Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И АГРОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОРОШЕНИЯ НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И АГРОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОРОШЕНИЯ НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ"

Л^ЗЗбоо

На правах рукописи

МАЦЫГАНОВА Елена Владимировна

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И АГРОНОМИЧЕСКАЯ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОРОШЕНИЯ НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ

Специальности 06.01.01 — общее земледелие; 06.01.02 — мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2004

Диссертационная работа выполнена на кафедре мелиорации и геодезии Московской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева (МСХА)

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор H.H. Дубенок.

Научный консультант — кандидат сельскохозяйственных наук А.И. Белолюбцев.

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ И.ГГ. Кружшгап; кандидат сельскохозяйственных нау к O.A. Раскутан.

Ведущая организация — Почвенный институт им В В Докучаева.

Защита диссертации состоится « /:Г» Ut-CHif 2004 г. в /ужасов на заседании диссертационного совета К 220.043 01 при Московской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, ул Тимирязевская, 49 Ученый совет МСХА им К А Тимирязева

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНЬ МСХА

Автореферат разослан « » 2004 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.Г. Тазипа

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. • ■■' ' Актуальность проблемы. В настоящее время среди проблем сельского хозяйства важное место занимает деградация почвенного покрова вследствие водной эрозии. Возникновение ирригационной эрозии определяется сочетанием природных факторов и хозяйственной деятельности человека. В зависимости от почвенно-геоморфологических условий и используемой дождевальной техники величина поверхностного стока при ирригационной эрозии нередко составляет 10-20% от поливной нормы. .

Следует отметить, что во многих работах, касающихся эрозии почв, рассматриваются отдельные аспекты проблемы борьбы с ирригационной эрозией, но в них практически не исследованы основные закономерности формирования поверхностного стока, а также смыва почвы. Не рассчитаны потери почвы, баланс элементов питания, не дано эколого-экономическое обоснование рекомендуемых режимов орошения на склоновых землях. *

Цель и задачи исследований. Цель работы состоит в изучении особенностей формирования поверхностного стока при орошении дождеванием сельскохозяйственных культур на склоновых землях различной крутизны для разработки научно обоснованных ресурсосберегающих технологий орошения..

Для достижения поставленной цели в диссертационном исследовании решались следующие основные задачи:

1. Определить зависимость формирования поверхностного стока от технологий дождевания, обработки почвы, уклонов поверхности.

2. Изучить масштабы миграции химических элементов с поверхностным стоком при дождевании.

3. Определить биоклиматические коэффициенты суммарного водопотреб-ления с.-х. культур для условий ЦР РФ.

4. Установить закономерности формирования суммарного водопотребления с.-х. культур с учётом изменения по длине склона водного баланса, гидрогеологических, водно-физических и агрохимических условий.

влияния|^г^1Щ«^приёмов обработки почвы и режи-

5. Провести оценку

фонд научной литературы

мов орошения с -х культур на формирование урожая, б. Дать экономическую оценку рекомендуемого комтекса мелиоративных

приемов в условиях орошения склоновых земель Нечерноземья

На>чная новизна. На основании гроведенных исследований, выполненных на многофакторном стационарном полевом опыте, разработаны теоретические и практические основы для ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых и кормовых культур на склоновых землях ЦР РФ Пои этом установлен и теоретически обоснован ряд новых положений и закономерностей.

• установлены закономерности формирования поверхностного стока, смыва почвы, выноса питатечьных веществ "о склону под действием природных факторов, технологий полива и противоэрозионной обработки почвы,

• дана сравнительная оценка противоэрозионных обработок склоновых земеть при орошении:

• определены биоклиматичесчие коэффициенты суммарного водопо-треб-ения зерновых и кормовых культур для устовий ЦР РФ,

• проверены закономерности формирования суммарного водопотреб-ления с.-х культур с учетом изменения по длине склона водного баланса, гид-рогеотогических, водно-физических и агрохимических условий,

• дана экономическая оценка рекомендуемого комплекса мечиора-тивных приемов в условиях орошения склоновых земель Нечерноземья.

Практическая значимость работы. Установленные положения и закономерности позволяют на научной основе разрабатывать проектные и назначать эксплуатационные режимы орошения сельскохозяйственных культур, выращиваемых на склоновых землях. Предложенные технологии обработки почвы и полива способствуют снижению интенсивности эрозионных процессов до допустимых предетов, что приводит к повышению урожайности возделываемых кучьтур. Результаты работы позволяют более конкретно решать следующие практические задачи-

1. Дифференцированно вносить минеральные удобрения и известсо-

вать почвы по длине склона, учитывая баланс выноса питательных веществ с поверхностным стоком. .

