Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ЭРОЗИИ В СТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮЖНОГО УРАЛА

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ЭРОЗИИ В СТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮЖНОГО УРАЛА"

А-ЗИМ

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ . СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

КЛИМЕНТЬЕВ Александр Ильич

УДК 631.459 : 631.445.4 : 631.6.02(470.56)

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ЭРОЗИИ В СТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮЖНОГО УРАЛА

Специальность 06.01.03 — агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1994

Работа выполнена в Оренбургском на\чно исследовательском институте сельского хозяйства в 1975—1993 гг

Научный консультант академик РАСХН, доктор биологических наук, профессор В. И. Кирюшин.

Официальные оппоненты академик РАСХН доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н. П. Панов; доктор сельскохозяйственных наук, профессор П. С. Трегубов; академик Российской технологической академии доктор сельскохозяйственных наук А. И. Шабаев.

Ведущая организация — Всероссийски» научно исследовательски» институт земледелия и защиты почв от эрозии, г. Курск

Заишхл диссертации состоится «-'Ч > 199/Г

в «// > часов на шседании специализированного совета Д 120 35 02 при Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Адрес 127550, Москва И-550, ул Тимирязевская, 49

С диссертацией можно ошакомиться в бибшотеке Московской сельскохозяйственной академии им К \ Тимирязева

Автореферат разослан «. . 1994 г

Ученый секретарь »*

специализированного совета—

кандидат сельскохозяйственных наук^^^и^г-М. Наумова

i "'.)''.'-; I. ОБЩАЯ ХЛРА1-СГЕР1ЙТИКА РАБОТЫ • v:

. ' Г ,"'. Актуальность проблемы. • Южно-Уральский: регион занимает . ■

одно из ведущих : мост в россии по производству ; свльскохозяйст-•' венной, продукции. Здесь/заготавливается 1товарного зерна ; (преимущественно - высококачественные яровые твердые и сильные

• пшеницы)-и мяса. Сельскохозяйственные угодья составляют 10,8

• млн.Гаj в том- лиолв- в пашне - 6',4 млн.га. Почвенный покров прв-'дставлем черноземами^остальная площадь занята темно-каш--тановыми:почвамиi Около 2,0 млн.га занимают■солонцово-солонча-1к6вы0;комплексы различного генезиса, из них 0,6 млн.га находиться в пашне. у ■"••■■ . * •.:,'>'••= --v ' ■. '-;.,.,.

.'Нестабильность; сельскохозяйственного производства- выражена - ff-низкой" урожайнботи .'особенно зерновых культурч(за последние 15 Улет;-.30, 7 ц/га)'• и 'значительными . ее-колебаниями, по. годам ; ( от ; ;:'180;;до.20£), Это* обусловлён0/-усилешю^

''адодородия^почв,. вызванных;эроэи9Й..'и;-дефляцией.'' Причиной ¡эрозии :' яочв^является -сплошная распашка'земель без учета их качества,, . проходившая в три этапам первичное осво0н?е, (1800--19вЗ-тт.), ос fàoeaae. целинных; и "-залежных .земель"? (IS53-I956 гг. ) и распашка - . малопродуктивных"пастбищ;("кореннбе улучшеше"; 1965-1985 гг.)., хСшюшное массивное земледелие ," а также сведение- лесов в прошлом :,*привелО;.к усилений стока* ; обсыханию ; территории^ и дестабилизации "^экологической'Ьбстановиа*;''"." • ' i; ¿>";У •/ -

'-¿лИзучению, процессов, эрозии я-дефляции 'почв в-регионе до. ПО-. •; следнего времени уделялось недостаточное внимание.* Разработан-^-.ныа ж 80^х; годах ;систеш; земледелия страдают слабой; почвозапщт-;- нойнапрамеяностью.". Не оправданно, высокая ; степень -распаханности уэрозионноопасных*. неполноразвитых, солонцовых: и других почв с .. я низким естественным плодородием'требует разработки системы за;*. щиты почв • от: эрозии. и дефляции, : обеспечивающей сохранение пло-v дородия почв и.его'воспроизводство. Этим и.определяется акту-; •дальность 'исслздований. У ' ; ' .. ,■. ••;■ *.

: ,-* «Представленная, работа; являетсясоставной частью исследова-кий, проведенных.актором.во время :почвеншк экспедиций ("Волго: гипрозсм"), программ и заданий ГК1ГГ Совета Министров СССР Оренбургскому НШС1( номера регистрации 20991, 01827000855 , 226, 76026165,. 227,. ÛI830I30I59). . У.'.'..'

У ■ ■ ' ..' Задачи. исследований ; '.Цель задачи состояла в исследовании

закономерностей : пс жаадЩь. Уидавднн^ыйфощйзов для научного

•"•"'-' -'•:■ -чга'йлиотЕКА""»

- \"ь;.:охоз академии

* _ | nj^p.j

Ино. Ко.,

обоснования мероприятий, обеспечивающих пбвышение продуктивности эродированных почв, надежную защиту их от эрозии. Для достижения этой цели необходимо:

- на основе системного анализа условий, детального изучения свойств почв, факторов эрозии выявить основные закономерности формирования поверхностного стока талых вод, вызывающих смыв черноземов; .

- разработать критерии диагностики черноземов по степени эродированности и противоэрозионной устойчивости;

- определить объемы и темпы'потерь органического вещества в почвах;

- разработать эффективные почвозащитные технологии возделывания зерновых культур на склонах 1-3, 3-5, 5-7 и более 7°;

- провести почвенно-эрозионное районирование территории и на его основе разработать модели почвозащитных систем земледелия, адаптированных к условиям агроландшафтов.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ,ВЫНОС ШЬЕ НА ЬАЩГУ

1. Активизация эрозии и дефляции в регионе обусловлена повсеместной распашкой склонов и малопродуктивных земель. Это привело к усилению поверхностного стока при постоянном дефиците влаги в почве и дестабилизации экологической обстановки. Максимальная величина весеннего стока достигает 1£0 им<, возросла расчлененность территории на 17"?, что усилило -ее обсыхание и ари-дизацию.

2. Эрозия и дефляция ухудшили агрохимические и водно-физические свойства почв, ускорили темпы дегуми£икации. Исследователями установлено, что темпы ежегодных эрозионных потерь органического вещества возросли в 1,5-С раза и состаг.^и ог 0,5 т/га в черноземах южных и тешю-кашаноЕых почвах до 1,5 т/га -в черноземах типичных и обыкновенных. Налоо ьлие ьотври (. сгн^в

,0 т/га) зафиксированы в силькоэродироваи их, неполнор«шткх и маломощных почвах, вовлеченных в л^ню пру г^ором зт-^ о^ео-ения целинных земель. Возросли темпы 'ь'1 ецл/зац; / гуг^еа (0,4-0,7 т/га), особенно на парах (еркле - г/г 1 I гад). N 3. С це.гыо разработки научных ооиот з I т1 т>чв от зу иб! и оптимизации экологической обстановки , и м, > ; щ ц| почвенно-эрозиокчзе саЯониро_ „ь е, г л1 «3' Ь1 ^ - 1 л* . -ностики гочв по стопил эродщ плюет)! , з, з < > _ -

тойчивости, с ор1чс банки п(-ч1 ш,х ' i j „ л " iv

базе. ЭВМ,. являющиеся основой агроэкологического мониторинга. ;

.. 4,'В зависимости от сложности эрозионных ландшафтов раз-,работала система мероприятий.по предотвращению эрозии и дефляции почв. Для'агроландшафтов'незначительной сложности с.расчлененностью 0,3-0,5 км/км2 и крутизной склонов 1-3° разраббта-на система мер, в которых определяющую роль играет замена вспашки противоэрозионной обработкой с сохранением на поверхности почвы пожнивных остатков, что обеспечило сохранение потерь почвы в 2,0-2,8 раза'и повышение урожайности зерновых культур на

- 5. Для слабо- и. умеренно--сложных,, сложных и весьма сложных агроландшафтов о крутизной склонов 3-5, 5-7 и более 7°, с расчлененностью 0,7-1,0; 1,0-1,4; 1,4-1,8 км/км2 разработана контурная организация территории севооборотов, в основе которой . - буферные полосы из многолетних трав,, кустарниковые кулисы и залуженные водотоки. Почвозащитные;технологические модули, дифференцированные с' учетом, сложности агроландтафта, сокращают сток. на 15-20& и-полностью устраняют вынос почвы за его пределы.

