Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агроэкологическая эффективность защиты почв от водной эрозии в Центральном Нечерноземье

ВАК РФ 06.01.15, Агроэкология

Автореферат диссертации по теме "Агроэкологическая эффективность защиты почв от водной эрозии в Центральном Нечерноземье"



На правах рукописи

ЧЕБАНЕНКО

Светлана Ивановна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ВОДНОЙ ЭРОЗИИ В ЦЕНТРАЛЬНОМ НЕЧЕРНОЗЕМЬЕ

Специальность 06.01.15 - Агроэкология

Авторефер ат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 1998

' '—Работа выполнена на кафедре агроэкологии и безопасности жизнедеятельности в Московской сельскохозяйственной академии имени

Тимирязева

U

Научные руководители — доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В .А. Черников.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.ЕЛвтушенко, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент О.А.Раскутин.

Ведущее предприятие — Почвенный институт имени В В Докучаева

Защита состоится^1999 года в О часов на заседании диссертационного совета К 120 35 06 в Московской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева по адресу 127 550 Москва, ул Тимирязевская, 49, Ученый совет МСХА

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА. - -«еферат разослан

1998 г.

-i: секретарь ,_„ссртационного совета — кандидат биологических наук

Л.В.Мосина

Общая характеристика работы

Актуальность научной проблемы. Создание экологически безопасного сельскохозяйственного производства — общепланетная проблема. Это определяется тем, что антропогенное воздействие на почвы, водные ресурсы, окружающую среду в большинстве стран мира превышает допустимые нормы. . ■!..-.

Эрозия почв в последние годы стала одним из основных факторов сдерживающих повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Приостановить ее разрушительное действие и вернуть утраченное плодородие почв-одна из главнейших задач науки и практики. .

В существующих зональных системах земледелия наименее разработанным звеном оказались почвозащитная, природоохранная направленность обработки почвы, вопросы борьбы по снижению поверхностного стока и смыва почвы, потери гумуса и элементов питания растений, оптимизация агрофизических, биологических, агрохимических, экологических свойств и фитосанитарного состояния склоновых земель. Вместе с тем, как с экологической, так и с хозяйственно-экономической точек зрения значительно целесообразнее предупреждение неблагоприятных изменений почвенного покрова, чем выполнение дорогостоящих работ по его восстановлению или воссозданию утраченных свойств, ответственных за плодородие.

Задачи исследований. В данной работе сделана попытка выявить роль разноглубинных обработок в соответствии с условиями агроландшафта, биологическими требованиямй культур, их отзывчивостью на глубину обработки и противоэрозионную устойчивость создаваемого пахотного слоя.

Основное внимание сосредоточено на изменениях свойств среднеэро-дированной дерново-подзолистой почвы различной крутизны, исследовании поверхностного стока талых вод и выноса химических элементов с ним, смыва почвы, внутрипочвенного горизонтального стока, которые произошли в результате пятилетнего применения разноглубинных (поверхностной, плоскорезной, щелевания, чизелевания) почвозащитных обработок и их сочетаний, перцвдшюоиого нэроспюрмнм и внесения минет Центральная

ральных удобрений.

НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сельскохоз. академии

Научная новизна. С переходом на разработку адаптивно-ландшафтных систем земледелия, применение разноглубинных (вспашки, щелева-ния, поверхностной и их сочетания) почвозащитных обработок поперек склона среднеэродированных дерново-подзолистых почв при внесении рекомендуемых доз минеральных удобрений и извести является наиболее рациональным способом защиты почв от водной эрозии в условиях Центрального Нечерноземья

Практическая значимость работы. На основании результатов исследований рекомендованы и используются при построении систем обработки почвы для эрозионных ландшафтов принципы разноглубинности, ми-нимализации, почвозащитной целесообразности и экологической адаптивности Результаты исследований могут быть использованы при разработке новых технологий возделывания полевых культур в почвозащитном земледелии

Апробация работы. Результаты исследований доложены на научных конференциях МСХА в 1997, 1998 годах Основные положения диссертации изложены в Я научных статьях

Структура и объем диссертации. Работа изложена на /^¡страницах машинописного текста, содержит 2. таблиц, рисунка, состоит из введе-

ния, семи глав, выводов. Список использованной литературы включает

наименований, из них 77 на иностранных языках

Условия и методика исследований. Стационарный полевой опыт по изучению и разработке научных основ и практических приемов совершенствования защиты почв от эрозии с учетом экологических условий был заложен в производственных условиях осенью 1980 года, на площади 6 га на конаковском поле учебно- опытного хозяйства МСХА "Михайловское" в Подольском районе Московской области, а в 1989 году модернизирован по схеме А Система обработки 1 Вспашка, вспашка + щелевание, плоскорезная + щелевание, плоскорезная + чтоелевание, поверхностная + щелевание, поверхностная, Б Крутизна склона 4°, 8°

Для противоэрозионной эффективности вспашки поперек склона, сочетаний вспашки со щелеванием, плоскорезной со щелеванием, плоскорезной с чизелеванием, поверхностной со щелеванием и поверхностной

была разработана система основной обработки почвы, включающая предпосевную обработку почвы под изучаемые культуры, за исключением многолетних трав, тяжелыми дисковыми боронами (ЛДГ- 7), культивацию и обработку РВК-3,6 на глубину заделки семян.

На вариантах вспашки с щелеванием и поверхностной со щелеванием нарезание щелей проводили при устойчивом промерзании почвы на глубину 3...5 см. На вариантах плоскорезной обработки в сочетании со щелеванием и чизелеванием основную обработку почвы проводили в оптимальные агротехнические сроки агрегатом ПЩН-2,5. Для усиления про-тивоэрозионной эффективности поверхностной обработки после 1 укоса многолетних трав 2-го года пользования применяли чизелевание на глубину 38...40 см плугом ПЧ-4,5 М. Для повышения почвозащитной способности изучаемых противоэрозионных обработок почвы и более эффективного использования пожнивных остатков, в 1990 и 1991 гг.. дополнительно применяли мульчирование измельченной соломой поверхности почвы.

Почвенный покров в верхней части склона в основном представлен дерново-слабо- и среднеподзолистыми, среднесуглинистыми слабосмы-тыми почвами, у которых смыт частично гумусовый горизонт А, средняя часть склона представлена среднеподзолистыми почвами (смыт больше половины гумусовый горизонт А[ и частично подзолистый А2). Нижняя часть склона представлена преимущественно намытыми дерново-подзолистыми почвами тяжелого гранулометрического состава (иловато-пыли-ватые суглинки, подстилаемые мореной).

Система удобрений рассчитана, с учетом агрохимической характеристики пахотного слоя, на положительный баланс питательных элементов. Исходная агрохимическая характеристика пахотного слоя следующая: С— 0,93%, N-0,08%, запасы гумуса-93 т/га, рН-6,0, гидролитическая кислотность около 2,5 мэкв, сумма поглощенных оснований-20,4 мэкв, Р2<1>5-16,5 мг, К20-10,2 мг на 100 г почвы.

Исследования проводили во второй период стационарного полевого опыта (1990...1995 гг.) третьей ротации изучаемого севооборота.

Полевые наблюдения за ростом и развитием культур и лабораторные анализы проводили в соответствии с методиками, принятыми в научно-

исследовательских учреждениях Образцы почвы отбирали в 10 точках каждой делянки трех полевых повторений Количество параллельных поверхностей - 2 Почвенные образцы анализировали в агрохимических и микробиологических лабораториях МСХА, ВИУА, ВНИИСХМБ, ВНИПТИОУ

1 Определение снегонакопления и запасов воды в снеге проводили объемно-весовым методом по частям склона 2 Определение промерзания и оттаивания почвы - мерзломером Данилина. 3 Учет талых вод в период таяния снега с 6 00 до 24 00 - с помощью стационарных водосливов с углом выреза 90° При этом учитывали расход воды и отбирали пробы на мутность в литровые полиэтиленовые бутылки 4 Смыв почвы со стоковых площадок определяли двумя методами по мутности воды и по объему водороин 5 Учет внутрипочвенного стока по слоям 0 20 и О 50 см проводили на водобалансовых площадках, заложенных по схеме опыта 6 Определение водопроницаемости почвы в период вегетации культур»- методом трубок 7 Плотность почвы (г/см3) определяли объемно-весовым методом Образцы отбирали по слоям 0 10, 10 20, 20 30, 30 . 40 см 8 Плотность твердой фазы почвы (г/см5> - пикнометрическим методом 9 Агрегатный состав почвы определяли просеиванием 0,5 кг воздушно сухой почвы через набор сит (по Н И Саввину) Коэффициент структурности находили как отношение массы комков диаметром более 0,25 мм и менее 10 мм к массе остальных фракций 10 Водопрочность агрегатов (%)-методом качания сит по И М Бакшееву 11 Твердость почвы (кг/смг)-с помощью твердомера конструкции ВИСХОМа по слоям 0 10,10 20,20 30 см 12 Агрохимические показатели определяли по ОСТ - 4640 - 76, ОСТ -4652- 76 "Методы агрохимических анализов почв - М , 1977 " 13 Содержание химических элементов в жидком стоке определяли на пламенном фотометре 14 Густоту всходов (шт/м2> - подсчетом растений на 0,25 м: в фазу полных всходов 15 Фенологические наблюдения вели по методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур 16 Урожай учитывали сплошным методом Урожай зерна озимой пшеницы, овса и ячменя приводили к 14% влажности, чистоту к 100% Результаты обрабатывали методом дисперсионного анализа для многофакторных

опытов (Доспехов Б.А., 1985). 18. Гумус определяли по Тюрину в модификации Симакова; групповой состав гумуса-ускоренным методом Кононовой и Бельчиковой; гуминовые кислоты свободные и связанные с подвижными формами полутораокисей — методом Панковой; общий азот-по Кьельдалю.