2. Экономить ресурсы поливной воды на 10-15 %, проводя дифференцированные поливы по длине склона.

3. Снижать водную эрозию почв и повышать урожайность сельскохозяйственных культур на 15-20 %.

4. Прогнозировать величину поверхностного стока в зависимости от поливной нормы и уклона территории. , __

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены на научной конференции III съезда Докучаевского общества почвоведов (Суздаль, 2000г.); научных конференциях ТСХА (Москва, 2000-2003г.г.); международной научной конференции «Экологические проблемы мелиорации» (Москва, 2002г.); международной научно-практической конференции «Проблемы ЛПК», посвященной 60-летию Победы под Сталинградом (Волгоград, 2003г.); всероссийской конференции молодых учёных и специалистов, посвященной 225-летию ГУЗа (Москва, 2004г).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 8 работах.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы (137 наименований, из них 13 на иностранном языке) и 9 приложений. Основное содержание изложено на 149 страницах машинописного текста, включая 12 рисунков и 25 таблиц. ,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы и дана общая характеристи- . ка работы, сформулированы цель, задачи и защищаемые положения.

В первой главе проводится обзор литературы по современному состоянию изучаемого вопроса. Дана характеристика и проанализированы основные факторы эрозии почв. Выделено четыре этапа развития науки об эрозии почв и мерах её предупреждения. Приведена характеристика склоновых земель и эко-лого-экономическая оценка орошения склоновых участков дождеванием.

Обобщение имеющихся научных исследований позволило разработать программу исследований, направленную на повышение урожайности сельскохозяйственных культур, экономию ресурсов, повышение плодородия почвы и улучшение экологии склоновых земеть

Во второй главе изложены изучаемые вопросы, описывается местоположение опытного участка, схема опыта, почвенные и климатические >с"овия. методика проведения исследований.

Исследования проводились в 2000-2003 гг. на стационарном полевом огыте М-01-18-ОП, который был заложен в 1980 г. на Конаковском поле УОХ МСХА «Михайловское» На опыте развернут во времени зернотравяной почвозащитный севооборот 1) овес — 2) ячмень с подсевом многолетних трав - 3) многолетние травы 1-го года пользования — 4) многолетние травы 2-го года пользования - 5) озимая пшеница (табл.1)

Таблица 1

Система основной обработки почвы

„ - . ! Ячмень с Много тетние травы 1 Вариант об- 1 _ „ --•---; _ , 1 Овес подсевом 1 , _ Озимая пленица 1 работки 1 -го г п 1 2 го г п ' 1 1 мн трав , „ 1 Лущение на Х-¡0 сч 1 Лущение на 3-10 см с"ал!Х„ , вспашка на 20-22 см ' * ' 1 Вспашка на 20-22 см

, Bcia~.Ka ч-ще1еаак/е Лущение на 8-10 см .„ .. 1 Лмцение на 8-10 сч „ -,л 1-4 ' Щелевание на 40-50 ¡ _ _„ Вспашка на 20-22 см , Вспашкч на 20-22 см 1 см Щелевание на 40-S0 см 1 Щелевание на 40 М) см

1 Пгоскорез- | Птоскорезная обработка 1 i П-ocxi. резная оиработка 1 ная -«■ п.еле- на ! 8-20 см щелевание - | - на 18-20 см ч- щелевание 1 в«шие 1 на 40-^0 см ! 1 1 на 40-50 см

, Плоскорез- j Плосхорезная обработка i наяч-чизе- на 1S-20 см + чизелева-1 "евание 1 ние на 38-40 см 1 Тдоскорезная обработка ' - 1 на 18-20 см + чизелева-I ние на 'ÍS-.O см

Поверхностная ч- щеле-' вание ^ aS 10 1 Лущение на S-10 см Щ^ев^Тна 40-50 см i яв ¡ Щепевание на 40-50 см 1 40-50 см 1

1 Поверхностная Лущение на 8-10 см ¡ 1 1 Лущение на 8-10 сч Чизелевание на 38-40 см 1

Повторгость опыта трехкратная Размещение вариантов методом организованных повторений. Крутизна склона 4" и 8°, экспозиция склона - южная, протяженность — 120 м Исследования проводитесь на водобалансовых то-

щадках (200 м2). Для сравнения противоэрозионной эффективности вспашки поперёк склона, сочетаний: вспашки со щелеванием, плоскорезной со щелева-нием, плоскорезной с чизелеваяием, поверхностной со щелеванием и поверхностной была разработана система основной обработки почвы (табл. 1).