'. " 6. На умеренно-сложных- ландшафтах защиту почв от эрозии и дефляции' обеспечивают буферше полосы шириной .20 м через'100 м: ■ с.'долей шгогсиетних трав.в севообороте не,более 20$; на сложных ландшафтах, кроме выше' перечисленных мероприятий, доля мно-: голетних'трав достигает 40£- с мульчированием поверхности почвы ;измельченяой;соломой;и залужением.водотоков; на весьма сложных" лаадшафтах^почвозащитный' модуль.усилен даурядными кустарниковы- ; "№ кулисами.';':уЛ'','

;^-7, '.Сильноэррдаровашше1 ладдшафты. ¿.крутизной сююнов более . 7°расчлененностью .более- 2- км/кь^' при "сгущении' горизонталей и •ложбин стока,' площадь;, которых 'составляет 0,8 млн. га, рекоменду-. ется вывести кз пашни ;под сплошноезалужение, - многолетними тра-; вами1 с .последующей организацией сенокосо- и - пастбищеоборотов, ">. ■ 8'.,-В (соответствии с изложенными ^принципами 'для различных 'категорий ландшафтов/разработаны модели.почвозащитных систем '. |земледелия,*,, оптимизированные;по условиям сокращения.стока и за-;щиты почз от.эрозк:! и дэ.^яции. • '; . •

< На-учн'ая новизна..Впервые для условий степной зоны Южного Урала: -'"дан .системный анализ .природных и антропогенных факторов эрозии ;"-. и- дефляции- почв;: !

- изучены агрохимические, физические .1 Еодно-фпзическле свойства эродированных почв и разработаны ^рлтерш диагностики черноземов по степени эродированности и противоэрозионной устойчивости;

- определены объемы* и темпы потерь органического вещества в почвах;

- рассчитана величина паводкового поверхностного стока в зональном аспекте,являющаяся научной осноеоЯ прогнозирования интенсивности эрозионных процессов;

- разработаны почвозащитные технологии Еозде-швания зерновых культур на южных эродированных черноземах, расголоженнкх на склонах 1-3, 3-5, 5-7 и более 7 градусов;

- также впервые на основе проведені ого гочвеню-эрозиокяого районирования территории разработаны ндроС/ропоны в производстве модели почвозащитных систем земледелля, ид шт*'роетнше к условиям агроландшафтов, обеспечивающие надежную защиту почв от эрозии, повышение урожайности сеіьскстозя'ствйнкшс культур и охрану окружающей среды.

Апробация. Результаты исследований докладывались на выездной сессии ВАСХНИЛ по борьбе с засухой (Болг ігрдд, ÍÍ.87), всесоюзном совещании (Курск, 1977), трех іхер^сслгскіос со^еданиях-по почвозащитному земледачию (Саратов, І-71; Ноночер acu , USO, IS83), заседании отдєпею'я зе-»-еде и'я -лС-Х^І" doctn, 1181), семи координационных со* Єі..ал:"ях з^сєд- „ях * С ¡^ьта р-танды, 1974; Нурск, I97S, Iítl, Ilt3; C^r.-roL,

Барнаул, IS82; Москва, на ^грп' v- сі i Po^v. Г t a-

ДЄМИИ (Оренбург, IÍZQ), fU НауЧНО- ір„ , ECw > 1ТЦ."

"Проблемы уральских чер icíl оь" (Чстй.м , ...Л.

: Публикация. Опубликованы два книги (в соавторстве^; ма-1 териалы-в трудах ВАСШИЛ (т.И: "Черноземы Поволжья и Преду-ралья"), 75. статей и'рекомендаций.общим объемом более 50 печатных листов, 'Почвенная карта Оренбургской области М I: 600000 в соавторстве..-', .

Внедрение. Непосредственное.участие автора в составлении,-• разработке и освоении-почвозащитных комплексов, . вошедших в системы земледелия области, опытно-производственных хозяйств, колхозов и совхозов; составление Генеральной схемы протнвоэро-зионных мероприятий..и Государственной'колшюксной программы повышения плодородия почв." /; : • >.■)Разработки автора',', сотрудников лаборатории и'. 'хозяйств области, где осваиваются?почвозащитные-комплексы, демонстрировались- на. облает ной ..и ЩЕС СССР, -отмечены золотыми, серебряны- ' ми .медалями'и дипломом Почета..-• ;'.'_-.-' ■' . • •-" В работе использованы материалы исследований, выполненные'лично-автором или под его руководством научными сотрудни-. ками'лаборатории и Восточного сектора защиты почв от эрозии, . что'отражено в совместных, публикациях..

. "■ . '•■ Объем работы. Содержание работы изложено на 351 странице машинописного текста, включая 74 таблицы; иллюстрирована 40 рисунками, 14' приложениями. Список литературы насчитывает. 465 ра" б от на русскомп.14 --на иностранном-языке. - '

. V' .- 1. ПРОГРЛ.П,1А, МЕТОДИКА И УСЛОНН ПРОВЕДЕНИЯ ШСЛЩОВАНИЙ ' "■;. , Программа и методика исследований. Систематизированы и статистически обработаны почвенные материалы института "Еолго-гипрозем",где автор,работал с 1961, по 1975гг. Стационарные опыты

выполнены в 1976...1992 гг в опытно-производственных хозяйствах им.Нуйбышева, им.50 летия ВЛКСМ, "Советская Россия" Оренбургского НИИСХ, совхозе им.XIX партсъезда Светлинского района. Исследования проводились в соответствии с методическими рекомендациями Почвенного института им.В.В.Докучаева, ВНШЗ и ЗГО, ВНИИЗХ, Гидрометеослужбы, АНИИЗ и С, НИИСХ Юго-Востока и ВНИАДМИ. Анализы агрохимических свойств почв проведены в лабораториях институтов "Волгогипрозем" и Оренбургского НИИСХ согласно методик, описанных в работах Е.В.Аринушкиной (1970),'агрофизических свойств -

A.Ф.Вадгониной и 3.А.Корчагиной (1973). В водобалансовых исследованиях использовался метод стоковых площадок, дождевания - установкой ЦПУ по методике Н.С.Ерхова (1970, 1972). Площадь дождевания 6x8=48 м2, интенсивность дождя 1,5...2 мм/мин. Результаты анализов обрабатывались методом вариационной статистики (Н.А.Яяо-хинский, 1970), оценку темпов интенсивности потерь органического вещества в почвах - с использованием монографии А.А.Титляновой,

B.И.Киршина, И.П.Охинько (1984), фенологические наблюдения и структура урожая - по общепринятой методике Госсортиспытания. Математическая обработка данных проведена дисперсионным методом

по В.А.Доспехову (1979), экономическая эффективность способов обработки, технологий и комплексов - по методике ВНИИ и ЗШ (1983), тренды - методом гармонических весов Полевой,1988), интегральные кривые - по А.Д.Силину (1990К

Применялись полевой, лабораторно-полевой, лабораторный, статистический, расчетный н экспедиционный методы.

Схемы опытов. Стационар * I "Противоэрозионная оценка технологий возделывания зерновых культур на склонах " (1976...1987гг) заложен в подзбНе южных черноземов в БПХ им.Нуйбышева на СЗ склоне, крутизной 1...30. Почвы - черноземы южные среднесмытые тяже-лосуглда(истке на делювиальных карбонатных глинах. Мощность гумусового горизонта составила 27-37 см, содержание гумуса в пахотном слое - 3,5Я.