Эффективность противоэрозионных обработок в регулировании поверхностного стока талых вод при неблагоприятных климатических условиях осеннего и зимнего периодов.

В годы исследований (1990...1995) основное влияние на формирование поверхностного стока талых вод оказали температура воздуха и осадки, изменения которых нарушали всю цепь взаимосвязей факторов стока, их количественные характеристики.

Зимние периоды 1991...1995 пг. характеризовались как неустойчивые, с частыми положительными температурами и оттепелями, что приводило к формированию промежуточного поверхностного стока талых вод. Он был однако, непродолжительным (1...2 суток) и не представлял угрозы плодородию почвы, так как талая вода не содержала смытых частиц. В среднем, за годы исследований температура воздуха зимних периодов была на 5...6° С выше, а количество осадков на 35...40 мм ниже нормы.

В 1991 г на плоскорезных обработках в сочетании с щелеванием и чи-зелеванием наблюдался максимальный сток талых вод. На склонах крутизной 4° и 8° он составил соответственно 14,1 и 13,6 мм, 21,7 и 21,1 мм. Потери почвы на этих вариантах также были одними из самых заметных и составили на склоне крутизной 4° 2,08 и 1,94 т/га, на склоне крутизной 8° 2,94 и 3,13 т/га. Из изучаемых вариантов только щелевание почвы по поверхностной обработке и вспашке позволяло сохранить сравнительно оптимальную водопроницаемость, где сток талых вод снизился в среднем на 4...6 мм, а потери почвы на 0,3—0,5 т/га.

При возделывании в опыте (1993... 1995 гг.) многолетних трав и озимой пшеницы процессы эрозии протекали менее интенсивно, однако добиться агротехническими приемами существенного снижения потерь снеговой

воды также не удалось Напротив, коэффициент стока за период исследований увеличился в 1,6 раза

Таким образом, многолетние наблюдения показали, что в сложившихся неблагоприятных климатических условиях осенних и зимних периодов, применение различных противоэрозионных обработок и их сочетаний в почвозащитном севообороте не способствовало заметному снижению потерь талой воды на сток Средняя его вечичина составила на склоне крутизной 4 - 8,7 мм, на склоне крутизной мм Определенное положительное влияние на сокращение стока оказало щетевание при поверхностной обработке и вспашке, особенно по зяблевому фо1гу при промерза нии почвы на глубину 3 5 см По другим вариантам разница между склонами 4° и 8° была не существенной

В заключение следует отметить, что климат является внешним независимым фактором формирования стока талых вод Управлять им сложно Поэтому, учитывая конкретные условия, необходимо совершенствовать существующие системы почвозащитной обработки, при строгой дифференциации их использования в агроландшафтном земледелии

Влияние противоэрозионных обработок, крутизны склона и возделываемых культур на агрофизические свойства почвы, характер формирования снежного покрова, поверхностного стока и смыва почвы.

Характер формирования снежного покрова. В годы исследований нами установлено, что на снегонакопление существенное влияние оказали метеорологические условия Количество выпавших осадков в виде снега было почти на 40 мм ниже среднемноголетних данных Причем их распределение по времени было неравномерным

Результаты исследований показали, что крутизна изучаемых склонов (4° и 8°) не оказала заметного влияния на высоту снежного покрова и запасы воды в снеге В среднем за пять лет исследований отмечено на склоне крутизной 8° несущественное снижение высоты снежного покрова и запасов воды в снеге По изучаемым склонам наблюдалась тенденция увеличе

ния высоты снежного покрова и запасов воды в снеге в варианте плоскорезной обработки с чизелеванием.

Поверхностный и внутрипочвенный сток талых вод и смыв почвы. Варианты обработки по разному влияли на глубину промерзания почвы. Наиболее значительное промерзание при отвальной вспашке со щелевани-ем, было связано с большим увлажнением почвы этих вариантов при выпадении осадков в осенний период (табл. 1). Наиболее слабое отмечено на делянках поверхностной обработки и ее сочетании со щелеванием. Различия в показателях между этими обработками сохранялось как на склоне крутизной 4°, так и на склоне 8°. Почва на склоне крутизной 8° промерзала на 6...7 см глубже, чем на склоне крутизной 4°. Закономерности в промерзании почвы, отмеченные в начале зимнего периода, сохранялись до начала снеготаяния.

Таблица 1

Влияние противоэрозионных обработок на сток талых вод и смыв _ почвы, в среднем за 1991...1995 гг.___

Вариант обработки Промерзание почвы к началу стока, см Запасы воды в снеге и осадки, мм Сток, мм Коэффициент стока Смыв почвы, т/га

Крутизна склона — 4"

Вспашка 34 49,7 7,2 0,14 0,40

Вспашка + ще-левание 35 49,9 9,0 0,18 0,27

Плоскорезная + щелевание 33 50,9 10,4 0,20 0,42

Плоскорезная + чизелевание 30 51,1 8,3 0,16 0,39

Поверхностная + щелевание 30 50,6 7,0 0,14 0,30

Поверхностная 29 50,5 10,2 0,20 0,39

Крутизна склона - 8°

Вспашка 40 46,1 20,7 0,45 0,64

Вспашка + щелевание 41 46,1 17,3 0,38 0,53

Плоскорезная + щелевание 40 47,5 20,7 0,44 0,67

Плоскорезная + чизелевание 37 47,7 20,6 0,43 0,69

Поверхностная + щелевание 36 46,7 18,7 0,40 0,60

Поверхностная 35 46,7 20,8 0,45 0,74

В условиях опытов 1991 1995 гг оттаивание почвы наиболее интенсивно происходило посче полного схода снега Наиболее быстрыми темпами (до 3 см в сутки) оттаивание происходило на вспашке и вспашке со щелеванием, более медленно (до 1,5 см в сутки) на плоскорезной со щете-ванием и плоскорезной с чизетеванием Особенно медленно оттаивала почва между проходами рабочих органов агрегата на вариантах под измельченной соломой Влияние крутизны склона также было заметным оттаивание почвы на склоне крутизной 4° было на 4 дня раньше, чем на склоне крутизной 8°

В среднем, за годы исследований по изучаемым вариантам обработок наиболее интенсивно происходили эрозионные процессы на склоне крутизной 8°, где поверхностный сток талых вод и смыв почвы был соответственно в 2,3 и 1,8 раза выше, аналогичных показателей склона в 4° Чизе-левание зяби, проведенное при устойчивом промерзании почвы на 3 5 см на вспашке и поверхностной обработке, по сравнению с другими обработками, было более эффективным сток талых вод уменьшился в 1,1 1,4 раза, а смыв почвы в 1,2 раза

Заметный сток талых вод на склоне крутизной 8° отмечен на плоско резной обработке со щелеванием и чизелеванием Это объясняется тем, что во время зимних оттепетей мульчированная поверхность почвы при таянни снега увлажнялась сильнее, в сравнении с другими обработками

Следовательно, по степени увеличения почвозащитной эффективности изучаемые противоэрозионные обработки почвы, в зависимости от величины потерь смытой почвы с поверхностным стоком талых вод располагаются в следующей последовательности поверхностная - плоскорезная с чизелеванием - плоскорезная со щелеванием - вспашка - поверхностная с щелеванием -вспашка со щелеванием

Одним из основных показателей степени развития эрозионных процес сов - мутность стоковой воды На содержание мелкозема в стоке талых вод влияют скорость водного потока, глубина оттаивания почвы в период стока, наличие растительных остатков и другие факторы Наибольшая мутность поверхностных вод за время стока была на плоскорезной обработке со щелеванием, увечичиваясь после оттаивания почвы до 0,34 г'л

Близкие по значению показатели мутности имела стекающая вода на варианте плоскорезной обработки с чизелеванием. Таяние снега и льда, а также оттаивание поверхности почвы со стерней, при незначительном слое измельченной соломы, происходило на этих обработках с большей интенсивностью, чем на других вариантах. Почва вокруг стерни находилась в состоянии текучести, а большая энергия стекающей по ледяной поверхности талой воды смывала оттаявшую почву. -

В начальный период стока талых вод при мерзлой почве изучаемые противоэрозионные обработки существенно не влияли на мутность водного потока, который в основном определялся интенсивностью стока. С увеличением глубины оттаивания до 2...3 см, которое происходило в среднем за 3...4 суток после начала стока, увеличивается и мутность стекающей воды, причем прослеживается некоторая взаимосвязь этого показателя с технологией противоэрозионных обработок. Стерневой фон (плоскорезная обработка) и гребнистость влияли на интенсивность оттаивания поверхности почвы и мутность формирующегося поверхностного стока, а, следовательно, и на степень развития водной эрозии.

Важное место в системе регулирования стока талых вод на склоновых землях принадлежит внутрипочвенному горизонтальному стоку. Перераспределение части стока талых вод с поверхности почвы в нижележащие горизонты при определенных условиях положительно влияли на интенсивность разрушения почвы стекающими водами. Удельный вес внутри-почвенного горизонтального стока колеблется в широких пределах - от О до 65 % от общего стока.