Система удобрений рассчитана с учётом агрохимической характеристики пахотного слоя на положительный баланс питательных элементов (табл. 2).

Исходная агрохимическая характеристика пахотного слоя следующая: С — 1.1%, N - 0.1%, рН - 6.0, гидролитическая кислотность около 2.5 мэкв, сумма поглощённых оснований - 26.4 мэкв, Р205 - 16.5 мг, К20 - 10.2 мг на 100 г почвы. Рабочей гипотезой при разработке схемы длительного стационарного полевого опыта служило предположение о том, что применение разноглубинных почвозащитных обработок и их сочетаний поперёк склона средне эродированных дерново-подзолистых почв при внесении рекомендуемых доз минеральных удобрений и извести является наиболее рациональным способом защиты почв от водной эрозии в условиях Центрального Нечерноземья.

Таблица 2

Система удобрений под культуры севооборота в кг/га д.в.

Культура севооборота основное ттрипосевное 1 подкормка

N Р;05 к2о N РгО, К20 ! N | РгО, к2о

Ов«с - - 60 70 - - . | - - '

Ячмень + ми. травы - 50 90 - 1 -

Мк. травы 1 г.п. • - - - 95 80 170

Мк. травы 2 г.п. - - - 1 — 1 — 35 80 170

Озимая пшеница 55 60 120 - 15 I - | 55 1 - | -

Дождевание с.-х. культур проводилось на водобалансовых площадках по схеме (табл. 3). '

По фактору А. предусматривалась разработка режимов орошения и технологий полива, позволяющих одновременно добиваться экономии и рационального использования поливной воды и получения высокого урожая сельскохозяйственных культур.

По фактору В изучались агротехнические приёмы обработки почвы, способствующие сокращению стока поливной воды, предотвращению ирригаци-

онной эоозии, утучшению водно-воздушного режима почвы и повышению продуктивности зерновых и кормовых хультуо.

Таблица 3

Схема полевого опыта (6x3x2)

| Фактор А 1 Фактор В ' Фактор С 1

' Поливная норма, ч'/га 1 | Приемы обработки почвы ' Крутизна склона |

'00

300

<100

200 4- 200

т> —' »)

1) Поверхностная Зсгтшка

100

-. 1) Всашка +■ вделевание

200

400

8°

400

20Э 200

По фактору С определялось влияние коутизны склона на величину поверхностного стока.

Предпопивной горог влажности почвы на всех вариантах опыта допускался не ниже 75 "Л НВ Исследования проводились согласно утвержденным методикам и рекомендациям Водно-физические свойства почвы определялись по методикам АЛ. Роде и Н А Каминского Фактическая поливная норма учитывалась с помощью дождемеров Давитая. Расчет потавной нормы проводили по формуле А Н. Костикова Суммарное водопотребление за вегетационный период и по фазам развития растений определялось методом водного баланса Смыв почвы со стоковых площадок определяли по мутности воды Определение водогроницаемости почвы в период вегетации культур - методом заливки площадок Влажность почвы - методом термостатной сушки Плотность почвы опредетя.-'и объёмно-весовым методом Образцы отбирали по слоям 0-10, 10-20. 20-30, 30-40 см Агрегатный состав почвы определяли просеиванием по И И Саввину Водогрочность а'-регатов - по методу И М Бакшеева Агрохимические показатели определяли по ГОСТу гумус - ГОСТ 26213-84 (01 07 97),

фосфор - ГОСТ 26207-84 (01.07.95), калий - ГОСТ 26204-84 (01.07.95), рНка -ГОСТ 26483-85 (01.07.96). Содержание химических элементов в жидком стоке определяли на пламенном фотометре. Фенологические наблюдения проводили по методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. Учёт урожая проводили сплошным методом. Поливы осуществляли дождевальной установкой с интенсивностью дождя I = 0.28 мм/мин. Статистическая обработка результатов исследований - методом дисперсионного анализа для многофакторных опытов (Доспехов Б.А.). Методической основой определения экономического эффекта являются «Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования», утверждённые Госстроем РФ, Минэкономикой РФ, Минфином РФ и Госпро-мом РФ от 31 марта 1994 г. .

В третьей главе дано агроэкологическое обоснование режимов орошения сельскохозяйственных культур на склоновых землях. В рамках опыта проводились исследования, выявляющие зависимость объёма поверхностного стока от поливной нормы (табл. 4). -

В результате распределения поливной нормы 10 и 20 мм стока не наблюдалось. При дождевании вегетарующего овса на склоне крутизной 8° с увеличением поливной нормы от 20 до 30 мм средняя глубина промачивания почвы и средняя величина поверхностного стока увеличилась в 2 раза.