Схема опыта: I. Отвальная -обработка плугом ПН-4-35 на 25...27 см поперек склона (контроль). 2. Гребнистая вспашка плу-

ПН-4-35 (с удлиненным отвалом 3-го корпуса) на ¿5...27 см с почвоуглублением на 35...40 см (почвоуглубители на 3...4 корпусах) 3. Безотвальная обработка плугом ПРН-4-35А на 25...27 см. 4. Плоскорезная обработка КПГ-250 на 25...27 см. 5. Плоскорезная ог'рч-ботка на 12...14 см после уборки + позднеосеннее ¡елетние на

35...40 см. Размещение делянок- систематическое с частичным, смещением вариантов в три яруса. Общий фон - удобренный дозой л/40^60* Площадь делянки - 0,5 га. На делянках строились стоковые площадки с водосливами. Севооборот - зерно-паровой: пар кулисный, озимая рожь, яровая пшеница, яровая пшеница, ячмень. Годы ротации - 1979...1985..С 1980 г проведена производственная проверка первого, четвертого и пятого вариантов. ; - Стационар * 2 - "Разработать и выдать рекомендации произ- . водству по системе земледелия для склонов на основе контурной организации территории" (Пост.ГННТ от 8.07.1981 г., Г 227). •В эксперименте в качестве стокорегулирующих и почвозащитных средств в условиях.проявления водной и ветровой эрозии-служили буферные полосы из многолетних трав в системе контурной организации территории севооборота. Под стационар использовался западный склон 3-5° с черноземами южными карбонатными сильноэродировакными глинистыми. Мощность гумусового.горизонта - 18...22 см, содержание гумусавпахотномслое - 3, в подпахотном - 1,5-2,(Ж.

- Схема опыта: ' . . "• ■/•. ■ - '

I I. Склон без.буферных, полос (контроль),' •'■V 2. Буферные полосы шириной 21,6 м через 100,8 м.

: 3. То же + щелевание: буферной.полосы на 35...40 см. •<;. .'. 4; Буферные полосы шириной 10,8 м через 100,8 м. . V- 5; То жв.;+ щелевание буферной полосы на 35...40 см. ■

б. То же, что и 5-й вариант + щелевание на 35...40 см в межбуферном пространстве .• - ,

Расположение буферных, полос контурно-параллельное, перпендикулярное линии стока. На вариантах строились стоковые площадки водосливами^ = Площадь делянки - 0,80 га, размещение повторений сплошное в один.ярус, в пространстве и времени"- трехкратное.

;' •./ ".• • 4 ' ' . 0ШСВН0Е СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ■ ' '

'. . "II. Естественно-исторические предпосылки развития .¡ ' г",\ •.. эрозионных процессов

\ ... Антропогенное воздействие на ландшафты и развитие эрозии. Усиление'антропогенной нагрузки на ландшафты региона произошло в'связи с освоением целинных земель,(1953...1956 гг). В пахотный фонд:•было включено дополнительно свыше 2,0 млн.га почв с пониженным й низким естественным плодородием (черноземыи темно-каштановые .- маломощные, неполноразвитые, эродированные, дефяяционноопасные и солонцово-солончаковые.комплексы)1 Почвы высшего бонитета

в

полностью распаханы. Высокую степень распаханности имеют почвы средних и некоторых низших классов бонитетов (слабосмнтые почвы

- 80?!., среднесмытые - 52, сильносмытые - 25, дефляционноопас-ны8 - 74 и комплексы с солонцами - 26Т.). .

Шаблонный подход к их освоению без мелиоративных и противо-эрозионных мероприятий, повсеместное применение отвальной вспашки без учета качества почв, отсутствие севооборотов и монокультура привели к развитию эрозии и дефляции. Площади сельхозугодий подвершенные водной эрозии достигли 2,9 млн.га (¡¿3,4%), в т.ч. 1,8 млн.га ('¿8,6^)"пашня, дефляции - 0,4 млн.га (3,Ю, в .т.ч. 0,«: млн.га (3,3%) пашня, совместному действию эрозии и дефляции

- 0,3 млн.га (2,6$), в т.ч. 0,2 млн.га (3,2%) пашня. Кроме того, около 50£ пашни юго-восточных районов региона является дефляцион-ноопасной.

Вслед за освоением целинных земель возникли пыльные бури, на больших площадях посевы засыпались мелкоземом, засекались песком и гибли. Создалась угрожающая экологическая обстановка. Учеными и практиками был начат поиск путей защиты ■ почв от дефляции.

Большой вклад в решение этой проблемы внесли ученые Всесоюз-- . ного НИИ зернового хозяйства под руководством академика А.И.Бараева. Разработанная институтом почвозащитная система земледелия была адаптирована и освоена в условиях степной и сухостепной зон • Шного Урала. Особое внимание было уделено почвозащитной системе обработки почвы с применением комплекса плоскорежущих орудий, ? разработке и внедрению севооборотов с короткой ротацией. Это позволило на площади свыше I млн.га приостановить дефляцию почв. ■•"'

Вместе с тем, около I млн.га вновь распаханных склоновьгх земель стали подвергаться водной эрозии.'Неурегулированный сток ускорил процессы дегумификации и потерю плодородия почв, загрязнение/ водоемов и рек, иссушение территории и усугубил экологическую обстановку. Эрозия стала негативно влиять на эффективность функционирования агропромышленного комплекса. Это и явилось отправным моментом для разработки научных основ защиты почв от эрозии в.регионе

Природные Факторы тазвития эрозионных процессов. Развитию ■ '; эрозии и дефляции на пахотных землях Ккного Урала способствуют прежде всего его природные условия: изрезанный холмисто-увалистый .. рельеф (коэфф.расчленения 1,32-1,10 км/км2, базис эрозии. 360-200 м : - в Предуралье), неравномерное распределение осадков на территории (в подзонах типичных и обыкновенных черноземов - .430-350 щ.

южных черноземов и темно-каштановых почв 300-260 мм). Половина осадков выпадает летом, преимущественно в виде ливней; глубокое промерзание почв зимой, препятствующее инфильтрации талых вод. Развитию дефляции способствует выровненный рельеф Зауралья, широкое распространение легких по механическому составу и карбонатных с непрочной структурой почв, активный ветровой режим (число дней с пыльными бурями со скоростью ветра более 15 м/с - 9-16). ...

Предуралье - холмисто-увалистая равнина,'сложенная мощной свитой осадочного комплекса перми, триаса и юры. Низкогорный Урал - сильноэродированное древнескладчатое сооружение с разновозрастными осадочными и метаморфическими породами. Зауралье -древняя денудационная равнина, сложенная очень пестрыми по составу породами палеозоя,' перекрытыми осадочными мезокайнозойскими образованиями. Основные почвы сформированы на делювиальных покровных карбонатных тяжелых суглинках, выстилающих плоские водоразделы и пологие склоны.

, Геолого-геоморфологические условия и континентальный климат определили комплексность, высокую карбонатность, солонцеватость почвой укороченность' гумусовых профилей (табл.1).

I. Влияние,почвообразующих пород на степень • развития почв'

. Почвы , подзоны ! Площади ! 'почв, раз-! !витых на ! {элювии,А [ Площади маломощных почв от площади пород, % ! Площади малогумус' !ных почв от площади пород,%

элювий ¡делювий ¡элювий ! делювий

Черноземы ' 30,5 28,7 31,2 98,7

типичные • 1» л 48,0

обыкновенные 26,3 . 95,3 56,6 93,7 64,3

южные .1,6 98,7 .38,3 95,6 81,2

Темно-кашта-

новые почвы . 9,7 100,0 73,4 100,0 100,0

Близость к поверхности элювия плотных пород различного генезиса на покатых, крутых склонах и вершинах водоразделов "тормозит" формирование полнопрофильных почв, усиливает процессы эрозии.

' Снеготалые воды. Специфика снеготаяния зависит от предзимнего увлажнения верхнего слоя почвы, которое зимой под влиянием

отрицательных температур приводит к формированию водонепроницаемого чкрана. Хкные ветроударные склоны (средняя часть) аккумулируют минимальное, а северные - заветренные (средняя и нижняя части) максимальное количество снега. Снеготаяние на пжных склонах длится 4-6 дней и заканчивается при положительно г» среднесуточной температуре воздуха. На северных склонах снег уплотняется и достигает фазы начала стока. Период снеготаяния характеризуется высокой интенсивностью весенних процессов: резкоч нарастание положительных температур воздуха, неглубокое отпившие почвы, слабая инфильтрация и переувлажнение верхнего 10 ом слоя. Благодаря притоку воды сверху на южных склонах даже при минимальных запасах (50-70 мм) наблюдается чначительныч смыв п..чем: в типичных черноземах 15—УО т/га, обыкновенных - 6-7, >жнмх - Ь-9 т/га.