В результате исследований, проведенных методом стационарных во-добалансовых площадок в 1990 году, при возделывании озимой пшеницы, наибольший внутрипочвенный сток отмечен на поверхностной обработке почвы склона крутизной 8°. ;

Это объясняется тем, что для усиления почвозащитной эффективности поверхностной обработки было проведено чизелевание на глубину 38...40 см в системе основной обработки почвы под озимую пшеницу, что резко увеличивало ее водопроницаемость. Показатели интенсивности внутри-почвенного стока в вариантах вспашки со щелеванием были близки по

значению и составили 2,7 и 2,8 мм Заметно влияла на интенсивность внутрипочвенного стока и крутизна склона при склоне в 4° он отсутствовал, а на склоне 8° колебался от 0,2 до 3,1 мм

Внутрипочвенный сток на изучаемых вариантах обработки почвы склона крутизной 8° был, в среднем, в 3,2 раза выше, чем с аналогичными обработками на склоне 4° Необходимо отметить, что наиболее интенсивно внутрипочвенный горизонтальный сток проходил на глубине 0 50 см (90,7 % от общего объема) при незначительном его формировании на глубине 0 20 см

Вынос химических элементов. На смыв питатетьиых веществ в годы исследований по-разному влияли условия формирования стока Сложные предзимние периоды, малоснежные зимы, чередование продолжительных оттепелей с низкими температурами, формирование промежуточных стоков заметно влияли на величину потерь элементов питания с поверхностным стоком, что затрудняло выявление зависимости этих потерь от изучаемых факторов

Сложившиеся условия формирования стока в период 1990 1992 гг влияли, прежде всего, на величину смыва нитратного и аммиачного азота Они составили в зависимости от вида обработки и крутизны склона от 0,17 до 0,76 кг/га (табл 2)

С увеличением крутизны склона с 4° до 8° резко возрастают потери химических элементов с поверхностным стоком талых вод При этом наблюдается преобладание кальция в поверхностно стекаемых водах и незначительное вымывание фосфора Магний вымывается водой из почвы в меньшей степени, чем кальций В поверхностном стоке потери его на склоне крутизной 4° были в 1,5 раза ниже Повышенное содержание в стоковых водах гидрокарбоната, сульфатного хлориона объясняется насыщенностью почвы водой, слабым газообменом и плохой их поглощаемостью почвой Калий и натрий слабо мигрируют по профилю почвы и значительно хуже вымываются, чем другие элементы

Наибольшие потери кальция из почвы связаны с его вымыванием и зависят в основном от количества выпадающих осадков

Таблица 2

Влияние противоэрозионных обработок на вынос химических элементов с поверхностным стоком, в среднем за 1990...1992 гг.

Вариант обработки Всего смыто, кг/га В том числе:

¡МИ, Р К Са НСОэ сь ме Б .N3

Крутизна склона - 4'

Вспашка 23,12 0,2 - 0,2 1,2 3,17 6,3 4,7 2,55 4,6 0,5

Вспаш-ка+щелеваие 11,59 0,2 - ОД 0,6 1,4 2,5 2,1 1,4 2,8 0,20

Плоскорезная + щелевание 30,12 0,45 - 0,30 2,0 3,7 7,6 4,1 3,6 7,5 0,90

Плоскорезная + чизелевание 29,51 0,52 - 0,4 2,2 3,6 7,8 3,5 3,0 8,2 0,4

Поверхностная + щелевание 14,8 0,2 - 0,1 0,9 1,8 2,6 1,9 3,6 3,6 0,2

Поверхностная 25,7 0,5 - 0,4 2,7 2,9 5,7 2,9 2,5 7,8 0,4

Крутизна склона -1С

Вспашка 66,4 0,5 0,6 0,4 2,4 8,6 15,3 8,5 5,8 23,1 1,2

Вспаш-ка+щелевание 50,0 0,4 0,6 0,4 2,2 6,7 10,0 6,4 4,0 18,9 0,9

Плоскорезная + ; щелевание 54,1 0,4 0,6 0,5 2,6 6,9 13,2 7,6 4,6 16,7 1,1.

Плоскорезная+ чизелевание 70,6 0,7 0,8 0,4 3,3 11,1 10,6 10,3 5,5 2.0,4 1,6

Поверхностная + щелевание 58,4 0,6 0,5 0,5 2,8 7,7 12,8 8,2 5,8 18,6 1,0

Поверхностная 51,8 0,6 0,5 0,4 3,4 4,6 13,4 6,6 3,8 17,9 0,7

Содержание кальция, калия, углерода, нитратного азота в снеговой воде на мульчированных вариантах (особенно на плоскорезной с чизечева-нием или со щелеванием) заметно выше, чем на других делянках Это обусловлено высвобождением дополнительного количества питатечьных ве ществ во время снеготаяния из растительных остатков

В зависимости от величины абсолютных потерь с поверхностным стоком химические элементы можно расположить в следующий ряд сера-уг лерод-хлор- кальций — магний - калий - натрий - нитратный азот - аммиачный азот — фосфор

За годы исследований наибольшие потери химических элементов (70,6 кг/га) отмечены в вариантах сочетания плоскорезной обработки с чизеле ванием на склоне крутизной 8°, наименьшие (11,6 кг/га) - при вспашке со щелеванием на склоне крутизной 4°

Щелевашге и чизелевание, проведенные по вспашке или поверхностной обработке под озимую пшеницу на склоне крутизной 8° уменьшали потери элементов питания в 1,1 1,3 раза по сравнению с контролем Аналогичная зависимость сохранялась и на склоне крутизной 4°

Полученные данные позволяют заключить, что с жидким поверхностным стоком вымывается большое количество химических элементов, что необходимо учитывать при планировании почвозащитных технологий обработки почвы и разработке системы удобрений для склоновых земель в адаптивно-ландшафтном земледелии

Агрофизические свойства почвы. Заметное влияние на агрофизические свойства почвы оказали, прежде всего, климатические условия вегетационных и зимне-осенних периодов Обильные дожди осенних периодов 1990 1991 гг, значительно уплотнивших почву и не позволивших провести основную обработку в оптимальные сроки, сложная весна 1991 г и засуха 1992 г резко отрицательно повлияли на разуплотняющую способность противоэрозионных обработок почвы и ее основные агрофизические свойства

За ротацию зернотравяного севооборота (1991 1995 гг ) наблюдалось общее заметное упчотнение почвы и ее увеличение к концу вегетации полевых культур При этом прослеживались существенные различия и в

плотности сложения пахотного слоя и подпахотного горизонта почвы. В среднем за 5 лет исследований, плотность слоя 20...40 см была на 6,8...8,9 % выше в сравнении с плотностью слоя 0...20 см. С увеличением крутизны склона плотность возрастала (до 2,5 %), что связано с большей степенью смытости почвы.

Наибольшей плотностью обладала почва в нижней части склона крутизной 8° в вариантах вспашка со щелеванием, вспашка и плоскорезная обработка с чизелеванием, наименьшей - в верхней части склона 4° при поверхностной обработке. Установлено постепенное уплотнение почвы от верхней к нижней части склона по всем изучаемым обработкам, что связано с переносом более мелких фракций почвы талыми водами с верхней к нижней части склона. Выявлено, также что щелевание склоновых земель уменьшает твердость пахотного слоя.

По изучаемым обработкам отмечена высокая твердость почвы, особенно при возделывании ячменя и многолетних трав. Так в слое 0...30 см сопротивление почвы расклиниванию превышало показание твердости 100 кг/см2. Щелевание при поверхностной обработке способствовало несущественному снижению твердости, в сравнении с другими приемами обработок. С увеличением крутизны склона твердость почвы слоя 0...30 см несколько возрастала, особенно при возделывании ячменя и многолетних трав 1 и 2 года пользования.

В среднем, по изучаемым культурам зернотравяного севооборота наибольшей водопроницаемостью обладала почва в варианте плоскорезная обработка со щелеванием, поверхностная и плоскорезная с чизелеванием, наименьшей — при вспашке. В среднем за период исследований, с увеличением крутизны склона по изучаемым вариантам обработок отмечалось уменьшение водопроницаемости почвы. Щелевание и чизелевание заметно увеличивали1 водопроницаемость, способствуя лучшему поглощению атмосферных осадков.

В 1991...1995. гг.. структурное состояние почвы слоя 0...40 см по изучаемым обработкам можно считать удовлетворительным благодаря возделыванию в зернотравяном севообороте многолетних трав и культур сплошного сева. В среднем за 5 лет, коэффициент структурности при по-

верхностной и плоскорезной обработкам, в сравнении с другими изучаемыми вариантами, был заметно выше, особенно на склоне крутизной 4° С увеличением крутизны склона с 4° до 8° коэффициент структурности почвы снижался

Изучаемые противоэрозионные обработки за ротацию зернотравяного севооборота различно влияли на водопрочность структуры почвы Наиболее заметное содержание (42,6 и 42,0 %) водопрочных агрегатов диаметром более 0,25 мм в слое 0 40 см отмечено при поверхностной и плоскорезной со щелеванием обработках на склоне крутизной 4° Наблюдалась заметная дифференциация количества водопрочных агрегатов в пахотном 0 .20 см слое и подпахотном 20 40 см горизонте почвы

Увеличение крутизны склона при возделывании культур пятипольного зернотравяного севооборота повлияло на снижение количества водопрочных агрегатов, особенно при поверхностной обработке (на 5,6 %), что является следствием более заметного на склоне крутизной 8° поверхностного стока и смыва почвы

Влияние почвозащитных приемов обработки на динамику и состав органического вещества почвы, ее микробиологические процессы и ферментативную активность.

Динамика и состав органического вещества. Сравнивая изучаемые приемы противоэрозионных обработок в зернотравяном севообороте можно отметить, что они неодинаково влияли на содержание общего азота, углерода и запасы органического вещества почвы (табл 3)

Применение поверхностной обработки почвы в течение шестнадцати лет при внесении минеральных удобрений на склоне 4°, по сравнению со вспашкой в 40 см слое увеличивало на 0,9 т/га запасы гумуса в почве и снизились на 4,0 т/га запасы гумуса, по сравнению с исходным его состоянием (1980 г)

Плоскорезная обработка с чизелеванием, применяемая с. 1990 г, увечи-чила запасы гумуса на 2,9 т/га в сравнении с исходными данными 1980 г Применение плоскорезной обработки с чизелеванием и щелеванием на склоне крутизной 8° увеличивало соответственно на 3,7 0,1 т/га запасы

гумуса в сравнении с исходным его содержанием (1980 г). По поверхностной обработке уменьшаются запасы гумуса в слое почвы 0...40 см на/0,9 т/га. При увеличении крутизны склона до 8° происходит уменьшение запасов гумуса, связанное с ускоренным проявлением водной эрозии.