- При орошении многолетних трав стока не наблюдалось, это говорит о том, что величина стока, кроме вышеуказанных факторов зависит от площади проективного покрытия растениями.

Максимальные значения величины поверхностного стока были получены при распределении поливной нормы 30 мм на пашне: на склоне 8° при средней глубине промачивания 11 см средняя величина поверхностного стока была 10 мм, на склоне 4° при средней глубине промачивания 9 см средняя величина поверхностного стока достигала 9 мм.

Хорошие результаты получены при прерывистом дождевании.

Таблица 4

Величина поверхностного стока в зависимости от размера поливной нормы

(вариант обработки- вспашка + иелевание, 1=0 23 мм/мин, _нижний порог влажности почвы до полива 75 % НВ)_

------- Культура Кру-тона склона Поливная норма, мм Время расгре-де-гсннж по-тавной нормы, мин Средняя пу-бина громачи-вания.см Средняя величина поверхностного стока мм

1 2 3 4 <; 6

10 45 о

20 97 б 4

8° ■»о 140 12 8

40 '85 14 18

Овес 20->-20 213 17 5

10 46 3 -

20 о*; Я 2

4° 30 136 10 6

40 182 16 13

20+20 215 18 3

0 48 ..... _ '

20 :оо 5 _

8° 30 142 12 *■»

Ячмень + чя1го"гтие трааы 40 150 9

20+20 11 Л 6

10 <1 ^ -

20 93 7

4' 40 139 •0 1

~0 184 16

( 20+20 220 ч 2

¡0 47 1 -

20 101 4 -

8° 13!! 9

40 186 12

Многолетние 20+20 225 15 4

травы I г г 10 53 1

20 100 5

4° "(0 8 -

40 1*7 12

20+20 217 П

10 45 1

20 95 5 4

оо в 30 41 11 7

40 133 13 -8

„ Пашня 20+20 214 14 9

10 51 2 -

20 101 6 3

4° 30 '39 9 6

■Л 186 14 '2

20+20 2'8 15 7

Задача первого полива смочить верхний слой почвы, вытеснить почвенный воздух, подготовить почву к основному поливу. Глубина промачивания почвы при таком способе орошения была максимальная и находилась в пределах 17-18 см, а сток был минимальный (3 мм на склоне крутизной 4° и 5 мм на склоне крутизной 8°). По данным наблюдений за объёмом поверхностного стока и поливными нормами (т,мм) при определённой интенсивности дождя и крутизне склона 4° и 8° были определены уравнения регрессии:

8 = 0.25 т+ 0.7 при крутизне склона 8° (1)

Б = 0.20 т — 1.0 при крутизне склона 4° (2)

По полученным уравнениям были построены графические зависимости между поливными нормами и объёмом поверхностного стока при дождевании вегетирующих овса и ячменя (рис.1). Используя этот график можно прогнозировать величину поверхностного стока "от размера поливной нормы. Также можно сказать, что при постоянной интенсивности дождя и впитывающей способности почвы решающим фактором в образовании поверхностного стока является уклон.

I 14 £12 . 8 10 ^

5«

3 а ь> о О

к

X

си о са о С

6 -4 -2 -0

0

60

20 .40 •

Поливная норма т, мм Рис.1. Зависимость поверхностного стока от размера поливной нормы

Поверхностный сток опасен тем, что с ним выносится большое количество питательных веществ. Результаты химического анализа поверхностно-

стекающих вод представлены в табл 5. Установлено, что в среднем ежегодно на склоновых участках почвы теряют из слоя 0-40 см с поверхностным стоком (кг/га) фосфора 0.7-6 0, калия - 2 3-28 9, кальция - 7 3-45 <3 При яротивоэрози-онных приёмах обработки почвы на склоне крутизной 4° миграция химических эпементов была в 2.2 раза меньше по сравнению с аналогичными вариантами на склоне крутизной 8°. Поверхностный сток перераспределяет вещества по длине склона, счедовательно нужно это учитывать при химических мелиорациях почв склонов и ос\ ществлять дифференцированное внесение удобрений и извести После проведения химического анализа пахотного слоя почвы выяснилось, что максимальное содержание гумуса, подвижных форм фосфора и обменного ча-"ия отмечается в нижней части склона, ч^о связано с процессами смыва и намыва почвы. Если говорить о влиянии обработки на содержание основных эче-ментов питания, то наибольшее количество питательных веществ содержится при говерхностной обработке склона крутизной 4° (2 99% гумуса, 50 71 мг< чг фосфооа, 40.12 мг/кг калия), а наименьшее при вспашке на склоне крутизной 8° (2 68% гумуса 45.73 мг/кг фосфора, 44 78 мг/кг калия).