^ивневые осадки. Эрозионные процессы пр :ттляп~оя в максимальной степени в тех случаях, когда дожди вюокой интенсивности приходятся на незащищенную растительностью п чву. Потери почвы достигают в отдельных случаях до 5С-100 т/гч, оо^нно высоки они на парах, уплотненных летними культивациями с применением тяжелых тракторов К-700.

Основным фактором разрушения черноземов на склонах является неурегулированный поверхностный сток таль*х и ливневых вод. Потери почвы на территории региона изменяются в широтном направлении и определяются противочрозионной устойчивостью почвы, увлажненностью года и видом осадков.

III. ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕЗИСА И А1Т0ПРсЛЗБГ"СТБЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭРОДИРОВАННЫХ ПСЧВ

В соответствии с "гСяассификацией и диагностикой почв СССР" (1977) почвы региона относятся к двум почвенном провинциям: почвы Предуралья - к умеренной восточно-европейско"» фации, Заволжской провинции, почвы Зауралья - к холодной Западно- и Среднесибирской фации, Зауральской провинции.

Черноземы региона выполняют две важнейшие функции: экологическую - выступая в качестве главного компонента почвенного покрова; агро^кономическую - служат основой пахотных угодий и бп >й получения зерна. Развитие чрозионных процессов сильно скачнг-астоя на габитусе черноземов склоновых поверхностей. Б святи о чтим всестороннее рассмотрение свойств чернозем! в приобретает е>лг значимость.

Морфологические свойства. Установлено (.1/черщ' , ! гт;

Климентьев, Елохин, Усков, 1985), что в пределах типа мощность гумусового слоя А+АВ чернозема варьирует довольно значительно (1Г=Н-4(Ю и составляет 40-68 см. Варьирование в пределах подтипов не превышает 13-17&, что дает возможность использовать его в качестве эталона неэродированных черноземов.

Наиболее характерный и устойчивый признак черноземов, подверженных эрозионным процессам - снижение мощности гумусовых горизонтов. Так, слабосмытые черноземы занимают обычно верхнюю треть склона и характеризуются пониженной (на 20-285) мощностью. Почвенный профиль состоит из полного набора генетических горизонтов. Среднесмытне черноземы распространены преимущественно в средней части склона, мощность их снижена на 40-50$. Поэтому пахотный слой этих почв представлен собственно горизонтом А и переходным горизонтом АВ. Сильносмытые черноземы не имеют обособленных генетических горизонтов А, АВ и В. Пахотный слой их представлен смесью вышеназванных горизонтов, к которым довольно часто припахивается и почвообразующая порода.

-> В условиях расчлененного рельефа часть твердой фазы черноземов перемещается из трансэлювиального ландшафта в трансаккумулятивный. Основная масса наносов, увлекаемых с пашни стекающими водами, откладывается у подножий склона, оврагах, балках и днищах речных долин. Н.И.Маюгавеев (1951) предположил, (это подтверждено и ;шшими расчетами),, что лишь 10% твердого стока со склонов поступает в речную сеть, 60$ смываемой почвы откладывается в нижних частях склонов, формируя намытые почвы.

г" Распашка целинных земель, неурегулированный поверхностный сток, достигающий максимальных величин на склонах, сформировал элементарные почвенные ареалы, отличные от плакорных. На склонах .'любой ориентации снижение мощности гумусового горизонта, превышающее уровень естественного варьирования, свидетельствует об образовании смытых почв.

' : . Физические и водно-физические свойства. Селективный вынос тонкодисперсных частиц стоком и вспашка сильно трансформируют облик эродированного склона. Происходит "разбавление" гумусового горизонта нижележащими, что затрудняет прогноз изменения гранулометрического состава, пахотного слоя. С.С.Соболев (1948), Л.И;Акентьева-(1971) считают, что с увеличением смыва пахотный слой обедняется физической глиной; И.С.Константинов (1966) и . А.С.Скородумов (1973) указывают на его неизменность; Г.П.Сурмач

12 ... "(1976), В.С.Родионов (1972) свидетельствуют о его утяжелении.. Все исследователи едины во мнении, что в пределах слабой смытости гранулометрический состав пахотного слоя не изменяется^ В средне-и сильносмнтнх почвах он заметно утяжеляется за счет вовлечения в пахотный слой переходных горизонтов, характеризующихся максимальным накоплением тонкодисперсных частиц, хотя вынос их эрозионными процессами значителен.

Черноземам иллювиального ландшафта в течение вегетационного периода.счрЦзхренна.относительно высокая скорость фильтрации . (1,6-2,2 мм/мин). Утяжеление гранулометрического состава пахотного слоя эродированных почв, значительная выпаханноеть и водонёустой-чивость почвенной структуры способствуют снижению их водопроницаемости в 1,5-2,0 раза, что приводит к усилению поверхностного : стока. •

Вещественный состав и химические свойства. Черноземам свойственно максимальное накопление гумуса. Выщелоченные и типичные . черноземы, широко распространенные в .лесостепной зоне региона, . относились прежде к тучным, обыкновенные Общего Сырта - к средне' гумусным. Ежегодный вынос значительного количества тонкодисперсных частиц - "носителей" гумуса из пахотного слоя эродированных по^в привел к тому, что лишь 50£ выщелоченных и 19Т; типичных "задержались" в группе тучных, 42% обыкновенных - в группе среднегу-мусных. В группе типичных среднесмытне перешли в средне- и мало-гумусные, а сильносмнтые - в малогумусные. В обыкновенных черно^ : эемах соответственно - в .малогумусные и слабогумусированные, в южных - в слабогумусированные. . .

Состав гу|фса полнопрофильных черноземов характеризуется ' как гуматный. В эродированные черноземах происходит достоверное снижение группы гуминовых кислот, особенно подвижной фракции,., связанной -с' полуторными окислами.у . ¡'.. Существующие темпы смыва почв Талыми и ливневыми водами могут привести через 50-120 лет. х -потере почвами подвижных гуминовых кислот; ответственных за структурообразование (Кононова,Т963; Богданов,1964).

Гумус распахиваемых черноземов региона, особенно эродированных, становится более мобильным и агрессивным,-.особенно в почвах, , отнесенных к холодной фации (Зауральская провинция),'что отмечал и В.В.Докучаев (1952), а также Танасиенко (1991) - для черноземов Западной Сибири.-Это служит основанием более бережного отно-тения к. гумусному состоянию почв'Шного Урала.

• IS

Интенсивная антропогенная нагрузка на агроландшафт особенно южных склонов сопровождается усиленной минерализацией гумуса с высвобождением азота и зольных,элементов с одной стороны, и отчуждением значительного количества твердой фазы почвы, обогащенной органическим веществом и азотом - с другой. В итоге запасы азота с 8-12 т/га в несмытых почвах снижаются до 6-Ю в слабосмы-тых, 4-6 в среднесмытых и менее 4 т/га - в сильносмытых черноземах.

ІУ. ЭРОЗИЯ ПОЧВ Противоэрозионная устойчивость черноземов. Под противоэро-зионной устойчивостью (ПЗУ) мы понимаем способность самой почвы противостоять смывающему и размывающему действию временных водных потоков. ГОУ определяется генетическими свойствами черноземов, выраженными в количественных и качественных характеристиках гумуса, гранулометрического состава, почвенно-поглощающего комплекса и водопроницаемости. ПЗУ черноземов снижается при увеличении в пахотном слое пыли и мелкого песка, при снижении содержания в ППК двухвалентных катионов, а также гуминовых кислот. Насьщение ППК южных черноземов'ионом натрия, а также наличие комплексов черноземов с солондами на склонах обусловливает сильное диспергирование" почвы и снижает водопроницаемость и ПЗУ. 4 .

' 2. Классификация черноземов по противоэрозионной

V•*.-.-■.■■"-' ., устойчивости.. ; , . Ч . -

- Степень • ' Мощность! - Гумус ~ - Содержа-!Водопро-!

устойчивостиг! і гор-та ' (ние^ !ницае- !ШУ, .