Таблица 3

Показатели содержания общего азота и гумуса (в числителе-1987 г., в знаменателе — 1996 г.) дерново-подзолистой почвы в слое 0...40 см.

к Вариант обработки Запасы гумуса,т/га С, % N, % С: N С г.к. Сф.к. Степень гумификации, %

г- Крутизна склона —

г- - Исходные данные, 1980 г. 94,6 0,93 0,082 11,9 0,64 ■ 19,9

► Вспашка 85.1 89,7 0.88 1,07 0.069 0,117 12.7 9,1 0.54 0,56 20.9 13,1

Вспашка + ще-левание 84.6 87,1 0.88 0,86 0,071 0,094 12.4 9,1 0.54 ; 0,58 20.5 13,5

Плоскорезная + щелевание 912 094 1.011 93 056 Ш!

Плоскорезная + чизелевание 97^5 086 0XJ78 1~0 054 ИД

Поверхностная + щелевание 86А П05 ОП5 9Д 056 1зЗ

Поверхностная 85.2 90,6 0.87 0,90 0,072 0,115 13.0 7,8 0.60 0,55 23.7 ' 12,9

Крутизна склона — Xй

Исходные дан-

ные, 1980 г. 91,4 0,94 0,074 12,7 0,57 18,5

Вспашка 72.3 80,8 0.79 0,78 0,066 0,094 12.0 8,3 0.52 0,45 20.7 11,6

1 Вспашка + щелевание 79.5 86,7 0.82 0,70 0,064 0,088 12.0 8,0 0.49 0,50 19.7 12,1

К Плоскорезная + щелевание 9l3 0Я6 01094 9Д 0^44 97

* Плоскорезная + чизелевание 95Д т 0Л08 93 057 ш

Поверхностная + щелевание 84Д 088 одш ГПз 054 12/7

Поверхностная 71.5 80,5 0.73 0,91 0,064 0,098 11,4 9,3 0.48 0,58 21.8 12,3

Содержание общего азота и углерода мало различались между собой в зависимости от почвозащитных приемов обработки почвы. Увеличение содержания азота в 1996 г в сравнении с исходным состоянием 1980 г (0,082 %) на склоне крутизной 4° наблюдалось при вспашке (0,117), по-

верхностной обработке (ОД 15) и поверхностной обработке со щелеванием (0,115), на склоне крутизной 8° - при применении плоскорезной обработки с чизелеванием (0,108 против 0,074 в 1980 г) Хотя, надо сказать, что тенденция возрастания общего азота, по сравнению с исходными данными, как правило, наблюдалась по всем вариантам, особенно на склоне крутизной 4° Для углерода характерны те же закономерности

Более заметное снижение содержания углерода при вспашке с щелеванием на изучаемых склонах крутизной 4° и 8° в дерново-подзолистой среднеэродированной почве происходит за счет ускоренной минерализа ции гумуса и изъятия фитомассы с урожаем, уничтожения отдельных популяций насекомых и других представителей биоты в связи с применением химических средств защиты растений

При шестнадцатилетнем применении рекомендуемых доз минеральных удобрений не выявлено заметных различий влияния обработок на групповой состав гумуса На вариантах противоэрозионных приемов обработки в составе гумуса почвы при внесении рекомендуемых доз удобре ний несколько повышалось содержание фульвокислот при одновременном уменьшении доли гуминовых кислот

Однако следует отметить, что для выявления более четких изменений в составе гумуса смытых дерново-подзолистых почв, обусловленных влиянием почвозащитных технологий обработки, культур севооборота и минеральных удобрений необходим более длительный период исследований, поскольку качественный состав гумуса весьма постоянный показатель, стабильность которого зависит от многих условий

И вместе с тем содержание общего азота, гумуса и его качественный состав безусловно зависят от культур зернотравяного севооборота Это связано, прежде всего с тем, что смена культур в севообороте влияет на состав и биохимическую деятельность микроорганизмов, результаты исследований которых обсуждаются в следующем разделе

Микробиологические процессы и ферментативная активность почвы. Анализ численности микроорганизмов был проведен в течение ве гетационных периодов 1980, 1990 и 1996 гг Затем данные каждого вегетационного периода были суммированы и за каждый год представлены

цифры, характеризующие средние показатели численности каждой из ана-•шзируемых групп микроорганизмов Такой метод подсчета дает возможность сравнивать результаты разных лет более объективно, поскольку стираются трудности выявления различий по отдельным срокам в течение года

Анализ распределения численности микроорганизмов по профилю дерново-подзолистой среднесмытой почвы свидетельствует, (габл 4), что основная масса микроорганизмов сосредоточена в верхнем (0 20 см) слое почвы С глубиной число их резко снижается

Таблица 4

Влияние противоэрозионных обработок (числитель - 1990 г, знаменатель - 1996 г) на численность микроор* _ганизмов, млн. в 1 г абс. сухой почвы, слой 0...40 см._

Вариант обработки МПА КАА Актиномице-ты, на КАА Грибы тыс. шт.на среяе Чапека

Крутизна склона — ч

Исходные дойные 1980г 7 3 10 5 05 13 2

Вспашка М 40 14.3 23 5 0^2 03 11 54

Вспашка + щелевание м 58 17.0 28 9 ОД 0,3 17.4 20 4

Плоскорезная + шелевание и 3 8 ^0.1 27,5 0,2 0,3 М 42

Плоскорезная+чизелевание 4^9 3 1 11.8 30 2 ОД 04 20.4 66

Поверхностная -'-шелевание М 29 22.5 18 2 ОД 02 11 72

Поверхностная 11 54 12.2 12 9 од 05 12.8 16 8

Крутизна склона — 8/'

Исходные данные 1980 г 65 103 02 66

Вспашка 4.4 2 8 17.^ 34 1 М 03 2Д 34

Вспашка +- щелевание 4.8 3 8 18.2 13 1 ОД 03 18.0 26 4

Плоскорезная + щелевание 15 6 1 32.6 30 8 од 03 17 39

Пюскорезая + чизепевание 12 49 11.7 10 0 ОА 03 15.0 16 2

Поверхностная +щетсвание 2^3 6 1 15.8 13 8 од 02 М 72

Поверхностная 6Л 3 4 М 72 од 05 19.8 18 0

Направленность и интенсивность биологических процессов в некоторой степени зависела от состава почвенных микроорганизмов (табл. 4). Так, численность микроорганизмов, использующих минеральные соединения на КАА и грибов, развивающихся на среде Чапека, на фоне вспашки (для первых особенно плоскорезной со щелеванием) была несколько больше по сравнению с их количеством при вспашке и поверхностной обработке почвы на склоне крутизной 4°. В почвах изучаемых склонов крутизной 4° и 8°, однако, заметных различий в численности микроорганизмов не отмечено.

По мере окультуривания почвы несколько возрастала численность бактерий, использующих минеральные формы азота (микроорганизмы на КАА), хотя доля актиномицетов при этом достаточно четко снижалась (склон 4°). Исключение — вариант поверхностной обработки (1996 г), где акганомицеты сохранились на том же уровне. На склоне 8° численность актиномицетов находится в пределах 0,3...0,5 млн. клеток в 1 г абс. сухой почвы и эти цифры к 1996 г были почти такими же, как и на склоне 4°.

Применение почвозащитных приемов обработки почвы в течение шестнадцати лет способствовало, в сравнении с исходным состоянием 1980 года, заметному увеличению численности грибов на среде Чапека. Вместе с тем для более веского суждения о влиянии обработок на грибы, необходимо было бы исследовать их,качественный состав, поскольку возрастание доли грибов в ряде вариантов не всегда можно считать благоприятным, важно, чтобы это происходило не за счет фитопатогенов.

К сожалению, весьма затрудняется трактовка результатов, полученных на МПА. На этой среде выявляются микроорганизмы, минерализующие органические соединения азота, в частности аммонификаторы. Их уровень был наивысшим в 1980 г. К 1990 г в большинстве вариантов он существенно снижался: на склоне 4° особенно (почти в 2 раза) в вариантах поверхностной обработки, вспашки и поверхностной с щелеванием; на склоне 8° почти в 3 раза в варианте поверхностной с щелеванием. В 1996 г в ряде вариантов (вспашка обычная и поверхностная с щелеванием) наметилась тенденция возрастания численности не склоне 4° и на склоне 8° — в вариантах поверхностной обработки с щелеванием, плоскорезной с чизе-

теванием В то же время в других вариантах численность минерализаторов продолжала снижаться на обеих склонах

Из показателей биологической активности почвы необходимо еще раз подчеркнуть большое значение почвенных ферментов, которые будучи катализаторами обмена веществ, наиболее полно отражают происходящие в почве биохимические процессы превращения питательных веществ

Изучаемые в длительном опыте почвозащитные приемы обработки почвы и минеральные удобрения в течение шестнадцати лет за три ротации 5-польного зернотравяного севооборота оказали заметное влияние и на ферментативную активность почвы, особенно уреазы, фосфатазы, по-лифенолоксидазы, каталазы, и инвертазы Показатели же активности про-теазы, были ниже, чем исходные данные при возделывании озимой пшеницы на склоне крутизной 4°, что вероятно, было связано с погодными условиями - 1990 г был довольно неудачным для этой культуры При возделывании овса, однако, активность протеазы была заметно выше исходных данных, особенно в вариантах плоскорезная обработка с чизелеванием и поверхностная обработка на склоне крутизной 4° Крутизна склона заметно не влияла на протеолитическую активность почвы изучаемых в опыте противоэрозионных обработок

Что касается уреазы она возросла в 1980 г во всех вариантах опыта к 1990 г и несколько снизилась к 1996 г Очевидно, дополнительная аэрация при обработках способствовала проявлению активности этого фермента Влияние минеральных удобрений, очевидно, также активизировало функциональную деятельность уробактерий почвы

Исследованиями выявлено, что активность фосфатазы, инвертазы и полифенолоксидазы по почвозащитным обработкам на фоне рекомендуемых доз минеральных удобрений стала заметно большей в 1996 г в сравнении с 1980 г особенно контрастны были различия на склоне 8° При этом в пахотном 20-сантиметровом слое почвы активность ферментов в 1,5 2,0 раза была выше в сравнении с нижележащим 20 40 см горизонтом Об окислительно-восстановительных процессах, происходящих в почве под влиянием обработок свидетельствуют данные их каталазпой активности

Во второй период 1990...1996 гг. стационарного полевого опыта заметных различий в ферментативной активности почвы изучаемых вариантов не выявлено.