Таблица 5

Потери питательных веществ с поверхностным стоком при дождевании, т = 30 мм (в среднем за 2001-2003 гт.)

Всего хим В том чисе

| Вариант обработки элементов, кг/га Р2О5 ' кго 1 Са

Крутизна склона 4"

Поверхностная 99 4 25 ! 52 ' 10 8

Вспашка 112 0 20 1 59 | 79

Вспашка щелевание 67 6 07 2 "> 46

Коутизна склона 8°

Повеохностная 286 4 ОС 1 28 9 1 45 8

Вспашка 217 9 ! 116 1 26 7

Вспашка +щечевание 102 3 1 4 5 7

В четвёртой главе проаналилгрован почвенно-гидрологичесчий режим склоновых участков, изложены результаты изучения суммарного водопотреб-

ления сельскохозяйственных культур при орошении склонов, проведен анализ изменения агрофизических свойств почвы в зависимости от изучаемых почвозащитных приёмов обработки

Нашими исследованиями установлено, что наибольшей плотностью (1.371 40 Г/см3) обладала почва при поверхностной обработке, наименьшей (1 1.33 г/см1) - при всгашке со шелеванием (табл О). За три года исследований плотности почвы при вспашке с щелеванием наблюдалась тенденция снижения в среднем на 1 5% (на склоне крутизной 4°) и на 2 2% (на склоне крутизной 8°)

Таблица б

Средние величины некоторых агрофизических свойств пахотного соя

дерново-подзолистой гочвы (2001-2003 г г )

1 1 1 Вариант обработки | Козффици-Плотность . т , ) ент струк-почвы, г/см 1 г 1 турностл Количество водопрочных агрегатов, % Водопроницаемость, мм/час

1 Коутизча схлона 4°

Поверхностная 1.37 1 2,68 43 3 6,0

Всгашка 1.33 Ь 2,37 39,1 6 1

Вспашка щелевание 1 29 1 2,61 45,0 12.1

Кглтизна склона 8°

Поверхностная 1,40 2 41 40,1 5,7

Вспашка 1 36 , 2 21 38.5 6.0

1 Всгагнча + це-евалие 1.33 1 2,34 41,2 11,3

I КСР 0 05 0.32 3,69 0 44

Применение щелевания на глубину 40-50 см оказало положительное втияние на структурное состояние эродированной почвы Так, коэффициент структурности на этом варианте на склоне крутизной 4° составил 2 61, на склоне крутизной 8° - 2 34 Количество водопрочных агрегатов на ваоианте вспашки со щетеванием также было наибольшим (45 0 % на склоне крутизной 4°, 41 2 °о - на склоне крутизной 8°) С физичесхим состоянием почв тесно связана её водопроницаемость Наилучшая водопроницаемость (11.3 мм/час — на склоне крутизной 8° и 12 1 мм/час - на склоне крутизной 4°) также отмечалась гри

вспашке со щелеванием, наихудшая (5.7 мм/час - на склоне крутизной 8° и 6.0 мм/час - на склоне крутизной 4°) — при поверхностной обработке.

Влияние агрофизических свойств почвы (плотности, количества водопрочных агрегатов, водопроницаемости) на урожайность с.-х. культур значительно. Коэффициент корреляции составляет 0.96, коэффициент детерминации 0.94. Для определения зависимости суммарного водопотребления в основании и верхней части склона от средней температуры воздуха была использована формула, полученная проф. Н.Н.Дубенком:

[(Н/ 165.7)2 + 0.2] • Т + (Н/ 172)2 + 3.3; мм (3)

,где Н — высота участка над уровнем моря, м;

Т — среднедекадная температура воздуха, °С. Для склона крутизной 4°, расположенного на определённой отметке над уровнем моря формула принимает следующий вид:

" Е{,60,=1ЛЗ-Т+4.17 (4)

Для склона крутизной 8°, расположенного на определённой отметке над уровнем моря формула принимает следующий вид:

Е075)=1.32;Т+4.34 (5)

Одновременно с этим мы проверили результаты расчётов по формуле с экспериментальными данными, полученными в межфакультетской лаборатории УОХ «Михайловское». Расчётные данные отличаются от экспериментальных на 5-12 %. Суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур в условиях оптимального увлажнения почвы в верхней части склона на 12-15 мм больше, чем в нижней части (рис.2). В связи с этим в пределах одного поля по длине склона необходимо осуществлять дифференцированные поливы. В верхней части склона нужно проводить на 1-2 полива больше, , чем в основании склона. Дифференцированные поливы по длине склона позволят экономить оросительную воду на 10-15 %.