• '..•; !■A+ÄB, , , ИР*8 Catt +.!мость, '! баллы

••. г. с см ... j Hj?e» } T/ra , Mfö ■ !мм/мин Г

'.. '■'.•.■ :"'■■/ Черноземы тяжелосуглинистые и легкоглинистые •

Высокая ' '": . '. 45 „г 9 ' 400 . . I - 1,5-2,0 45

Средняя ' Л 35-45 ' .6-9 250-400 . 0,7-1,0 1,0-1,5 30-45

Низкая .. ' 30-35 .•'. і 3-6' • 150-250 0,5-0,7 0,5-1,0 '" 20-30

Неустойчивые ' 30 ". 3 ; . ' : 150 0,5 0,5 20 V '•■-, \ Черноземы средне- и легкосуглинистые

Высокая : . 40 . 7 300 0,7-1,0 1,0-1,5 35

Средняя " . 30-40' 4-7 200-300 0,5-0,7 0,5-1,0 . 20-35

Низкая;.;. - '20-30 ; 2-4.' .100-200 0,3-0,5 0,3-0,5 15-20

Неустойчивые :. - 20 2 100 . 0,3 0,3 . 15

Если почвенные характеристики выразить в баллах, то с помо-

3. Группировка почв по категориям эродированности

Подтипы почв

!

Степень эродированности и де^итюванности

! слабая

Г средняя

! сильная

Черноземы типичные

Черноземы обыкновенные

Черноземы южные

Гумусовый горизонт А + АВ смыто до 28?

Запасы гумуса в слое 0,.,50 см

смыто до 25%

Гумусовый горизонт А + АВ . смыто до 20% . дефлировано до 15%

Запасы гумуса в слое 0...50 см смыто до 20& дефлировано до 15%

Гумусовый гори-_ зонт А + АВ смыто до 20% дефлированр . до 15« '

Запасы гумуса в слое 0...50 см смыто до 20% . дефлировано до 15%

смыто до 50% смыто до-70%

смыто до 45% смыто до 60%

смыто до 40% дефлировано до ЗОЯ

смыто до 35% дефлировано до 30%

смыто до 4ОТ дефлировано до 30*

смыто до 4С% дефлировано : до 30%* '■

смыто до 55% дефлировано до 4С% .

смыто до 50%' дефлировано • до 40%

смыто до 50% дефлировано ; до 40%

смыто до 50% дефлировано

. до 40% . .'•'■■

щью балльной оценки можно охарактеризовать ПЗУ черноземов. Мощность гумусового горизонта, равная 50 см, содержание гумуса, равное 1(Я>, запасы гумуса в слое 0-50 см, равные 400 т/га, количество обменных оснований, равное 50 м-экв на 100 г почвы,

а также водопроницаемость черноземов 2 мм/мин оценивались по 10 баллов. Суммируя баллы получим величину ГОУ, основанную на генетических свойствах почв (табл.2).

Разделение почв по категориям эродированноети базируется на показателях, определяющих их генетико-производственные особенности, а именно:.на мощности гумусовых горизонтов, содержании и запасах гумуса. Эти признаки являются общепринятыми во всех современных и предшествующих классификациях эродированных почв (Г.П.Сурмач,1954; М.Н.Заславский,1962; Е.П.Полуэктов,1985).

За эталон неэродированных почв принимается среднестатистический профиль, рассчитанный при анализе распаханных почв водораздела. Общим критерием подверженности почв эрозионным процессам выступает сокращение мощности гумусового слоя. Потому подразделение эродированных почв по категориям проведено, исходя из потери определенной части этого слоя. К эродированным отнесены такие почвы, мощность гумусового слоя (см) и запасы гумуса в слое 0-50 см (т/га) которых меньше средней достоверной мощности эталона (табл.3).

Водопроницаемость почв агрофонов. Для определения взаимосвязи между различнши факторами, влияющими на величину водопог-лощения, проводилось сравнительное изучение водопроницаемости почв на различных агрофонах. ' ''

На пашне величина•водопроницаемости сильно варьировала и .снижалась по мере увеличения плотности верхнего слоя и уменьшения количества водопрочных.агрегатов (табл.4)Г Коэффициент корреляции между показателями водопроницаемости и плотности составил 0,7б...0,б9» что соответствует тесной степени связи. Водопроницаемость плотных солонцовых почв очень низка. В годы при затяжных осенних дождях солонец увлажнялся на 15...18 см, по трещинам влага проникла до 70 см, а промежутки оставались сухими.

На целинных участках чернозема южного даже в пределах одного короткого склона водопроницаемость сильно изменялась, как правило, резко снижаясь при увеличении крутизны склона (табл.5). На северном склоне и в задернованной лощине с намытой почвой

4. Впитывание воды почвами на различных агрофонах

Сел ьс кохо зяйс твенные культуры

'Средняя (Количество!Суммарное 'Установив-

!плот-'ность !почвы !слоя Ю...25

! С|?» з ' г/см

Іводопроч- Івпитьтва-1ных агре- !ние воды гатов в !за 3 часа

более

!наблюде-

0,25 мм,1ния, % ! мм

!

шаяся скорость фильтрации,

мм/мин

Чернозем типичный тучный среднемощный тяжелосуглинистый

Яровая пшеница 1,19 52,3 248 1,29

Чистый пар 1,15 40,7 226 0,93

Целина 1,10 86,9 . 936 • 5,17

Лесная полоса (25 лет) 1,16 79,7 888 4,22

Люцерна 3 года жизни 1,16 78,4 406 2,48

Чернозем южный маломощный тяжелосуглинистый

Ячмень. I ,23 34,6 180 /0,50

Чистый пар 1,18 31,6 203 0,61

Выгон,сильно выбитый скотом 1,33 27,3 82 0,32 '

Лесная полоса (25 лет) 1,22 68,4 .697 3,16

Эспарцет 2 года жизни 1,26 51,6 269 1,00

Солонец степной мелкий глинистый

Солонцовое пятно, лишенное растительности 1,42 11,6 16 0,0012

5. Изменение водопроницаемости в зависимости от крутизны и экспозиции склона на .черноземах южных, мм/мин

Время ! Склон южной экспозиции !Лощина за- 1 Склон се-

тамента 11 '5°.«*- ! Средне-! римента |боэроди- «эродиро- : !рованный 'ванный I !7°сильно- ! эродиро-1 ванный !дерноЕан-іная, (намытый і !верной ¡экспозиции !2°,средне-!мощный

За 1-й час 2,90 0,50 0,42 4,11 3,27

За 2-й час 1,09 . 0,30 0,20 2,49 1,66

За 3-й час 0,88 • 0,32 0,16 1,60 2,13

Среднее 1,62 0,37 0,26 2,73 2,35

величина фильтрации была наилучшей и стабильной во времени.

Пространственная изменчивость водопроницаемости тесно связана с изменением физических свойств пахотного слоя. Установлено,

что при проходе трактора К-700 водопроницаемость по колее оказалась в 3,71 раза ниже, чем вне колеи (2,02 против 0,50 мм/мин).

Вспашка с оборотом пласта на черноземах южных эродированных выносит на дневную поверхность часть'переходного горизонта ВС с низким содержанием водопрочных агрегатов, что приводит к интенсивному водопоглощените только в начальный период эксперимента. Затем, при быстром разрушении агрегатов и заилении пор величина фильтрации падает-от 1,26 до 0,68 мм/мин. При подъеме зяби плоскорезом, благодаря наличию на поверхности почвы мульчи, стерни и растительных остатков, скорость фильтрации в первый час была очень хорошей (3,07 мм/мин), а в последующие два часа - хорошей (1,62-2,03 мм/мин).

