразброс н локально с помощью комбинированного сошника на участке склона крутизной 1-3° и 3-5°. Доза удобрения составляла ^ОРбОКбО. Двухлетние исследования показали, что наибольшая прибавка урожайности зерна озимой пшеницы была получена от локального внесения удобрений, как в условиях склона 1-3°, так и на участке склона 3-5°. Применение удобрений с помощью комбинированного сошника позволило получить урожайность соответственно 65,6 ц/га и 58,1 ц/га. Прибавка зерна озимой пшеницы в условиях склона 3-5° на варианте с локальным внесением удобрений составляла 20,8 ц/га при оплате 1 кг удобрений прибавкой зерна 11,5 кг. Внесение минеральных удобрений вразброс позволило получить прибавку зерна озимой пшеницы 10,2 ц/га, при окупаемости 5,6 кг.

Таблица 10.

Урожайность озимой пшеницы на склоне в зависимости от способа внесения удобрений (среднее за 2004-2005 г.г.)

Варианты Склон 1-3" Склон 3 - 5°

Урожайность, и/га Прибавка, ц/гэ Оплата 1кг N Р К прибяв кой урожая, КГ Урожайность, ц/га Прибавка, ц/га Оплата 1 кг ЫРК Прибав кой урожая, кг

Ееэ удобрений 53,9 _ 37.3

НбОРбОКбО вразброс 57,1 3,5 1,9 47,6 10,3 5.6

НбОРбОКбО локально 63.8 12,0 6.6 53.2 20.9 И,5

НСР 95 фактор А - рельеф 2,08 ц/га ; фактор В - удобрения 2,55 ц/га

Таким образом, концепция современного земледелия предполагает экологический подход к сельскохозяйственному производству, а также широкое использование ландшафтных принципов в решении вопросов воспроизводства почвенного плодородия. Система управления плодородием почв имеет своей конечной целью оптимизацию свойств почв и постоянное повышение продуктивности земледелия с минимальными в данных условиях ресурсными издержками

ВЫВОДЫ

1. Современная концепция воспроизводства плодородия эродированных почв в условиях юго-западной лесостепной провинции ЦЧЗ России базируется на контурно-мелиоративной организации территории и почвозащитных технологиях возделываемых культур. При этом необходима большая детализация технологических процессов, позволяющая дифференцировать основные элементы системы земледелия в соответствии с уровнем почвенного плодородия и интенсивностью эрозионных процессов.

2. В пределах геоморфологического профиля в результате трансформации вещественно-энергетических потоков изменяется характер почвенного покрова. Определена закономерность в неоднородности гранулометрического состава почв. Содержание физической глины (< 0,01 мм) по геоморфологическому профилю в 0-30 см слое почвы на плакоре составляет 63,7 %, в условиях склона 1-3° - 60,6 %, на участке склона 3-5° - 51,8%. Наименьшее содержание илистой фракции (< 0,001 мм) в 0-30 см слое отмечается в почвах, сформированных на участке склона 3-5° (29,9 %),

3. Закономерность изменения общих физических свойств почв по геоморфологическому профилю обусловлена их генезисом. Плотность сложения пахотного слоя почв увеличивается от 1,14 г/см1 на плакоре до 1,21 г/см3 на склоне 3-5°, плотность твердой фазы почвы также неоднородна, и наибольшая находится в условиях склона 3-5° (2,74 г/смг). Общая пористость рассматриваемых черноземов колеблется в пределах 60,7-61,1 % и уменьшается с глубиной. Она изменяется в соответствии с показателями плотности твердой фазы и плотности сложения,

4, В агрегатном составе изучаемых почв среди доминирующих выделяется глыбистая (> 10 мм) фракция. В условиях склона её количество составляет 27,3 -28,0 % , па почвах плакора 23,8%. На всех вариантах по содержанию пыли (< 0,25 мм) выделяется верхний горизонт 0-8 см. Среди агрономически ценных фракций максимальное число приходится на фракцию 1-2 мм. Коэффициент структурности в почвах на склоне 3-5°

ниже (1,6), чем в условиях склона 1-3° и плакора (3,2 и 3,3) соответствен но. Выявлено изменение водопрочности структуры в почвах по гсомор фологическому профилю. На плакоре (65,8 %) и на участке склона 1-3' (62,1%) количество водопрочных агрегатов выше, чем в условиях склон; 3-5° (47,6 %). Обнаружена тесная положительная связь между содержани ем гумуса и средневзвешенным диаметром водопрочных агрегатов в верх них горизонтах почв (г = 0,78 - 0,85).