За годы исследований (2001-2003 г.г.) нами были получены биоклиматические коэффициенты по формуле Алпатьева А.М. для овса, ячменя и много-

етних трав, впервые для условий Центрального района РФ

4 орошаемые варианты ц--« - неорошаемые аарялгти

Верхняя часть сктона

Рис 2 Декадное водопотребление зерновых культур при нижнем пороге влажности на орошаемых вариантах (70-75 % НВ) в среднем за 2001-2003 гг

Кя = Е/БсЗ (6)

, где Е - водопотребление за декаду, мм;

- сумма дефицитов влажности воздуха за тот же период, мб. Режим влажности почвы оказывает существенное влияние на численные

значения коэффициентов (рис.3). Анализ кривой показывает, что значения биоклиматических коэффициентов отражают основные биологические особенности водопотребления культур и изменяются с определённым периодом. Расход влаги на единицу тепла в течение вегетации непостоянен.

" Самые малые численные значения они имеют в начальный период вегетации. По мере роста и развития растений биоклиматические коэффициенты водопотребления увеличиваются, достигая своего наибольшего значения в период максимального водопотребления с.-х. культуры, затем постепенно уменьшаются. Значения коэффициентов повышаются с улучшением режима влажности почвы.

дит»

Рис. 3. Биологическая кривая изменения коэффициента водопотребления зерновых культур за 2001-2002 гг.

Используя биологическую кривую водопотребления можно определить численные значения биоклиматических коэффициентов для конкретных с.-х. культур как в каждый период вегетации, так и в целом за вегетацию. На основе этого можно рассчитывать сроки поливов и поливные нормы для получения высоких урожаев с.-х. культур с учётом складывающихся метеорологических факторов.

В пятой главе приведена экономическая эффективность орошения склоновых земель За годы исследований при вспашке с шелеванием на склоне крутизной 4° и 8° продуктивность культур зеркотравяного севооборота была выше, чем при ежегодной вспашке и поверхностной обработхе (табл 7)

Наибольший урожай с -х культур, возделываемых в условиях опыта при орошении, был голучен на склоне крутизной 4° при вспашке с щелеваниеч (овёс - 3 96 т гз, ячмень - 3 16 т/га, многолетние травы — 4.20 т/га). Прибавка урожая овса от орошения была максимальной также при вспашке с шелеванием (\ 25 т/га - на склоне крутизной 4°, 1 12 т/га - на склоне крутизной 8°)

Вследствие засучи в период вегетации ячменя с подсевом многолетних трав не был реализован весь биологический потенциал продуктивности этой к\7ьтуры, однако применение орошения позволило добиться значительной прибавки урожая Наилучшие условия для формирования урожая ячменя были на вспашке с шелеванием склонов при орошении, когда он составил 3.16 т/га на склоне крутизной 4° и 3 45 т/га на склоне крутизной 8°) Максимальная прибавка урожая ячмечя от орошения была при поверхностной обработке склона крутизной 4° (I 35 т/га) и при вспашке с щетеванием склона крутизной 8° (1.33 т'га)

Встедствие выпадения бобового компонента много-гетчлх трав от неблагоприятных усгозий перезимовки урожайность их была низкой В сложившихся условиях максимальный урожай многолетних трав о-гмечеч при поверхностной обработке склона крутизной 4° на фоне орошения (4 38 г/га) и при вспашке с щетеванием склона крутизной 8° (4 17 т/га) Наибольшая прибавка от орошения была при поверхностной обработке склона крутизной 4° (1 47 т'га), на склоне крутизной 8° - при вспашке с гцелеванием (0.95 т/га)

При возделывании овса на варианте вспашка с щелеванием экономический эффект от орошения был максимальный' 199 руб/га на склоне крутизной 8° и 392 руб/гз на склоне крутизной 4°.

Такая же закономерность отмечена и при возделывании ячменя с подсе-

вом многолетних трав и многолетних трав 1 года пользования - экономический эффект от орошения при возделывании ячменя с подсевом многолетних трав на варианте вспашки с щелеванием достиг 204 руб/га - на склоне 8° и 414 руб/га на 4°.

Таблица 7

Влияние противоэрозионных обработок и орошения на урожайность с.-х. культур, т/га

Вариант обработки Овёс (2001 г) Ячмень с подсевом многолетних трав (2002 г) Многолет-■ ние травы, сено (2003 г) В среднем за 20012003 гг. т. корм. ед.