Взаимосвязь водопроницаемости, стока и смыва различных почв и агеофонов при искусственном дождевании. Характер и величина водопроницаемости, а также объемы жидкого и твердого стоков эродированных черноземов мало зависят от их подтиповых различий, а во многом определяются способом обработки и изменением агрофизических характеристик пахотного слоя в результате хозяйственного использования почв (табл.6). Наименьшая водопроницаемость и максимальный сток.зарегистрирован на чистых парах и пропашных культурах (кукурузе). : -

Зависимость стока талых вод' от элементов погоды» Анализ литературных данных, свидетельствует о динамичности взаимосвязей факторов погоды, определяющих, сток талых вод. Для их познания используют ситуацию малых;водосборов рек во время половодья. Так, Б.А.Апполов, Г.П.Калинин, В.Д.Комаров (1974) разработали метод прогноза речного стока за период половодья на основе установления количественной связи параметра,.характеризующего водопоглоти-Тельную способность бассейна перед началом снеготаяния, с влажностью почвы, глубиной ее промерзания и снегозапасами. В.В.Демидов (1983) выявил количественнуюсвязь коэффициента стока с увлажнением почвы, глубиной ее промерзания, среднесуточной температурой воздуха в период стока и продолжительностью снеготаяния для условия ¿Юрской области. . '

Для степи Южного Урала эрозия стока талых вод является наиболее характерной. В связи с этим нами предпринята попытка провести множественный регрессионный анализ зависимостей стока талых вод от метеорологических состояний погоды, используя многолетний (27 лет) ряд наблюдений за состоянием погоды на метеопостах

6. Взаимосвязь водопроницаемости, стока и смква различных почв и агрофонов при искусственном дождевании

Почва

(Агрофон, !Вид обра-!Сумма!Сумма осад-! Сток,!Продолжи-!Ско- !Коэф-!Мут- !Смьтв ¡культура !ботки, ' ' ' ' ~ " ' * ' '

! •! сев

і !

І осад-!ков,просо- ! '! тельность! рость!фи-1 !ность| поч-!ков, Ічилось в ! Іполива до!ин- !циент!г/л ! вы,

!

! ш >. почву до I ! ¡появления ! | !луж, мм !

! появления! филь-! стока! !т/га

! луж, 1 тра- ! ! !

! мин !ции, ! I !

! ! мм/мин I !

Черноземы типич- - Яровая СЗС-2,1 50 39 . II 22 1,77 0,22 8,2 0,90

ныв слабо- пшеница поперек

смытый о листьев.склона

То же . Ячмень СУ-24 48 28 20 26 1,08 0,42 18,3 3,66

Чернозем типич- . Люцерна 82 61

• шГ средне- 3 года ■ ! 21 28 2,18 0,26 0,9 0,19

смыты? жизни

Чернозем обык- Зябь Вспашка 94 84 10 30 2,8 ,0,47 19,8 5,94

новенный карбо-

натный средне-

смытый

То же 'Зябь Плоско- 97 ' 87 10 30 2,9 0,30 11,4 2,28

резная

Чернозем обык- Выгон Степень 45 20 25 30 0,67 0,56 2,6 0,65

новенный силь- выбитый проек-

носмытый скотом тивного

• • покрытия 45%

Чернсгзем южный Чистый Культи- 54,6 21,6 32 28 ' 0,77 0.59 39.0 12.48

карбонатный пар вация

сла^ссмытый КГО-3,8

То же Кукуруза 56 30 - 26 . 24 1,25 0,46 24,2 6,29

V»

7. Результаты регрессионного анализа зависимостей слоя стока зимних осадков от элементов погоды за 27 лет наблюдений на малых водосборах •

Независимые переменные

Название водосборов и гидропостов

Ір.Самара, Новосергеевка

г/

(5 = 1340 км*)

! р.Черная, Краснохолм I (5.

943 км2)

'среднее!корреляция!коэффи-! • ! с зависи- Гциент ! " • ' ! мой пере-!регрес-! " !менной !сии

'среднее!корреляция!коэф- . ! !с зависи- 'фициент ! • !мой пере- !регрес-! !менной _[сии

1. Сумма осадков за ноябрь-апрель, мм ■

2. Запас воды в снеге, мм •„ •

3. Глубина промерзания почвы, см

4. Содержание влаги в почве перед ':• уходом в зиму в слое 0-100 см, ММ :

5. Напряженность температурного фактора от даты перехода максимальной температуры через 0°С до даты схода снега, град/сут ' - ■'

142,0 : .0,671 67,5 • 0,466 116 0,091

0,485 • , 0,142 • . 0,186

142,7

: бз,1 112

0,611 0,171 0,138

0,466 0,006 0,159

66,7 0,297 . 0,220 . 55,4 0,157 0,183

2.99 - 0.185 11.398 2.99 0 Л5І 8.446

Зависимая переменная - ' * 50,1

Пересечение в регрессионной модели Множественная корреляция '' 0,839

Стандартная ошибка оценки . 19,0

Значение Р факт 9,54

-98,9.

40,2

19,4

-79,9

0,758

5,95

■ К "

- 3 30

1КЯ Гели

1ГП 19® 1969-

Р*с.1. Динамика стока талых вод в русле реки Самарп у

гидропоста Новосергеевка. I - Фактический слой стока 2-его тренд; 3-фактический коэффициент стока зимнюс осадков; 4-его тренд

Рис.2. Изолинии но]™н весеннего стока на территории : ■ Оренбургской области . .

(в числителе - норма средней многодетной поличинъ' стока, в знаменателе - норма его при ЫГ-ноР обеспеченности) '

и за паводковым стоком на гидропостах, расположенных в створах малых рек (табл.7).

По данным В.Д.Иванова, В.К.Рязанцева, О.П.Семенова (1986) величина поверхностного стока талых вод (У) в реальных условиях применительно к конкретному году и пункту определяется функцией взаимодействия гидрометеорологического ( 6Л), геоморфологического (Н), почвенного (Р), растительного (Я) и антропогенного (А)

факторов, т.е. .

У = (9 > Н, Р, Е, А) , Кроме фактора погоды, остальные на конкретных водосборах являются постоянными.-Во временном аспекте погода является определяющей характер и величину стока на малом водосборе. Первый водосбор, площадью 1340 км^ характеризуется гидропостом в створе р.Самары и метеопостом Новосергеевка. Почвы - черноземы обыкновенные, распаханность 64'*, эродированных почв в пашне 42*. Второй водосбор, площадью 943 км** с гидропостом в створе р.Черной, метеопостом Краснохолм. Почвы - черноземы южные, распаханность 68%, эродированных почв в пашне 31%. Расчетные данные показывают, что около 40% дисперсии весеннего стока зимних осадков описывается суммой зимних осадков (ноябрь-апрель (мм), 22% - запасами еоды в,снеге (мм) и 5-10% - содержанием влаги в почве перед уходом в зиму в слое 0-100 см (мм). На остальные факторы падает от I до 3?,'. Построенный график стока (рис.1) свидетельствует об интенсивных эрозионных процессах, особенно в экстремальные годы, когда-слой его достигает 90-120 мм/га, а за пределы водосбора может выноситься до 2,0 т/га почвы. Расчеты стока по 18 водосборам позволили составить картограмму средней многолетней нормы весеннего стока и нормы его при 80Ж-ной обеспеченности (рис.2).

У. ГУМУСОВЫЙ ФОНД ПОЧВ, ПУТИ'ЕГО СОХРАШНИЯ . И ВОСПРОИЗВОДСТВА

Гумусовый фонд почв. Палеогеографические условия степной зоны Южного Урала определили унаследованные (реликтовые) характерные свойства почв, развившиеся под растительностью прошлых эпох. Главную роль в гумусонакопяении играют биологические факторы -приуроченность подтипов почв определенным зонам растительной формации. Именно они регулируют процессы трансформации (гумификации -минерализации) органического вещества. Вместе с тем, активную гумификацию и накопление запасов гумуса в степи стимулируют и абиотические факторы: нопромывной водный режим, карбонатность

' 22 '

пород, щелочная среда, продолжительность теплого периода, повышенная сумма актавных температур и минералогический состав. Их сочетание и определило образование самых высокогумусных почв -черноземов.

Результаты исследований почв агроценозов выявили резкое пре-вьшение расхода органического вещества над его приходом. Главными причинами этого являются: а) повсеместное игнорирование внесения в почву растительных остатков, слабое применение органических и минеральных удобрений; б) развитие эрозионных процессов, вследствие высокой степени распаханности почв и несоответствия существующих систем земледелия местным природно-экономическим условиям.

Особенности режима органического вещества в почвах. При исследовании темпов потерь гумуса нами использованы массивы данных по четырем периодам: первый - целинный; второй - 1940-1950гг;. третий и четвертый - первый (1965 г) и второй (1985 г) туры сплошных почвенных съемок. Объем выборки составил 2500 разрезов. Статистическая оценка разности средних содержания гумуса свидетельствует о существенности темпов его потерь (рис.3).