5. Содержание гумуса в пределах геоморфологического профиля из меняется. Наибольшее его содержание в верхнем 0-30 см слое находит ся в почвах, сформированных в условиях плакора (6,4 %), наименьше« на участке склона 3-5° (4,6 %). Между содержанием гумуса и илистым! фракциями существует положительная связь: на почвах плакора г = 0,98 на почвах склона г = 0,73-0,76. Содержание гумуса в данных почвах в зна читсльной мере зависит от гранулометрического состава.

6. По геоморфологическому профилю в изучаемых почвах установ лены изменения агрохимических показателей. Почвы южного склона об ладают более высокой нитрификационпой способностью, чем почвы пла кора. Это приводит к накоплению нитратного азота в отдельные периодь в верхнем 0-30 см слое от 19,7 до 23, 7 мг/кг, па плакоре его количеств« составляет 3,2 мг/кг. Максимальное количество подвижного фосфора I почвах по геоморфологическому профилю содержится на участке скло на 1-3° (11,6 мг/100 г почвы), минимальное в условиях склона 3-5° (3,91 мг/100 г почвы). Наибольшее содержание подвижного калия находите] также в почвах склона 1-3° (26,4 мг/100 г почвы), наименьшее в условия? плакора (11,6 мг/100 г почвы).

7. Микроклимат принимает активное участие в формировании обще! агроэкологической обстановки на склоне и плакоре. Каждый агроланд-шафтный контур имеет свои температурные особенности. В отличие оп плакора разность суммы средних многолетних температур больше 10° I дневное время суток на склоне 1-3° составляет 44,9°С, на склоне 3-5° ■ 74°С. В ночное время в каждой микрозоне выражена сильная вариабельность температурных полей, что приводит к температурной инверсии Геоморфологические условия влияют на запасы продуктивной влаги I агроландшафте. Наибольшее её количество в метровом слое почвы находится на плакоре, наименьшее в условиях склона 3-5°. Склоновая микрозональность влияет на коэффициент увлажнения. В условиях склона 1-Зс он варьирует в зависимости от агрофона от 0,58 до 0,95, на участке склопг 3-5° от 0,41 до 0,64.

8. Запасы доступных элементов питания в агроландшафтах варьируют в зависимости от геоморфологических условий и применения удобрений.

Наибольшие запасы нитратного азота в метровом слое почвы по фазам онтогенеза растений формировались на участке склона 1-3° с применением удобрени и (от 184 до 105 кг/га). Наименьшее количество накапливалось в условиях склона 3-5° без применения удобрений (от 159 до 70 кг/га). Нитратный азот мигрирует в нижнюю часть почвенного профиля на всех изучаемых почвах. Минимальные запасы подвижного фосфора выявлены в условиях склона 3-5° как при внесении удобрений (42 - 75 кг/га), так и без них (42 — 59 кг/га). В результате эрозионных процессов определенное количество фосфора вовлекается в миграционные потоки. На плакоре и склоне 1 -3° данный показатель соответственно выше (53 — 97 кг/га). Запасы подвижного калия в течение периода вегетации на склоне были выше, чем на плакоре. К периоду полной спелости его количество не уменьшалось и оставалось высоким на склоне 1-3° и 3-5° без удобрений 149-150 кг/га, с применением удобрений соответственно 161-162 кг/га, на плакоре 118 кг/га.