Итак, проведенные нами исследования показали, что в агроландшафт-ном земледелии применение почвозащитных приемов обработки почвы в зернотравяном севообороте оказывает влияние на численность отдельных физиологических групп микроорганизмов и ферментативную активность эродированных дерново-подзолистых почв, что позволяет сделать ряд заключений, подтверждающих благоприятное влияние плоскорезной обработки с чизелеванием, поверхностной, поверхностной с щелеванием на содержание гумуса и урожайность культур.

Поскольку основной причиной усиленного размножения микроорганизмов является наличие в почве питательных веществ, при проведении той или иной обработки в естественных условиях в сферу деятельности микроорганизмов попадают вещества, пригодные как для их питания, так и в качестве источника энергии. И если этому еще способствуют и условия среды (температура, влажность и взаимоотношения с другими почвенными организмами), не требуется доказывать, что все это будет способствовать лучшему режиму идущих почво-микробиологических процессов. Можно предполагать также, что наблюдаемые нами снижения численности некоторых физиологических групп микроорганизмов и ферментативной активности при проведении соответствующих обработок являются результатом усиленного развития каких-то других почвенных микроорганизмов, функции и динамике развития которых нами не изучались, и которые могли или ингибировать, или нивелировать активность изученных физиологических групп микроорганизмов.

Формирование урожая сельскохозяйственных культур. Уровень продуктивности культур зернотравяного севооборота в большей степени зависел , от метеорологических условий вегетационных периодов и в меньшей от изучаемых приемов (табл. 5). Культуры севооборота неадекватно реагировали на обработки почвы и крутизну склона. Если на склоне крутизной 8° урожайность зерна овса в 1991 г была примерно одинаковой (различия в урожайности между изучаемыми вариантами - 1,6 ц/га, были

несущественными при 5 %-иом уровне значимости НСР(И=2,05 ц/га), то с I уменьшением крутизны склона эти различия были более заметными Мак-

симальный урожай зерна овса получен на склоне крутизной 4° при вспашке (27,4 ц/га) и поверхностной обработке со щелеванием (27,2 ц/га), минимальный (24,5 ц/га), при поверхностной обработке

I

I

I I

I

I

I

I

1

-I

1 НСРе«5 1 18 1,14 5 5 2 6 3 3

Влияние изучаемых склонов на урожайность зерна овса было более

существенным при поверхностной обработке и вспашке со щелеванием На склоне крутизной 8° получена статистически достоверная (соответст-( венно 3,2 и 2,9 ц/га) прибавка урожая зерна овса Условия засушливого

1992 г в период вегетации ячменя с подсевом многолетних трав не позволили реализовать биологический потенциал продуктивности этой культуры Наиболее сильно от засухи пострадали многолетние травы, подсеянные под покров ячменя В 1992 г на склоне крутизной 8° не установлено

Таблица 5

Влияние прогивоэрознонных обработок почвы на урожайность ___культур, ц/га.___

Вариант обработки Овес, 1991 г. Ячмень+ мн тр. 1992 г. Многолетние травы 1 г п.1993г | 2 г п.1994 г Озимая пшеница 1995 г. В среднем ц кор ед.с 1га.

Крутизна склона —

Вспашка 27 4 157 80 0 23 7 446 31.7

Вспашка + щелевание 24 8 15,1 99,4 24,6 46,6 33.5

Пюскорезная +- щелевание 26 0 13 8 87,3 256 43 3 31 4

Плоскорезная + чизелевание 25,9 14,5 97,7 22 8 42,9 32 3

Поверхностная щелевание 27 2 16.2 82,8 22 0 41,2 31,0

Поверхностная 24 5 17 2 91 2 23 3 40 9 31 5

Крутизна склона — в"

Вспашка 27 2 20 3 78 8 18 2 446 29 4

Вспашка + щелевание 27 7 18 9 88 6 22,3 50 6 34,8

Плоскорезная + щелевание 27 6 18 2 82 6 21,0 49,0 33.5

Плоскорезная + чизелевание 26 6 19 3 88 5 22 2 48 8 34,0

Поверхностная ■*■ щелевание 26 9 19,7 89 6 23 8 45.9 33,8

Поверхностная 28 2 197 84 2 23 3 447 33 2

НСРА„, 2 05 К98 95 45 5?7

существенных различий в урожайности зерна ячменя. Напротив, на склоне крутизной 4° урожайность зерна ячменя колебалась по плоскорезной обработке со щелеванием от 13,8 ц/га до 17,2 ц/га по поверхностной обработке при урожайности по вспашке на 20...22 см — 15,7 ц/га.

Высокая температура и отсутствие осадков в начале роста подсеянных под покров ячменя многолетних бобово-злаковых трав привели к их из-реживанию и отсутствию в посевах злакового компонента. Исходя из этого, весной 1993 г. нами был проведен подсев многолетних трав (половинная норма).

Условия вегетационного периода 1993 г для роста и развития многолетних трав 1-го года пользования были неблагоприятны для формирования надземной зеленой массы. Урожайность первого укоса многолетних трав составила 80... 100 ц/га зеленой массы. Метеорологические условия во второй половине вегетации многолетних трав были благоприятными, что позволило сформировать высокий урожай сена от 84 до 88 ц/га Исследованиями установлена общая тенденция повышения урожайности сена многолетних трав на вариантах вспашки со щелеванием склона крутизной 4° и поверхностной обработке со щелеванием на склоне крутизной 8°, что связано, с более оптимальной влагообеспеченностью за счет большого задержания стока талых вод. В условиях вегетационного периода 1994 г. изучаемые в опыте варианты обработок и крутизна склона не оказали существенного влияния на урожайность многолетних трав 2 г.п. Наиболее сильно пострадали от засухи многолетние травы 1 т.п., что существенно отразилось и на урожайности сена многолетних трав 2 г.п. В этих условиях на изучаемых в опыте противоэрозионных обработках, в сравнении со вспашкой получена при НСР05=4,5 ц/га несущественная (2,0...5,6 ц/га) прибавка урожая сена.

Засушливые условия вегетационного периода 1995 г заметно не отразились на урожае зерна озимой пшеницы, замыкающей культуры изучаемого зернотравяного севооборота. Установлена общая тенденция повышения урожайности зерна озимой пшеницы в вариантах с проведением дополнительного щелевания и чизелевания на фоне вспашки и поверхностной обработки. Наибольшая и статистически достоверная при 5%-ном'

уровне тачимости (НСР,л-5,7 ц/га) прибавка (6,0 ц/га) получена при вспашке с щелеванием на склоне крутизной 8°

В целом, продуктивность культур за ротацию (1991 1995 гт) зерно-травяного севооборота составила от 30 до 35 ц зерновых единиц с 1 га севооборотной площади

В заключение следует отметить, что в условиях Московской области экономически эффективными являются технологии возделывания культур зернотравяного севооборота на склоновых землях в адаптивно-ландшафтном земледелии, включающие вспашку или поверхностную обработку почвы в сочетании со щелеванием или чизелевапием на глубину 38 - 40 см

Агроэкологическая оценка эффективности противоэрозионных приемов обработки почвы.

Основные показатели эффективности функционирования агроэкоси-стем в экологии и агроэкологии определяют и отражают процессы трансформации энергии и вещества

Нами использован специфический метод, разработанный во ВНИИ земледечия и защиты почв от эрозии (Володин, Еремина, 1990, 1995), позволяющий учитывать систему показателей энергопотенциал почвы и его изменения, количество ФАР, антропогенные затраты, потери энергии под действием противоэрозионных приемов

Из табл 7 видно, что различные приемы противоэрозионной обработки почвы имеют большую эффективность на более крутых склонах Так, производительность агроэкосистемы озимой пшеницы на единицу совокупного энергетического ресурса на склоне крутизной 4° составила 76 87 ГДж—деньТДж озимой пшенице Те же противоэрозионные приемы на склоне крутизной 8° обеспечили более высокую производительность агро-экосистем, которая составила 85 96 ГДж-день/ГДж или на 10,6% выше по сравнению со склоном 4°

Озимая пшеница является культурой, более выгодной для возделывания на крутых склонах, так как ее производительность на единицу ресурса практически в 2 раза выше, чем допустим у овса (табл 7)

Таблица 6

Энергетическая эффективность, озимая пшеница, 1995 г

Вариант • обработки Еф, ГДж/га ЕаНэ, ГДж/га I, ц/га Э, ГДж/ц ЭЭ, Еф/Еднэ

Крутизна склона —

Вспашка 174 19 44,6 0,4 9,29

Вспашка + ще-левание 182 20 46,6 0,4 9,31

Плоскорезная + щелевание 169 19 43,3 0,4 8,94

Плоскорезная + чизелевание 167 19 42,9 0,4 8,86

Поверхностная + щелевание 161 18 41,2 0,5 8,74

Поверхностная 160 18 40,9 0,4 9,04

Крутизна склона А-8?

Вспашка -174 19 44,6 0,4 9,29

Вспашка + щелевание 198 20 50,6 0,4 9,98

Плоскорезная + щелевание 191 19 49,0 0,4 9,92

Плоскорезная + чизелевание 191 19 48,8 0,4 9,89

Поверхностная + щелевание 179 19 45,9 0,4 9,58

Поверхностная 175 18 44,7 0,4 9,75

I — урожайность основной продукции, ц/га;

Еф - энергия надземной фитомассы, ГДж/га;

■ ЕАНэ — затраты невозобновляемой энергии на возделывание озимой пшеницы, ГДж/га.