Крутизна склона 4°

Поверхностная 3.48 ■2.43 2.82 ■■ 1.47 4.38 2.91 2.89 1.81 -

.Вспашка З.бб 2.58 3.06 2.39 4.11 3.20 3.00 2.25 •

. Вспашка + щелевание . 3.96 2.71 , . ЗЛ6 2.43 4.20 3.58 3.15 2.37

Крутизна склона 8°

Поверхностная 3.37 2.25 2.20 . 1.08 3.06 2.66 2.42 1.56

Вспашка 3.29 2.38 3.17 1.93 3.80 3.09 2.87 1.99

Вспашка -1- щелевание 3.61 2.49 3.45 2.12 4.17 3.22 3.14 2.12

НСРЛ05 4.07 НСР 4.07 •■• НСР^оз 3.30

Примечание: В числителе урожайность при орошении, в знаменателе — без орошения.

При возделывании многолетних трав первого года пользования экономический эффект от орошения достиг 242 руб/га на 8е и 407 руб/га на 4°. Экономический эффект от орошения при возделывании ячменя оказался выше, чем при возделывании овса, это объясняется тем, что 2002 год был весьма засушливым и дополнительные затраты на орошение окупились значительной прибавкой урожая. Многолетние травы Г года пользования пострадали во время мало-

снежьой и морозной зимы 2003 года и не реализовали весь свой биологический потенциал, хотя экономический эффехт от орошения был получен, причем наи-ботьший также на варианте вспашки с шелеванием

Выводы

1 На основании исследований в длительном стационарном опыте подтверждена закономерность перераспределения гумуса, подвижных форм фосфора и обменного калия на склоновых землях На нижних элементах склона происходит накопление питательных веществ, что связано с процессами смыва "очвы и питательных веществ поверхностным стоком с верхних элементов склона На:'бо<1ы1.ее содержание органического вещества и питательных веществ в пахотном слое приурочено к варианту поверхностной обработки почеы на сктене крутизной 4° (2 99 % гумуса, 507.10 мг/кг фосфора, 491,20 мг/кг калия) Экспериментально установлено, что вымывание калия из пахотного слоя почвы происходит интенсивнее по сравнению с другими химическими элементами.

2 При орошении дождеванием ежегодные потери питательных веществ с поверхностным стоком из слоя 0-40 см на склоновых землях составляют- фосфора 0 7-6 0 кг/га, калия 2 3-28 9 кг/га, кальция 4 6-45 8 кг/га. На вариантах гротгвоэрозионных приёмов обработки почвы на склоне крутизной 4° миграция химических элементов бы~а в 2 2 раза меньше по сравнению с аналогичными вариантами на склоне кр\тзног 8°

3 Прерывистое дождевание способств>ет снижению вероятности возникновения поверхностного стока и ирригационной эрозии на склоновых землях Средняя глубина промачивания почвы при таком способе орошения была наибольшей (15-18см), а величина поверхностного стока была наименьшей (2-6 мм)

4 Растительный покров уменьшает поверхностный сток При возделывании многочетних трав (площадь проективного покрытия 75%) на склоне крутизной 4° при поливе различными голивными нормами (от 100 м}/га до 400

м3/га) поверхностного стока не наблюдалось. - .

5. Суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур по элементам склона существенно различалось. Между верхним и нижним элементами склона разница составляла 12-15 мм, что необходимо учитывать при расчёте режимов орошения сельскохохчйственных культур на склоновых землях. Необходимо производить дифференцированные поливы. В верхней части склона необходимо проводить на 1-2 полива больше, чем в основании. Дифференцированные поливы позволяют экономить оросительную воду на 1015 %,

6. Значения биоклиматических коэффициентов зависят от влажности и температуры воздуха. Полученные коэффициенты позволяют определять водопотребление сельскохозяйственных культур, как в каждый период вегетации,

■ так и в целом за вегетацию.

7. Применение щелевания на глубину 40-50 см. оказало положительное влияние на структурное состояние эродированной почвы. Коэффициент структурности на этом варианте на склоне крутизной 4° составил 2.61, на склоне крутизной 8°, - 2.34. Количество водопрочных агрегатов было наибольшим (45.0 %'-на склоне крутизной 4°, 41.2 %-на склоне крутизной 8°).

Э. Щелевание способствовало заметному увеличению водопроницаемости почвы (она достигла 11.3 мм/час на склоне крутизной 8°, 12.1 мм/час на склоне крутизной 4°). Это способствует усилению водопоглотительной способности и увеличивает накопление влаги в метровом слое почвы.