9, Основное влияние на продуктивность культур по геоморфологическому профилю оказывают метеорологические и агроэкологические условия. Урожайность озимой пшеницы зависела в большей степени от действия низких температур в зимний период. В результате перезимовки в среднем за четыре года исследований наибольшее количество живых растений озимой пшеницы выявлено на плакоре 257 шг./м2, наименьшее на склоне 1-3° и 3-5° без внесения удобрений 225 — 196 штУм1. Внесение удобрений повышало устойчивость растений к неблагоприятным факторам, количество живых растений увеличивается на 12-16%. Максимальную продуктивность озимая пшеница формировала в условиях плакора 40,4-54,8 ц/га, на склоне 1-3° от 31,1 до 43,9 ц/га. Применение удобрений увеличивает урожайность озимой пшеницы на склоне 1-3° на 3,2 - 6,1 ц/ га, при оплате I кг ИРК прибавкой зерна 1,7-3,3 кг, В условиях склона 3-5° урожайность озимой пшеницы составляла 33,0 - 37,1 ц/га, прибавка от удобрений варьирует от 4,3 до 6,1 ц/га, при оплате 1 кг ЫРК 2,3 - 3,7 кг. Среди сортов озимой пшеницы по урожайности на плакоре выделяются Белгородская 12 и Одесская 267. На склоне продуктивность сортов зависела от условий перезимовки.

10. Урожайность ячменя в большей степени зависела от влагообеспе-чепности и условий минерального питания в каждом агроландшафтном контуре. Выделяется по урожайности участок склона 1-3° (35,6-39,4 ц/га). Но действие удобрений в этих условиях выражено слабо. Для склона 3-5° урожайность ячменя составляет 24,3-27,1 ц/га. Применение удобрений увеличивало прибавку до 2,5-9,0 ц/га, окупаемость составляла от 2,7 до 10 кг. Среди сортов ячменя выделяется на плакоре Приазовский 6 (36,9 ц/га)

и Хаджи бей (35Д ц/га). В условиях склона сортовые особенности ячменя не проявляются.

11. Реакция растений озимой пшеницы на изменение агроэкологиче-ских условий выражается в динамике физиологических показателей вида, В зависимости от геоморфологических условий максимальной высоты растения озимой пшеницы достигали в фазу молочно-восковой спелости на плакоре (90,1 см), минимальной в условиях склона 3-5° без применения удобрений (80,8 см). Площадь флагового листа зависела также от геоморфологических условий. Максимальная площадь формировалась на плакоре у сорта Белгородская 12-206,4 м1 /га. На склоне 1-3° этот показатель в среднем составлял от 163,5 до 166,9 м1/га, на склоне 3-5° от 138,9 до 157,9 и2 /га. Сортовые особенности и действие удобрений на площадь флагового листа в условиях склона не выявлены. Наибольшее количество сухих веществ накапливается на склоне 1-3° с применением удобрений - 105,8 ц/га, па склоне 3-5° без применения удобрений накопление сухих веществ составляет 63,2 ц/га.

12. Длительное сельскохозяйственное использование склоновых земель и систематическое применение удобрений приводит к изменению показателей плодородия. В почвозащитном севообороте за шестнадцатилетний период исследования наблюдается изменение плотности сложения от 1,04 - 1,09 г/см1 до 1,26-1,29 г/см1, увеличивается количество глыбистых фракций (> 10 мм) от 5,7-9,2 % до 15,3-28,5 %, уменьшается содержание агрономически ценных агрегатов от 81,8-86,0 % до 66,9 - 81,9 %. В результате сельскохозяйственного использования в почвах склонового агроландшафта уменьшается число водопрочных агрегатов (> 0,25 мм) от 49,9 -51,4 % до 43,7-43,9 %. Изменение основных физических свойств почвы приводит к увеличению количества недоступной влаги. Количество продуктивной влаги зависело от весенних ее запасов в почве и количества выпавших осадков. Изменение физических свойств почвы происходит в большей степени от проходов сельскохозяйственной техники, применение которой связано с технологией возделывания культур. Влияние удобрений на данные показатели не обнаружено.

13. Длительное применение минеральных удобрений в течение шестнадцатилетнего периода приводит к уменьшению содержания обменного кальция от 32,0-37,4 до 24,9-34,1 мг-экв. на 100 г почвы, магния от 4,8 - 9,2 до 2,8-3,4 мг-экв, на 100 г почвы. Увеличивается гидролитическая кислотность с 1,3 -1,5 до 2,2-4,1 мг-экв. на 100 г почвы. Возделывание культур без удобрений и с применением минеральных удобрений в почвозащитном севообороте уменьшает содержание гумуса в 0-30 см слое почвы от 4,71-4,91 % до 4,52 - 4,43 %. В течение восьми лет с начала