Э — энергоемкость полученной основной продукции, ГДж/ц;

ЭЭ - энергетическая эффективность возделывания сельскохозяйственной культуры, ед;

Определение показателя направленности воспроизводства плодородия почвы показало, что противоэрозионные приемы основной обработки почвы, в том числе и вспашка, обеспечивают расширенное воспроизводство плодородия почвы под обеим культурами (V > 1,0). Однако, более интенсивно этот процесс протекает на склоне крутизной 8°, а озимая пшеница, в свою очередь, является более эффективной культурой в смысле восстановления плодородия почвы, так как более производительно использует как природный, так и антропогенный ресурс на воспроизводство плодо-

родия почвы (30° о) Сами противоэрозионные приемы также способствуют более интенсивному восстановлению плодородия почвы (V - 4,06 - по вспашке и V = 4,15 4,66 по противоэрозионным энергоемким приемам)

Экономическая эффективность противоэрозионных приемов обработки почвы.

По нашим расчетам, следует, что экономически эффективным является вариант вспашки с щетеванием По этому варианту получено 4449,0 рублей условного чистого дохода на 100 га севооборотной площади Вспашка со щелеванием позволяет обеспечить окупаемость дополнительных затрат на обработку в размере 1,23 рубля на каждый рубль затрат

Таблица7

Биоэнергетический анализ озимой пшеницы, 1995 год____

Вариант обработки Поте ри энергии, ГДж/га Затраты эне ргии, ГДж/га квп, Г Дж-день ГДж V ••

со стоком со смывом всего совокупной в т.ч. невозоб-нов-ляемой

Крутизна склона - 4"

Вспашка 40 2 42 23,8 • 18,7 83 2,88

Вспашка + щеле-вание 12 1 13 24,6 19,5 87 3,04

Плоскорезная + щелевание 17 2 19 23,9 18,9 80 2,74

Плоскорезная + чизелевание 22 2 24 23,9 18,9 80 2,71

Поверхностная + щелевание 20 1 22 .23,5 18,4 77 2,62

Поверхностная 42 2 44 22,7 17,7 76 2,64

Крутизна склона -Я?

Вспашка 41 3 43 23,8 18,7 "85 4,06

Вспашка + щелевание 13 3 15 24,9 19,8 96 4,54- "

Плоскорезная + щелевание 15 2 18 24,4 19,3 93 4,35

Плоскорезная + чизелевание 17 3 20 24,3 19,3 94 4,66

Поверхностная + щелевание 14 2 17 23,8 18,7 87 4,15

Поверхностная 43 4 47 22,9 17,9 86 4,54

Выводы.

1 В связи с возрастанием антропогенной нагрузки на природную среду и особенно на пахотные земли и крайне недостаточным применением про-тивоэрозионных мероприятий в Центральном Нечерноземье России интенсивность процессов эрозии сохранится на высоком уровне Эродированные земли района характеризуются большим разнообразием экологических условий, обуславливаемых крутизной и экспозицией склона, пестротой почв, интенсивностью стока воды и смыва почвы и соответственно различным ресурсным потенциалом

Показано, что интенсивность развития эрозионных процессов на пахотных землях определяется их месторасположением по рельефу, степенью и временем покрытия почвы растительностью, а также климатическими условиями года запасами воды в снежном покрове в период снеготаяния, температурным режимом, глубиной промерзания и оттаивания, водопроницаемостью почвы

2 Противоэрозионные обработки не оказали заметного влияния на накопление снега по плоскорезной обработке с гцелеванием и чизелеванием мощность снежного покрова (запасы воды в нем) была несколько выше (1,0 1,4 см) в сравнении со вспашкой В среднем за 5 лет исследований, отмечено несущественное снижение высоты снежного покрова и запасов воды в снеге на склоне крутизной 8° в сравнении с аналогичными вариантами склона 4° Наименьшее промерзание почвы выявлено на делянках поверхностной обработки в сочетании со щелеванием

На склоне крутизной 8° почва промерзала на 6 7 см глубже в сравнении с почвой аналогичных вариантов склона 4° Наиболее быстрыми тем пами (до 3 см в сутки) оттаивание почвы изучаемых вариантов происходило на вспашке и вспашке со щелеванием и плоскорезной обработке с чизелеванием На склоне крутизной 4° оттаивание почвы отмечалось на 4 дня раньше, чем на склоне крутизной 8°

3 Наиболее интенсивно эрозионные процессы происходили на склоне крутизной 8° Поверхностный сток талых вод и смыв почвы в этом случае бьп соответственно выше в 2,3 и 1,8 раза Чизелевание по вспашке и поверхностной обработке, по сравнению с другими обработками, было более

эффективным: сток талых вод уменьшился в 1,1...1,4 раза, а смыв почвы в 1,2 раза. По степени увеличения почвозащитной эффективности изучае-■ мые обработки почвы в зависимости от величины потерь смытой почвы с поверхностным стоком талых вод располагаются в следующей последовательности: поверхностная - плоскорезная с чизелеванием — плоскорезная со щелеванием - вспашка со щелеванием.

4. Близкие показатели мутности имела стекающая вода на варианте плоскорезной обработки с чизелеванием. С увеличением глубины оттаи-

1 вания почвы до 2...3 см, которое происходило в среднем за 3...4 суток после начала стока, увеличивалась и мутность стекающей воды. Прослежена некоторая взаимосвязь этого показателя с технологией противоэрозион-ных обработок. Стерневой фон (плоскорезная обработка) и гребнистость влияли на интенсивность оттаивания поверхности почвы и мутность формируемого стока, а следовательно и на степень развития водной эрозии.

5. Показатели интенсивности внутрипочвенного стока по вспашке и вспашке со щелеванием были близки и составили соответственно 2,7 и 2,8 мм. Заметное влияние на интенсивность внутрипочвенного стока оказала и крутизна склона: при крутизне склона 4° он отсутствовал, а на склоне 8° колебался от 0,2 до 3,1 мм.

Внутрипочвенный сток на изучаемых вариантах обработки почвы склона'крутизной 8° был в среднем в 3,2 раза выше, чем с аналогичными обработками на склоне 4°. Наиболее интенсивно внутрипочвенный сток проходил на глубине 0...50 см (90,7% общего объема) при незначительном его формировании на глубине 0...20 см.

6. Наибольшие потери химических элементов (70,6 кг/га) с поверхностным стоком отмечены на плоскорезной обработке с чизелеванием склона крутизной 8°, наименьшие 11,6 кг/га — при вспашке со щелеванием на склоне крутизной 4°. С увеличением крутизны склона резко возрастают потери химических элементов с поверхностным стоком. Наибольшие потери кальция связаны с его вымыванием и зависят в основном от количества осадков. Следствием потери кальция является увеличение кислотности и снижение степени насыщенности почвы основаниями.

В зависимости от величины абсолютных потерь с поверхностным стоком химические элементы расположены в убывающей последовательности сера - углерод — хлор - кальций - магний - калий - натрий — нитратный азот - аммиачный азот - фосфор

7 Применение поверхностной обработки почвы в течение 16 тет при внесении, рекомендуемых доз удобрений, на склоне крутизной 4°, по сравнению со вспашкой, приводит к увеличению на 0,9 т/га, а вспашки со щелеванием, напротив к уменьшению на 3,5 т/га запасов гумуса в 0 40 см слое почвы. На склоне 8° при применении плоскорезной обработки с чизе-леванием и щелеванием увеличило, в сравнении со вспашкой, соответственно на 10,7 и1*?,2>т/га запасы гумуса в почве Применение в течение 16 лет вспашки, вспашки со щелеванием, поверхностной со щелеванием и поверхностной обработки на склоне крутизной 4° способствовало уменьшению в слое 0 40 см соответственно на 4,9, 3,4, 8,2 и 4,6 т/га по сравнению с исходными (1980 г), запасы гумуса почвы Аналогичная но более заметная закономерность отмечена и по изучаемым вариантам обработок на склоне крутизной 8°

Содержание общего азота и углерода в зависимости от почвозащитных обработок мало различалось между собой

Изучаемые обработки в течение 16 лет не оказали заметного влияния на качественный состав гумуса Выявлена тенденция повышения содержания фульвокислот при одновременном уменьшении доли гуминовых кислот и возрастание гуминовых кислот, связанных с кальцием, в 1,5 2 раза Эти различия обусловлены видимо биологией, химическим составом биомассы и технологией возделывания опытных культур

8 В среднем за 5 лет исследований наблюдалось общее заметное уплотнение почвы и увеличение уплотнения к концу вегетации культур Плотность слоя 20 40 см была на 6,8 8,9 % выше в сравнении с плотностью слоя 0 20 см С увеличением крутизны склона плотность возрастала (до 2,5%), что связано с большей степенью смытости почвы Коэффициент структурности при поверхностной и плоскорезной обработках, в сравнении с другими вариантами был заметно выше, особенно на склоне крутизной 4°

Наибольшей водопроницаемостью обладала почва в варианте плоскорезная обработка с щелеванием, поверхностная и плоскорезная с чизеле-ванием, наименьшей - при вспашке. Наибольшее содержание (42,6...42,0%) водопрочных агрегатов диаметром более 0,25 мм отмечено в слое 0...40 см при поверхностной и плоскорезной со щелеванием обработкам на склоне крутизной 4°. Выявлена дифференциация по количеству водопрочных агрегатов в пахотном (20 см) и подпахотном (20...40 см) слоях почвы. Увеличение крутизны склона оказало влияние на снижение количества водопрочных агрегатов, особенно (на 5,6%) при поверхностной обработке, что является следствием более заметного поверхностного стока и смыва почвы. '"-

9. Щелевание, чизелевание, их сочетание с поверхностной и плоскорезной обработками и применение удобрений в зернотравяном севообороте на склоновых землях положительно влияют на биологическую активность, дыхание, газообмен почвы, биосинтез ферментов.