11.0 10.0 ».О •.о

7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 (.0

10.74

Рис.3. Динамика содержания гумуса в почвах Оренбургской

области. 1-черноземы типичные среднемощные; ¡¿-черноземы обыкновенные среднемо<цные;.3-черноэемн юянне средне-мощные; 4-темно-каштановые почвы

Так, в типичных черноземах эрозионные потери составили I,5-т/га в год, в обыкновенных и южных - 0,33...0,41, а в темно-каштановых почвах - 0,57 т/га.

. Маломощные, неполнораэвитые и эродированные почвы освоенные в пашню в 1953-1956 гг потеряли гумуса от 0,45 до 2,0 т/га (рис.4, табл.8). В структуре потерь преобладают эрозионные. Результаты наглядно свидетельствуют о.настоятельной необходимости разработки приемов регулирования эрозионных процессов. . ю.о |

ЧврЮЭМО! ТКЛИЧКИ.

Гожи

Чфрноэямц оймнмомин*«

- маломощные

Рис.4,

I--1 - эродированные

Трансформация маломощных, неполноразвитых и эродированных почв по содержанию гумуса в процессе их хозяйственного использования. 1900 и 1950 гг - в целинном состоянии; 1965 г - период первого тура почвенного-обследования 1985 г - период второго тура почвенного обследования

8. Темпы эрозионных потерь гумуса' в черноземах маломощных и эродированных Тт/га в год)

Период, годы

Потери гумуса в почвах

1 маломощных_!_

! общие ! в т.ч. ! •! ! эрозионные !

эродированных

общие ! в т.ч.

I эрозионные

Черноземы типичные

1950...1965 ' 1,922 1,718 ' 1,672 1,468

1955...1985 2,225 1,905 2,325 2,005

Черноземы обыкновенные

1950'...1965 0,766 0,432 . 0,828 0,494.

1965...1985 • 0,913 . 0,431 0,650 0,450

Черноземы южные

1950...1965 6,813 0~624* 0.&14 0,655

1965...1985 1,075 0,677 0,800 0,600

Оптимизация органического вещества в почвах. Расчеты показывают, что в целинных черноземах приход органического материала составляет 21...42 т/га, приход в посевах зерновых культур не превышает 3...8 т/га. Установлено, что за две ротации севооборота содержание гумуса в пахотном слое при почвозащитной обработке оказалось на 0,18Й выше, чем на отвальной (3,16 против 2,9ЕЮ, ■ по запасам гумуса разница составила 5,9 т/га (80,7 против 74,8 т/га). На целине эти показатели составили соответственно 3,44% и 93,4 т/га. . При длительном, при

менении минеральных удобрений содержание гумуса снижалось несущественно. Поверхностно внесенный навоз (доза 25...100 т/га) и оставление соломы на поверхности почвы в качестве мульчи приводит к накоплению гумуса и изменению его качественного состава. Повышается содержание лабильных

- менее зрелых "прогумусовых" веществ с повышенной степенью ' обогащенности азотом.

Почвенно-эрозионное районирование территории. Районирование отражает географическую неоднородность протекания эрозионных: процессов на территории. Это дало возможность выделить объективно существующие в лрироде, обособленные сочетанием эрозионных факторов, зоны и районы, являющиеся основой для разработки и проведения зональных гзротивозрозионных мероприятий. Выделено три почвен-но-эрозионные зоны (А, Б, В) и 10 эрозионных районов (табл.9,, рис.5).

Зона (А) - преобладания водной эрозии. Характеризуется максимальным и количеством осадков, запасами вода в снеге и модулем стока. В отдельных районах площадь эродированных земель достигает 60Ж. Дефляция (слабая) наблюдается на открытых ветроударных склонах с типичными карбонатными черноземами, сформированными на песчаниках и известняках перми. Среднегодовой сток составляет 60...70 мм, в экстремальные годы - 90...120 мм. Смыв почвы по годам колеблется от 3...7 до 15...20 т/га. В пределах зоны выделено два эрозионных района, отличающихся характером и степенью эрозионных процессов.

Зона (Б) - сочетания водной эрозии и дефляции почв. Характеризуется исключительной пестротой биоклиматических условий. Высокая степень распаханности склонов с черноземами обыкновенными и южными вызвало эрозию, а на почвах легкого механического состава - дефляцию. По террасам рек - линейная эрозия. В пределах зоны

,9. Почвенно-ярозионное районирование Оренбургской области

. .гч?енно-нч" злна

!Поч?енно-эрозион- !Вид « степень кцй район 'развития эрозии

!Гидротермичес-!Ветровой !Характери кие ресурсы ! режим ? тельета

¡истика

Ют !общей !пло-

' сред! за- !мо- гчис-!чис-! макс- !глу- !коэф- \тя„„

,него!пасн!лтаь'ло !ло ! кот- !бина !Фи- ;чади •до-с'вое

,к-ео

' осад ! ков, мм

1. 1 '

пасн'дуль'ло !ло ! кру- !бина !фи-вода!сто-|ДнеР!дней! тиэ- !мест-!циент * • в |Ка, со !с ! на !нъос !рас- ! сне--л/с !ско-,пыль! скло- ! бази-!чле- ! ге,!„2 ,ро- 'кяюЛ нов ! сов !неннос4-ш I "стыо'бур^-на !эро-!ти, !

I вет-| ми* : пашне,! зии, | •> ' 'град. ! м .|»«/»Г

, >15?

м/с !

С»«гная ?1на'А пре' '"'лэдания

ЯГ-'ЗИИ '

I Еугульминско-- Белебеевский П Сакмарско-Салмншский

сильная водная и слабая ветровая

сильная водная

т? з:на Б сочетания годней и рвтр0?сй

ярозии Гго-еос-

тсчндя 30' на Б преобладания

¡I1 Обдескртинский

IV У рал о-Са тема рс кий

V Уральский

сильная водная и средняя Еетровйя средняя водная и слабая ветровая сильная водная и слабая ретровая

445 115 4,0 12 4 5 275 1,3 12

420 но 3,5 13 3 7 320 1,7 8

385' 101 '2.5 21 5 7 140 . 0,7 20

400 130 2,9 18 5 5 360 1.8 4

365 108 2,7 22 6 4 138 0,9 7

300 89 1.3 16 7 2 150 0,6 10

325 92 1,8 22 .8 'I 130 0,6 17

320 120 1,2 16 8 2 200 0,5 6

280 94 1,0 25 9 I 100 0,4 10

280 104 0,4 26 10 I 200 0,3 6

У1 Урало-Чаганс- слабая годная и .

кий сильная ветровая

УП Урало-Илекский средняя водная и сильная ветровая УН' Урало-Суундук- средняя водная и ский ' ветровая

IX Яумак-Камсакс- слабая водная и

кий сильная Еетровая

X Кумак-Тобольский слабая водная и

сильная ветровая

Рис.5. Почвенно-эрозионное районирование Оренбургской области ,

выделено три эрозионных района.

Зона (В) - преобладания дефляции почв. Спокойный рельеф, . . небольшое количество осадков и преобладание в пашне черноземов . южных и темно-каштановых карбонатных почв, среди которых около

площади занимают разновидности легкого механического состава (супесчаные и песчаные) обусловили развитие дефляции.

У1. ПРИЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СТОКА И ЗАЩИТЫ ПОЧВ . ' ' ОТ ЭРОЗИИ И ДЕФЛЯЦИИ

Эффективность почвозащитных технологий возделывания зерновых культур на черноземах южных слабо- и среднесмьттых (склон 1-3°).

Сток талых и ливневых вод, потери почвы. Результаты исследований показали, что в зернопаровом 5 польном севообороте на формирование стока талых вод, смыв почвы и на усвоение осадков существенно влияют приемы основной обработки, сложение обрабатываемого (0...30 см) слоя почвы и погодные условия в период снеготаяния.

Плоскорезная и безотвальная обработки вследствие наличия стерни обладают лучшими снегозадерживающими свойствами по сравнению с отвальными (табл.10). Особенности формирования и отложения снежного покрова отразились на запасах воды в снеге и усвоении * талых вод почвой. Мощность снежного покрова увеличилась на 2...12 см, запасы влаги - на 9...27 мм (контроль - 47...92 мм).