введения почвозащитного севооборота он уменьшается. Затем наступает стабилизация процесса минерализации и в последующие годы его количество не изменяется. Совместное внесение навоза и минеральных удобрений способствовало увеличению содержанию гумуса от 4,53 до 4,79 % на протяжении всего шестнадцатилетнего периода. Применение удобрений повышает содержание элементов питания в почве. Содержание нитратного азота в 0-3Ö см слое достоверно увеличивается в начале вегетации от 8,2мг/кгдо 11,4-12,9 мг/кг, к периоду уборки уменьшается до 4,4-5,0 мг/ кг. В метровом слое почвы под культурами почвозащитного севооборота нитратного азота накапливается к периоду уборки на удобренных вариантах от 182 кг/га в конце первой ротации до 32 кг/га в конце четвертой ротации. При внесении фосфорных удобрений количество подвижного фосфора увеличивается от 9,8 мг/100 г почвы до 12,7-15,7 мг/ЮО г почвы. Повышение обменного калия в почве наблюдается только при совместном внесении навоза и минеральных удобрений.

14. Применение удобрений на склоновых агроландшафтах определяется экономическими и экологическими задачами. Их внесение должно быть умеренным, с учетом эрозионно-аккумулятивных процессов. Для получения 377 ц/га зеленой массы кукурузы на силос требуется вносить удобрения в дозе N120P6QK60 при соблюдении комплекса противоэрозионных мероприятий, для получения 42 ц/га зерна озимой пшеницы требуется внести не менее N50 Р50 К50, а для получения 35,3 ц/га зерна ячменя необходимо внести не менее N60P603K30. В почвозащитном севообороте самой оптимальной следует признать минеральную систему удобрений N35P35K35, иа которой отмечена самая высокая оплата 1 KrNPK прибавкой продукции 9,1 кг и высокий коэффициент энергетической эффективности 4,32.

15. Сокращению процессов водной эрозии в склоновых агроландшафтах способствует контурно-мелиоративная организация территории. По истечении десятилетнего использования ландшафтной системы земледелия в почвах исследуемой территории выявлены процессы глееобразования, что связано с изменением водного режима на участке. Основные физические свойства почв - плотность сложения и структура далеки от оптимальных значений. На склоне 1-3° почва более уплотнена, в условиях склона крутизной 3-5° водоустойчивость агрегатов снижается. В почвах в верхнем 0-30 см слое происходит увеличение глыбистых фракций независимо от использования. В условиях контурно-мелиоративной организации территории при дифференцированном использовании склона происходит изменение агрохимических показателей. За десятилетний период появилась тенденция к увеличению содержания гумуса и фосфора, однако содержа-

ние калия на склоне 3-5° достоверно уменьшается, происходит подще-лачивание почвенного раствора

16. Наибольшая урожайность основной культуры почвозащитного севооборота — озимой пшеницы была получена в условиях контурно-мелиоративной организации территории и составляла при внесении К95Р70К70 - 52,6-53,4 ц/га. Однако эта величина оказалась ниже урожайности, полученной на плакоре без применения удобрений - 54,4 ц/га. Для снижения себестоимости сельскохозяйственной продукции, необходимо применять удобрения с учетом экологических и ландшафтных условии склона. Предложенный способ внесения минеральных удобрений и посева озимых зерновых культур на склоне и устройства для его осуществления позволит совместить три технологические операции за один проход посевного агрегата. Использование устройства позволит снизить риск смыва применяемых удобрений и устанавливать глубину внесения минеральных удобрений для каждого агроландшафтного участка индивидуально в зависимости от крутизны склона. Это позволит сократить проходы сельскохозяйственной техники при выполнении технологических операций в три раза и уменьшить нагрузку на почву, снижая при этом затраты на производство зерна.

Предложения производству

Для агроландшафтов юго-западной лесостепной провинции ЦЧЗ с умеренными и сильными проявлениями водной эрозии основу защиты почв составляет контурно-мелиоративная организация территории. В каждом агроландшафтном контуре рекомендуется размещать зерновые культуры, учитывая их сортовые особенности и условия перезимовки. Внесение удобрений на склоне должно проводиться локально в оптимальных для каждой культуры дозах, в зависимости от эрозионно-аккумулятивпых процессов. Рекомендуется проводить предпосевную культивацию, поссв и внесение удобрений за одну технологическую операцию, чтобы снизить нагрузку на почву.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Явтушенко В.Е., Шептухова Л.Г. (Смирнова) Влияние механического уплотнения на свойства чернозема выщелоченного, эффективность удобрений и урожайность ячменя. // Агрохимия. - 1992. - № 8. - С. 70-75.