Изучаемые приемы за три ротации 5-польного севооборота оказали заметное влияние на ферментативную активность • почвы. Активность фосфатазы, инвертазы и полифенолоксидазы по изучаемым обработкам и вносимым удобрениям заметно возросла в 1996 г в сравнении с 1980г, особенно на склоне 8°. При этом в пахотном 20 см слое почвы активность ферментов в 1,5...2,0 раза была выше, в сравнении с нижележащим 20...40 см горизонтам.

10. Уровень продуктивности культур зернотравяного севооборота в большей степени'зависит от метеорологических условий вегетационных периодов и в меньшей от изучаемых приемов. Продуктивность культур за ротацию (1991...1995 гг.) зернотравяного севооборота составила от 30 до 35 ц зерновых единиц с 1 га севооборотной площади.

Установлено, что экологически и экономически эффективными являются технологии возделывания культур зернотравяного севооборота, включающие вспашку или поверхностную обработку почвы в сочетании с щелеванием или чизелеванием на глубину 38...40 см. Они способствуют более интенсивному восстановлению плодородия почвы, где показатель направленности воспроизводства плодородия почвы (V) равен 4,15...4,66 в

сравнении со вспашкой — 4,06 и позволяют обеспечить'окупаемость дополнительных затрат на обработку в размере 1,23 руб на каждый рубль затрат

Список опубликованных работ

1 Белолюбцев А И , Чебаненко С И, Стокорегулирующая эффективность противоэрозионных обработок при неблагоприятных климатических условиях осенне-зимних периодов в Центральном Нечерноземье // Доклады МСХА - 1998, (в печати)

2 Кочетов И С, Осипов В Н , Белолюбцев А И Чебаненко С И, Осипов А Л Влияние почвозащитных технологий на урожайность культур в агроландшафтном земледелии Центрального Нечерноземья России // Изв ТСХА, 199^» вып 1, с /3

3 Кочетов И С, Осипов В Н, Белолюбцев А И, Чебаненко С И Защита почв от эрозии в агроландшафтном земледелии // Химия в сельском хозяйстве, 1996, № 5, с 35 - 38

4 Черников В А, Белолюбцев А И, Чебаненко С И Влияние почвозащитных обработок почвы на миграцию химических элементов // Химия в сельском хозяйстве, (в печати)

ЧЕБАНЕНКО Светлана Ивановна

Агроэкологическая эффективность защиты почв от водной эрозии в Центральном Нечерноземье

Лицензия ЛР 040919 от 7.10.98 Подписано в печать 10.12.98 г. Усл.печ.л. 2,0

Заказ №6 Формат 60x80/16 Тираж - 100

Отпечатано на ризографе в ЦИНАО. Т. 976-2501

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Чебаненко, Светлана Ивановна, Москва

МОСКОВСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ К.А.ТИМИРЯЗЕВА

на правах рукописи ЧЕБАНЕНКО СВЕТЛАНА ИВАНОВНА

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ВОДНОЙ ЭРОЗИИ В ЦЕНТРАЛЬНОМ

НЕЧЕРНОЗЕМЬЕ

Специальность 06. 01. 15 - Агроэкология

Научный руководитель

доктор сельскохозяйственных

наук, профессор В.А.Черников

МОСКВА 1998

Содержание

стр.

I. Введение.................................................................................................4

^ Глава I Обзор литературы

1.1 История зарождения и развития науки об эрозии

почв...................................................................................7

1.2. Ущерб от водной эрозии сельскому хозяйству..........12

1.3. Водная эрозия и почвозащитный комплекс мер борьбы с ней.....................................................................18

Глава II Экспериментальная часть

2.1. Условия и объекты исследований...............................32

2.2. Методика исследований...............................................37

2.3. Почвенно-климатические условия.............................39

Глава III Результаты исследований

3.1. Обобщение результатов исследований, полученных в первый ( 1980... 1990 гг.) период стационарного полевого опыта..............................................................45

3.2. Эффективность противоэрозионных обработок в регулировании поверхностного стока талых вод при неблагоприятных климатических условиях осеннего и зимнего периодов......................................50

Глава IV Влияние противоэрозионных приемов обработки, крутизны склона и возделываемых культур на характер формирования снежного покрова, поверхностного стока и смыва почвы, агрофизические свойства почвы

4.1. Характер формирования снежного покрова.........57

4.2. Поверхностный и внутрипочвенный сток талых вод

и смыв почвы.................................................................59

4.3. Вынос химических элементов......................................63

4.4. Агрофизические свойства почвы................................66

ГлаваУ Влияние почвозащитных приемов обработки на динамику

и состав органического вещества почвы, ее микробиоло гические процессы и ферментативную активность, форми

рование урожая опытных культур

5.1. Динамика и состав органического вещества...........70

5.2. Интенсивность микробиологических процессов и ферментативная активность почвы.............................73

5.3. Формирование урожая опытных культур................87

Глава VI Агроэкологическая оценка противоэрозионных приемов

обработки почвы......................................................................90

Глава VII Экономическая оценка............................................................96

Выводы..................................................................................100

Список литературы.............................................................103... 122

Введение

Создание экологически безопасного сельскохозяйственного производства является сегодня общепланетной проблемой. Это вызвано тем, что антропогенное воздействие на почвы, водные ресурсы, окружающую среду в большинстве стран мира превышает допустимые нормы. В результате происходит крупномасштабная деградация почв и водных источников, опустынивание, техногенное загрязнение на огромных территориях.

Многолетняя нерациональная деятельность человека привела к тому, что природные ландшафты в ряде регионов практически разрушены, а созданные агроланд-шафты несовершенны и неустойчивы.

Как с экологической, так и с хозяйственно-экономической точек зрения, значительно целесообразнее предупреждение неблагоприятных изменений почвенного покрова, чем выполнение дорогостоящих работ по его восстановлению или воссозданию утраченных свойств, ответственных за плодородие.

Достижения современной аграрной науки и передовой практики свидетельствует о том, что увеличить производство и улучшить качество сельскохозяйственной продукции можно на основе применения зональных научно обоснованных систем земледелия, широкого внедрения в производство энергосберегающих почвозащитных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, осуществления комплекса приемов по повышению плодородия земель, особого внимания заслуживают склоновые земли, на'долю которых в России приходится около половины площади пашни.

Почвы склонов, сформированные в условиях пересеченного рельефа и подверженные воздействию водной эрозии, характеризуются, как правило, пониженным плодородием и нередко неблагоприятными агроэкологическими условиями для выращивания сельскохозяйственных культур.

Чтобы реально оценить научную обоснованность и почвозащитную направленность зональной системы земледелия, нужны объективные показатели, свидетельствующие о рациональности системы повышения плодородия эродированных почв. Природные условия территории являются одним из ведущих факторов, который должен определять специализацию сельскохозяйственного производства, размещение угодий, севооборотов, структуру посевных площадей, технологию возделывания культур и все другие звенья систем земледелия.

В основе разработки и внедрения почвозащитных мероприятий должен лежать учет комплекса почвенно-климатических, экономических и экологических условий каждой зоны, района, хозяйства и агрофирмы.

Наиболее полное использование природного потенциала каждого земельного участка одно из основных стратегических направлений интенсификации противоэрози-онного земледелия, не требующее значительных дополнительных капиталовложений при рациональном использовании севооборота, обработки почвы, удобрений, мелиорантов, пестицидов с учетом специфики склоновых земель.

Следует отметить, что в существующих зональных системах земледелия наименее разработанным звеном оказалась почвозащитная, природоохранная направленность обработки почвы, вопросы борьбы по снижению поверхностного стока и смыва почвы, потери гумуса и элементов питания растений, оптимизация агрофизических, биологических, агрохимических, экологических свойств и фитосанитарного состояния склоновых земель. Во многих работах, касающихся эрозии почв, рассматриваются отдельные аспекты проблемы борьбы с водной эрозией; и недостаточно отражается комплексность проработки мероприятий, обеспечивающих защиту почв от эрозии.

В настоящей работе сделана попытка выявить роль разноглубинных обработок в соответствии с условиями агроландшафта, биологическими требованиями культур, их отзывчивостью на глубину обработки и противоэрозионную устойчивость создаваемого пахотного слоя.

Главное внимание мы сосредоточили на изучении изменений свойств средне-эродированной дерново-подзолистой почвы, различной крутизны, исследованию поверхностного стока талых вод и выноса химических элементов с ним, смыва почвы, внутрипочвенного горизонтального стока, которые произошли в результате пятилетнего применения разноглубинных ( поверхностной, плоскорезной, щелевания, чизелева-ния) почвозащитных обработок и их сочетаний, периодического известкования и внесения минеральных удобрений.

Объектом исследования служил многолетний стационарный полевой опыт, заложенный в 1980 году под руководством академика РАСХН И.П.Макарова, профессором И.С.Кочетовым в учхозе МСХА "Михайловское" Подольского района Московской области. Экспериментальные исследования выполнены в 1991...1996 гг. на кафедрах земледелия и методики опытного дела; экологии и безопасности жизнедеятельности Московской сельскохозяйственной академии имени К.А.Тимирязева.

Пользуясь случаем, считаю своим долгом выразить признательность и искреннюю благодарность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.А.Черникову, коллективам кафедр земледелия и методики опытного дела; экологии и безопасности жизнедеятельности за оказанную помощь в выполнении и написании диссертационной работы. Сотрудникам лаборатории Земледелия, в частности заведущему лабораторией кандидату сельскохозяйственных наук Осипову В. Н., старшему научному сотруднику кандидату сельскохозяйственных наук Белолюбцеву А.И.

Глава I. Обзор литературы 1.1. История зарождения и развития науки об эрозии почв.