9. Сочетание щелевания с зяблевой вспашкой оказало благоприятное влияние на величину плотности почвы, которая на этом варианте была наименьшей (1.29 - 1.33 г/см3) и за три года исследований имела тенденцию к снижению (в среднем на 1.5 % - на склоне крутизной 4е, на 2.2 % - на склоне крутизной 8е).

10.Максимальная урожайность возделываемых культур (3,15 т.корм.ед.) отмечена при орошении на варианте вспашки со щелеванием. Прибавка урожая

овса от орошения составила в среднем 1.05-1.13 т/га, ячменя 0.92-1.23 т/га, многолетних трав первого года пользования (сухая масса) 0 69-1 00 т/га, при урожайности на контроле 2 38-2 58 т/га - овес, 1.93-2 39 т/га - ячмень, 3 093 20 т/га - многотетние травы. 11 Максимальный экономический эффект применения орошения на склоновых землях в период исследований достигнут при возделывании ячменя с подсевом много зетних трав Допо гантельные затраты на орошение в условиях засушливого вегетационного периода окупились значительной прибавкой урожая (1 35 т/га при поверхностной обработке склона крутизной 4°, 1.33 т'га при вспашке со щечеванием склона крутизной 8°) Предложения производству: В адаптивно-ландшафтных системах земледелия при разработке приемов современных технотогий воздетывания сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах Нечернозёмной зоны, на склонах южной экспозиции, крутизной 4°, 8° и протяженностью 120 м, для получения планируемых урожаев сельскохозяйственных культур, рекомендуется производить прерывистый потиз сначала малой поливной нормой (100-300 м5/га), который смачивает верхний слой почвы, вытесняет почвенный воздух, подготавливает почву к основному чотиву Для условий Нечерноземья, рекомендуемый размер оросительной нормы для средних по обеспеченности осадками и температурой лет 1400-1500 м'/га и 2400-2500 м3/га для сухих тет В цетях зашиты от водной эро-зил и деградации дерново-подзолистых почв на склонах южной экспозиции, рекомендуется проводить вспашку со щелеванием на глубину 40-50 см и расстоянием между щелями 7-8 м в почвозащитном севообороте с чередованием куьтур 1) ячмень + многотетние травы, 2) многолетние травы, 3) многолетние травы, 4) озимые, 5) овес

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях автора:

1 Наумов В Д, Дубенок Н Н , Мацыганова Е.В Влияние противоэро-

зионных обработок на агрофизические свойства дерново-подзолистых почв // Тезисы докладов 3 съезда Докучаевского общества почвоведов. - Суздаль, 2000. Кн.2. С.320. '

2. Дубенок H.H., Мацыганова Е.В. Водно-физические свойства дерново-подзолистых почв и их динамика на склоновых землях // Издание БД «Аг-рос» № 0329600034 в НТЦ «Информрегистр» под № 152/45 ВС - 2000.

3. Мацыганова Е.В. Изменение водно-физических свойств дерново-подзолистых почв на землях, подверженных водной эрозии // Материалы научной конференции молодых учёных и специалистов. - М.:Изд-во МСХА, 2001. С.20-21.

4. Дубенок H.H., Мацыганова Е.В. Агроландшафтные условия формирования поверхностного стока при поливе дождеванием склоновых земель // Материалы международной научной конференции «Экологические проблемы мелиорацию). - Москва, 2002, С.43-50.

5. Дубенок H.H., Мацыганова Е.В. Влияние орошения на водно-физические свойства почвы и урожай овса в зависимости от крутизны и элемента склона // Издание БД «Агрос» № 0329600034 в НТЦ «Информрегистр» под №80/46 ВС-2002. V ..

6. Дубенок H.H., Мацыганова Е.В. Количественная оценка поверхностного стока при орошении дождеванием склоновых земель // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 60-леткю Победы под Сталинградом «Проблемы АПК». — Волгоград, 2003. С. 186-187.

7. Дубенок H.H., Белолюбцев А.И., Мацыганова Е.В. Экологические аспекты разработки технологии дождевания склоновых земель // «Вопросы мелиорации». - М.: «Мелиоводинформ», - № 3-4 - 2003.-С.175-183.

8. Мацыганова Е.В. Влияние орошения на химические свойства пахотного слоя дерново-подзолитсой почвы в зависимости от крутизны склона и способа обработай почвы // Материалы юбилейной научной конференции молодых учёных и специалистов. - М.: Изд-во МСХА, 2003.С.293-2

Уел печ л 1.16

Зак 224

Тираж 100 экз

ЛНО «Издательство МСХЛ>> 127550 Москва, ул Тимирязевская, 44