2. Шептухова Л.П.(Смирнова), Рыпдыч Л.П. Влияние минеральных удобрений на агрохимические свойства чернозема выщелоченного

смытого в зависимости от обработки //Бюлл. ВИУА, М.: 1998. -№111.-С. 37-38.

3. Шептухова Л.Г. (Смирнова) Изменение плотности сложения чернозема выщелоченного смытого в процессе сельскохозяйственного использования //Антропогенная деградация почвенного покрова и меры по ее предупреждению. - Всеросс. Конфер.- М,: Тез докл.-I998.-T. 1.-С.145.

4. Лукин C.B., Солдат И.Е., Шептухова Л.Г. (Смирнова) Накопление тяжелых металлов в кукурузе и кормовой свекле в зависимости от уровня загрязнения почвы //Кукуруза и сорго.- 1999,- Ks 2,- С. 2-3.

5. Лукин C.B., Солдат И.Е., Нетребенко H.H., Шептухова Л.Г. (Смирнова) Влияние уровня загрязнения почвы тяжелыми металлами на их накопление в зерновых культурах. //Зерновые культуры. - 1999. - НзЗ - С. 25-28.

6. Шептухова Л.Г. (Смирнова), Пелехоце Е.А., Новых Л.Л., Влияние почвозащитного зернотравяного севооборота иа основные физические свойства //Экология ЦЧО РФ.- 2000.- №2,- С. 140-145.

7. Лукин C.B., Солдат И.Е., Шептухова Л.Г. (Смирнова), Нетребенко H.H. Использование склоновых земель в условиях ландшафтного земледслия,//3емледелие. - 2000, - № 5. - С. 17-18.

8. Шептухова Л.Г. (Смирнова), Придачина Л.Н. Влияние удобрений на элементы эффективного плодородия чернозема выщелоченного смытого //Бюлл. ВИУА. - М.: 2001.- №115.- С.86.

9. Шептухова Л.Г. (Смирнова), Придачина Л.Н. Изменение содержания гумуса чернозема выщелоченного смытого тяжело су глинистого в процессе сельскохозяйственного использования //Системы воспроизводства плодородия почв в ландшафтном земледелии./ Докл. Всеросс. Конфер. - Белгород.- 2001.- С. 239-242.

10. Пелехоце Е.А., Шептухова Л.Г. (Смирнова), Новых Л.Л. Физическое состояние почвы в ландшафтной системе земледелия //Системы воспроизводства плодородия почв в ландшафтном земледелии./ Сб. докл. Всеросс. конференц..- Белгород.- 2001.- С. 169-171.

11. Шептухова Л.Г. (Смирнова), Придачина Л.Н, Агроэкологические основы использования эродированных почв Белгородской области //Экология ЦЧО РФ.- 2001,-№3,- С.79-81.

] 2. Шептухова Л.Г. (Смирнова), Придачина Л.Н. Экологические проблемы чернозема выщелоченного смытого в почвозащитном севообороте. // Агрохимический вестник. - 2002,- № 5. - С. 17-22.

13. Шептухова Л.Г. (Смирнова), Придачина Л.Н, Продуктивность почвозащитного севооборота при систематическом внесении удо-

брений на смытом черноземе //Белгородский агромир.-2002.-№3,-С. 19-22.

14. Шептухова Л.Г. (Смирнова), Придачина Л.Н. Изменение показателей плодородия чернозема выщелоченного смытого в почвозащитном севообороте //Теория и практика использования агрохимических средств в современном земледелии ЦЧО./Докл. Всеросс. Конференц. - Белгород.: Крестьянское дело.- 2002.- С.215-228.

15. Шептухова Л.Г. (Смирнова), Тютюнов С.И., Новых ЛЛ. Изменение физических свойств смытых черноземов в разных агроэкологнче-ских условиях //Модели и технологии оптимизации земледелия/ Сб. докл. Международно-практической конференц. - Курск: ВНИ-ИЗиЗПЭ.- 2003.-203-205.