В последние годы эрозия почв стала одним из основных сдерживающих факторов повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Приостановить разрушительное действие эрозии и вернуть утраченное плодородие почв - одна из главнейших задач аграрной науки и практики.

Для разработки в адаптивно-ландшафтных зональных системах земледелия почвозащитных мероприятий по борьбе с водной эрозией большое значение имеет анализ результатов предшествующих исследований и накопленного практического опыта.

Выделяется четыре этапа развития науки об эрозии почв и мерах ее предупреждения. I - до 1917 г.; II - 1917.....1967 гг.; III - 1967....1990 гг.; IV - после 1990 г. Начало первого этапа связано с описанием эрозионных процессов М.В.Ломоносовым (1751). Первые рекомендательные меры защиты почв от эрозии и предупреждения роста оврагов принадлежат ( М.И. Афонину, 1771; С.К. Друковцеву, 1773; А.Т. Болотову, 1775). В конце XIX в. начале XX вв. предложены мероприятия по защите почв от эрозии, дефляции, борьбе с засухой (А.П. Павлов, 1885; П.Н. Янковский, 1893; В.В. Докучаев, 1893; М.Н. Костычев, 1893; A.A. Измаильский, 1894; П.П. Тихобразов, 18974; В.Р. Вильяме, 1910; В.М. Борткевич, 1915; К.А. Тимирязев, 1922).

Второй этап в исследовании эрозии почв и мер по ее защите связан с развитием науки об эрозии почв. Значительный вклад в разработку проблемы внесли ( A.C. Коз-менко, 1923; A.M. Панков, 1932; С.С. Соболев, 1948, 1960; Д.А. Арманд, С.И. Сильвестров, 1956,1958, 1965; Беннет, 1958; Конке и Бертран, 1962). Разработкой и внедрением противоэрозионных систем земледелия занимались (М.Н. Заславский, 1961; B.C. Федотов, 1961; В.В. Сластихин, 1964; Н.Д. Брауде, 1965; И.А. Скачков, 1965) Большой вклад в разработку почвозащитной системы земледелия для северных районов Казахстана, Западной Сибири и Зауралья внес академик ( А.И. Бараев, 1960... 1964).

Третий этап связан с постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 20 марта 1967 года " О неотложных мерах по защите почв от ветровой и водной эрозии". Во исполнение этого постановления был создан Государственный научно-исследовательский институт земельных ресурсов, одной из главных задач которого является разработка научных основ проектирования противоэрозионных мероприятий. В 1970 г в системе ВАСХНИЛ начал работу Всесоюзный научно-исследовательский институт

защиты почв от эрозии в Курске, который в 1981 г был преобразован во Всесоюзный, а в 1990 г Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии; несколько позже был создан Украинский научно-исследовательский институт защиты почв от эрозии.

Разработкой, приемов закрепления и приостановки роста оврагов с помощью различных гидротехнических сооружений и путем их облесения занимались (В.А. Черкасова, 1953; А.Г. Рожков, 1981, 1989; В.В. Коломейченко, 1989; Г.Н. Черкасов, 1996).

Значительный вклад в разработку закономерностей распределения смытых почв и линейных форм эрозии внесли (B.C. Федотов, 1961; Н.И. Маккавеев, 1967, 1971,1981; Н.К. Шикула, 1969; П.Е. Мирцхулава, 1970; Л.Д. Скородумов, 1970; Г.И. Швебс, 1974, 1981; И.С. Константинов, 1976, 1988; М.Д. Волощук, 1977; П.С. Трегу-бов, 1981; В.П. Лидов, 1981; Р.Я. Сталбов, 1984).

Изучению теоретических основ почвозащитного земледелия и внедрению почвозащитных природоохранных систем земледелия посвящены фундаментальные работы (А.Н. Каштанова, 1974, 1975, 1976, 1984, 1989, 1992; Е.В. Грызлова, 1975; М.Н. Заславского, 1983, 1987; М.С. Кузнецова, 1986, 1989, 1994,1997,1998).

Исследования механизма проявления эрозии почв в результате стока талых вод весьма обстоятельно рассмотрены в работах (Х.Х. Беннет, 1958; И.Д. Брауде, 1964; Г.П. Сурмач, 1964, 1976); разработкой теоретических основ применения противоэрозионных обработок и выявлением их роли в защите почв от эрозии занимались: ( Н.К. Шикула, 1973; В.В. Жилко, 1976; М.И. Комаров, 1964; В.И. Дьяков, 1981; П.С. Трегубов, 1981; И.П. Макаров, 1985; О.Г. Котлярова, 1987, И.П Здоровцев, 1987; Н.И. Картамышев, 1988; И.С. Кочетов, 1990, 1998).

Вопросы методики изучения процессов эрозии почв на стоковых площадках освещены в работах (М.И. Львович, 1963; М.Н. Заславского, 1966; Г.И. Швебса, 1974; B.C. Федотова и Д.Д. Гермянюк, 1976; В.В. Жилко, 1976; Г.П. Сурмача, 1976; А.Д. Орлова, 1977), влияние крутизны, длины, формы, экспозиции склонов и почвообразую-щих пород на степени смытости почв - (И.Д. Брауде, 1964; В.П. Крутикова, 1975; В.П. Лидова, 1976; В.В. Жилко, 1976; Д.Б. Торнз, 1984); оценкой и картографированнием интенсивности смыва почвы при применении почвозащитных мероприятий - (Н.К. Шикулы, 1973; А.Г. Рожкова, 1989; П.С. Трегубова, 1973); исследованием роли удобрений занимались - (Г.А. Черемисинов, 1964; А.И. Ляхов, 1975; A.M. Гордеев, 1977;

В.Е. Явтушенко, 1987); разработкой методик расчета ущерба, причиняемого эрозией почв, экономической и экологической эффективности противоэрозионных мероприятий - (Н.В. Медведев, 1975; Д.Е. Ванин, 1977; М.Ю. Белоцерковский, 1977; Ю.И. Майоров, 1987). Отдельные работы были посвящены исследованию влияния противоэрозионных обработок и гербицидов на засоренность культур склоновых земель -(Г.А.Преснякова, 1945; Г.И. Баздырев, 1986, 1989,1997).

Прогрессивно усиливающаяся интенсификация отрасли земледелия не обеспечила соответствующего роста ее продуктивности и привела к высоким затратам трудоемких, материальных и энергетических ресурсов. Более того, широкая химизация и другие приемы интенсификации земледелия на фоне специализации и концентрации всех отраслей сельскохозяйственного производства вошли в противоречие с принципами охраны окружающей среды и породили серьезные экологические проблемы. Эти проблемы прежде всего происходят из-за недостаточного учета всех компонентов в экологической системе "почва-растение-человек", как основы современного агро-ландшафта. ( А.Н. Каштанов, 1992; В.И. Кирюшин, 1993, 1995, 1996; Б.С. Маслов, 1998).

Начавшаяся в начале 80-х годов работа по разработке и освоению научно-обоснованных зональных систем земледелия имела в свое время большое значение. Однако, игнорирование системного подхода при разработке и освоении систем земледелия, несоответствие интенсивных технологий возделывания с/х культур местным природно-климатическим условиям привели в ряде случаев к ухудшению экологической обстановки.

Резко изменившаяся социально-экономическая обстановка и обострившиеся экологические противоречия в конце 80-х начале 90-х годов обусловили необходимость дальнейшей адаптации земледелия не только к природным условиям, но и к различным уровням интенсификации агропромышленного производства и различным формам хозяйствования.

В этих условиях сложившиеся методы разработки и проектирования систем земледелия уже стали недостаточными. На смену зональной системы земледелия приходит адаптивно-ландшафтная. ( В.В. Жученко, 1990; А.Н. Каштанов, 1997; A.M. Лыков, 1997; Б.С. Маслов, 1998).

Четвертый этап связан с проводимой в стране земельной реформой, коренными изменениями форм собственности на землю и ведения хозяйства, перестройкой земле-

устройства и сложившихся в 80-е годы систем земледелия. Все это потребовало изменения подходов и разработки (1991... 1992 гг.) новой концепции ведения земледелия в условиях рынка и многоукладности сельского хозяйства ( A.A. Никонов, 1992; А.Н. Каштанов, 1992).

Главное внимание научных учреждений земледельческого профиля Россельхо-закадемии было сосредоточено на дальнейшем развитии фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по разработке принципиально новых ( адаптивно-ландшафтных) зональных систем земледелия, обеспечивающих рациональное использование, предотвращение деградации земель (эрозия, дефляция, засоление, опустынивание и т.д.), повышение продуктивности и устойчивости земледелия. ( A.M. Лыков, 1996, 1997).

Адаптивно-ландшафтная направленность современных систем земледелия подразумевает приспособляемость производства продукции к различным элементам агроландшафта ( крутизна и экспозиция склона, гидрологический режим, глубина и мощность залегания глеевого горизонта, каменистость, гранулометрический состав, уровень содержания гумуса и питательных элементов почв, литологические показатели, наличие лесополос и мелиоративных систем и др.), формам хозяйствования и материальным ресурсам на основе достижений сельскохозяйственной науки. Это более наукоемкий уровень развития систем земледелия, учитывающий решение экологических проблем сельского хозяйства и энергоресурсосбережение.

Система земледелия есть системный комплекс агротехнических, мелиоративных, экологических, организационно-экономических и социально-гуманитарных мероприятий, обеспечивающих максимальную эффективность земледелия с учетом экологических и ресурсно-энергетических ограничений. Отличительная черта системы земледелия - максимально возможная, дифференцированность, адаптивность, технологичность, безальтернативность. (A.M. Лыков, 1996, 1997).

Дальнейший новый этап развития земледелия базируется на принципиально новых теоретических положениях, отражающих закономерности функционирования агроландшафтов как единства природных и хозяйственных компонентов.

Это определяет направление исследований в области земле