16. Шептухова Л.Г. (Смирнова), Тютюнов С.И., Новых Л.Л. Влияние разных агроэкологических условий на агрохимические свойства смытых черноземов // Модели и технологии оптимизации земледелия/ Сб. докл. Международно-практической конференц, - Курск: ВНИИЗиЗПЭ,-2003. - 185-188.

17. Кононенко Л.А., Шептухова Л.Г (Смирнова), Нецветаев В.П. Приемы интенсификации фотосинтетичсской деятельности озимой пшеницы// Модели и технологии оптимизации земледелия/ Сб. докл. Международно-практической конференц. - Курск: ВНИИ-ЗиЗПЭ.- 2003. - С.354- 357.

18. Цыгуткин A.C., Смирнова Л.Г. Сохранение плодородия почв - важнейший фактор стабилизации агропромышленного производства // Земледелие. - 2004.- Кя5. С.47-48

19. Тютюнов СЛ., Шептухова Л.Г. Современные подходы к повышению эффективности растениеводства в адаптивно-ландшафтном зем леделии.//Белгородекий агромир,- 2004.- №L- С.8-9.

20. Смирнова Л.Г., Тютюнов С.И. Влияние элементов почвозащитного земледелия на плотность сложения эродированных черноземов.// Черноземы Центральной России: генезис, география и эволюция./ Докл. Междунар. научно-практич. Конференц,- Воронеж.- 2004,-С.480-485.

21. Смирнова Л.Г., Скурятин Н.Ф., Новицкий A.C. Особенности возделывания озимой пшеницы в условиях склона разной крутизны. //Машинные технологии производства продукции в системе точного земледелия.- М.: ВИМ,- 2004,- С.386-390.

22. Кононенко Л.А., Ситолеико A.C., Смирнова Л.Г., Пак Д.Н, Параметры адаптивных свойств озимой пшеницы по содержанию ка-ротиноидов в зерне //Научные и практические основы сохране-

ния плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения в адаптивно-ландшафтном земледелии. - Белгород: Крестьянское дело.- 2004.- С.180-185.

23. СмирноваЛ.Г, Новых Л.Л. Влияние ландшафтного земледелия на структурно-агрегатный состав эродированных черноземов Н Научные и практические основы сохранения плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения в адаптивно-ландшафтном земледелии. - Белгород: Крестьянское дело.- 2004,- С, 246-250.

24. Скурятин Н.Ф., Новицкий А.С., Смирнова Л.Г. Комбинированный сошник зернотуковой сеялки //Информационный листок ЦНТИ.-№7-024-04,- Белгород.- 2004.- 3 с.

25. Смирнова Л.Г. Плотность сложения почв на склонах при разной антропогенной нагрузке //Аграрная наука. -2005. - №6, - С. 16-17.

26. Смирнова Л.Г., Новых Л.Л, Агрохимические свойства почв на склоне в условиях контурно-мелиоративной организации территории, //Земледелие. - 2005, -№2. - С. 12-13.

27. СмирноваЛ.Г., Скурятин Н.Ф., Новицкий А.С. Возделывание озимой пшеницы в разных агроэкологических условиях //Достижения науки и техники АПК. - 2005. - №3. - С. 11-13.

28. Смирнова Л.Г. Влагообеспеченность почв на разных элементах рельефа под посевами озимой пшеницы //Достижения науки и техники АПК. - 2005. - №4.- С. 17-18.

29. Смирнова Л.Г. Влияние ландшафтной системы земледелия на элементы эффективного плодородия черноземов в эрозионном рельефе //Двенадцатое пленарное межвуз. совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. - Доклады и сообщения,- Ульяновск 13-15 октября 2005,- Ульяновск. - 2005.- С.262-263.

30. Нецветаев В.П., Петренко А., Коптева Е., Смирнова Л.Г, Сорт озимой мягкой пшеницы Фея.- Заявка № 41860/955373 от 17.10.2004 г.

31. Нецветаев В.П., Петренко А., Коптева Е,, Смирнова Л.Г, Рыбалко А.И. Сорт озимой мягкой пшеницы Богданка, - Заявка 41859/9553372 от 17.10.2004 г.

32. Смирнова Л.Г., Кухарук Н.С. Методические рекомендации к полевой практике по почвоведению. - Белгород.: БелГУ.- 2006,-40 с.

33. Смирнова Л.Г., Новых Л.Л. Изменение морфологических признаков в почвах на склоне в условиях контурно-мелиоративной организации территории. //Инновационно-технологические основы развития земледелия. /Сб. докл. Всеросс. Научио-ирактич, конфе-

ренции ВНИИЗиЗПЭ г. Курск, 19-21 сентября 2006 года. - Курск: ВНИИЗиЗПЭ 2006,- С. 395-399.

34. Смирнова Л.Г., Тютюнов С.И., Скурятнн Н.Ф., Новицкий Л.С. Особенности внесения минеральных удобрений при посеве озимой пшеницы в условиях эрозионных ландшафтов. //Инновационно-технологические основы развития земледелия. /Сб. докл. Всеросс. Научно-практич. конференции ВНИИЗиЗПЭ г.Курск, 19-21 сентября 2006 года. - Курск: ВНИИЗиЗПЭ,- 2006.- С. 522-525.

35. Лисецкий Ф.Н., Марциневская Л.В., Смирнова Л.Г., Чеггелев O.A., Шайдурова А.Г. Противоэрозионная и агроэкологическая эффективность адаптивно-ландшафтной системы земледелия, // Инновационно-технологические основы развития земледелия. / Сб. докл. Всеросс. Научно-практич. конференции ВНИИЗиЗПЭ г.Курск, 19-21 сентября 2006 года. - Курск.: ВНИИЗиЗПЭ.- 2006,-C.484-4S9.

36. Лисецкий Ф.Н., Смирнова Л.Г., Шайдурова А.Г. Охрана почв при внедрении эколого-ландшафтной системы земледелия. //Starea actual ä, problemele utilizärii protejärii sjlurilor. Lucrärile conferintei §tiintifico - practice. Chi$inäu, Moldova 7-8 septembrie 2006. - S. 115117,

37. Смирнова Л.Г., Тютюнов С.И., Скурятин Н.Ф., Новицкий A.C. Способ внесения минеральных удобрений и посева зерновых на склоне и устройство для его осуществления //RU БИПМ №7, 10.03.2006, с. 433. Патент RU (11) 2271090 (13) С1.

38. Смирнова Л.Г., Нецветаев В.П., Погодаева Н,Г., Скрипник Т.Е. Способ оценки зимостойкости сортов озимых зерновых в разных агроэкологическнх условиях // RU БИПМ №11 20.04.2006, с. 177 Патент RU (11) 2273983 (13) С1.

39. Смирнова Л.Г. Эффективность применения удобрений под озимую пшеницу на черноземе выщелоченном смытом // Агрохимия, - 2006, - X« 1, - С. 41-48,

40. Смирнова Л.Г., Новых Л.Л., Пелехоце Е.И. Различие физических свойств черноземов на склоне в ландшафтной системе земледелия // Почвоведение. - 2006. - №3.- С. 311-316.

41. Смирнова Л.Г. Производство кукурузы на силос при многолетнем внесении удобрений в почвозащитном севообороте //Агрохимический вестник. - 2006. - №5.- С, 26-28.

42. Смирнова Л.Г. Влияние удобрений на урожайность озимой пшеницы на черноземе выщелоченном эродированном //Зерновое хозяйство. - 2006. - №4. - С. 23-24.

43. Смирнова Л,Г. Влияние удобрений на урожайность кукурузы на силос в почвозащитном севообороте. //Кукуруза и сорго - 2006,-№1. - С. 2-4.

44. Смирнова Л.Г., Соловьев А.Б. Экономика, организация и основы технологии сельскохозяйственного производства.// Учебное пособие. Курс лекций. - Белгород.: БелГУ.- 2007. -232 с.

Работа по изданию выполнена в типографии фирмы Графика

Лицензия на издательскую деятельность

Лицензия на полиграфическую деятельность

Подписано в печать: 13.06.07 Формат 60x84/16 заказ № 3697

Усл. печ. л. 2,0 Тираж 100 экз.

308000, г. Белгород, ул. Мичурина 56, оф. 130, тел. 26-48-57