10. Почвозащитная эффективность технологий на черноземах южных эродированных (склон до Зи) за ротацию севооборота

г,__„,,____I Предзим-1 Запас 1 Сток.I Смыв почвы 1 Урожай-

Варианты , , ■ !ность,

пасвла-в 1ность1 т/га

ги, снеге, ,г/л • I I мм I мм I_ ' '_I_

I. Отвальная вспашка на 25...27 см 71,8 121,8 19,2 0,28 19,4 1,71

2. Гребнистая вспашка на 25...27 см 74,2 129,8 24,6 0,30 18,4 1,71

3. Безотвальная обработка на 25...27 см 77,6 145,3 21,0 0,17 8,5 1,87

4. Плоскорезная обработка на 25...27 см 83,0 164,1 28,0 0,11 5,5 2,01

5. Плоскорезная обработка на 12...14 см + щелевание на 35...40 см НСР05 81,3 153,3 28,4 0,12 6,2 3,19 1,98 0,10

Вынос почвенного материала с паровых полей по отвальным обработкам составил 12,1...13,5 м3/га (сильная степень смыва), а на безотвальной и плоскорезных фонах - 4,5...6,б м3/га (средняя). Подобная закономерность отмечалась по агрофонам озимой ржи, яровым пшеницам и ячменю.

В летний период парования (1979 г - 20 и 27 июня) прошли ливневые дожди интенсивностью около 1,5 мм/мин, со слоем осадков 38,3 и 18,8 мм, а 7 августа 1981 г - 62,2 мм. Лишенное стерни паровое поле потеряло по вспашке 25,6 м3/га мелкозема, а по рыхлению с оставлением стерни - в 2,5.;.3,0 раза меньше. Средние многолетние (1979-1985 гг) величины ливневого смыва на отвальных обработках в пару составили 10,2...11,3 м3/га (сильный смыв), по безотвальной и плоскорезным фонам - 3,8...4,б м3/га (слабый и средний). Почвозшцитная способность культур во время ливней, благодаря хорошему проективному покрытию почвы растениями била высокой. Отмечалась высокая почвоохранная и влагонакопительн.ая роль безотвальной и плоскорезных обработок с мульчированием поверхности почпы измельченной соломой. Смыв почвы во время снеготаяния за 1980-1985 гг не превысил 0,2...2,1 т/га.

Следует подчеркнуть, что на безотвальной и плоскорезных

фонах, вследствие большого накопления снега и более плотного сложения пахотного слоя наблюдался более интенсивный сток. Он варьировал от 30,3 до 46,9 мм, что по классификации Г.П.Сурмача (1976) относится к умеренной и сильной интенсивности. Однако мутность стока (0,10...0,21 г/л) на плоскорезных фонах была в 2,5...3 раза ниже, что объясняется кольматирующим действием стерни, способствующей замедлению скорости, рассредоточению стока и осаждению вовлеченных в продукты стока взвешенных почвенных частиц.

Водный режим. Исследованиями установлено, что приемы основной обработки существенно влияют на влагонакопление и динамику влаги в почве. В осенний период на безотвальном и плоскорезных фонах в течение ротации севооборота запасы продуктивной влаги в метровом слое (МС) на 6,2...21,4 мм превышали контроль. Весной перед началом полевых работ, запасы продуктивной влаги превышали контроль (117,7...174,7 мм): на безотвальной - на 14,2...30,9 мм; глубокой плоскорезной - на 40,5...42,2; мелкой плоскорезной с поэднеосенним щелеванием - на 25,2...37,5 мм. По шкале оценки (А.Ф.Вадгонина, З.А.Корчагина,1973) эти запасы оцениваются от удовлетворительных (117,7...174,7 мм - контроль), до хороших и очень хороших (148,6...215,5 - обработки с сохранением стерни!

Влагообеспеченность (МС) почвы к посеву озимой ржи по ку- . лисному пару составила 129,8...159,8 мм, а к уборке зерновых культур - 62,8...96,9 мм (плохие и удовлетворительные запасы).

Увеличение влагообеспеченности (МС) почвы на агрофонах - озимая рожь, яровые пшеницы - ячмень по сравнению с паровым полем 'в ранневесенний период учета влаги объясняется меньшими объемами стока талых вод в период снеготаяния. 0 более благоприятном водном режиме на стерневых фонах в целом по севообороту свидетельствуют и остаточные запасы влаги в период уборки зерновых культур, превышающие контроль (63,9...129,8 мм) на 5,5... 19,2 мм.

Полученные материалы позволяют утверждать о высокой влаго-сберегающей и водорегулирующей роли безотвальной и плоскорезных обработок.

Эффективность почвозащитных технологий возделывания зерновых культур на почвах, подверженных дефляции. В защите'от дефляции особенно нуждаются почвы южных и восточных районов региона, распаханных в 1953...1956 гг при освоении целинных земель. Тео-

ретической основой защита почв от дефляции служит сохранение комковатости верхнего слоя и стерни. Исследованиями ВНШЗХ под руководством академика А.И.Бараева разработана система почвозащитного земледелия, основанная на применении севооборотов с короткой ротацией и технологий, выполняемых комбинированными орудиями, обеспечивающими сохранение комковатости почвы, стерни и растительных остатков на её поверхности (А.И.Бараев,1988; Э.Ф.Гос-сен,1970;.Е.И.Приятый,1980; А.А.Зайцева, И.П.0хинько,1969; В.И.Ки-рюшин,1970; И.Г.Зинченко,1979 и др.).

Исследованиями на Адамовском опорном пункте по защите почв от дефляции Оренбургского НИИСХ и базовых хозяйствах в 1967... 1990 гг проведена адаптация системы к местным условиям и получены объективные данные о ее эффективности (В.Д.Хопренинов, 1970; Д.И.Уткин,1973; Я.П.Орищенко, В.А.Знобищева,1978; И.И.Гри-дясов, Д.И.Уткин, А.И.Климентьев, 1979 и др.).

Как показали исследования, проведенные на южных черноземах, в кулисном пару при почвозащитной технологии создается благоприятный фон на весь период ротации севооборота, благодаря чему обеспечивается высокий урожай яровой пшеницы. Так, в среднем за три года (1970...1972) по отвальному пару получена урожайность яровой пшеницы 1,34 т/га, по плоскорезному - 1,42, по плоскорезному кулисному - 1,61, а по плоскорезному кулисному с внесением суперфосфата в дозе 40 кг/га д.в. - 1,99 т/га. При почвозащитной технологии сохраняется значительная часть стерни, которая с кулисами защищает почву от дефляции и способствует накоплению снега. Разница по влагообеспеченности весной между отвальной и плоскорезной зябью сохраняется в течениечвсего вегетационного периода, что положительно влияет на пищевой режим и обеспечивает более высокий урожай.

Исследованиями обоснована возможность проведения минимальной обработки почвы в севообороте под вторую культуру после пара (табл.II).

Согласно методике, предложенной ВНИИрХ, нами разработаны нормативы прибавок урожая сельскохозяйственных культур и потерь почр.ы и питательных веществ на дефлированннх почвах. Согласно нормативам, почвозя-дитная технология обеспечивает прибавку 0,21 т/га зерна, предотвращает потерю 7,9 т/га почвы, 13 кг азота, 4 кг фосфора и 19 кг калия.

зо

її. 3-І"Іекгіш:ость мшіиглльной обработісп черноземов кшшх карбонатных дотированных

Варианты

Урс:ка;",ночть по года:

:з;,кость

'Средняя !за 3 гсда,

іі^о ! Іу/4 ! іуУо ; т/га

1. Бжсгсдно в пару п под последующие культуры - рцхлекке плоскорезом на 25...27 см

2. В пару- ркхление на 25...27 см, под вторую культуру - ЕССЄН-

, няя культивация на в...8 см

Толнэсть спита, %

НСР,

05'

т/га

1,32 1,35 0,45 1,04

1,26 1,47 0,57 0,25 0,21 0,24 0,11' 0,09 0,04

1,10

. Э^'Т-р-ктиг-кость контурной протпррэрозионной организации территории салонов. Разработанная система является основой комплекса мероприятий, обеспечивающих надежную защиту почв от эрозии и дефляции на склонах 3-5, 5-7 и более 7 градусов.-Она дает'возможность максимально адаяпровать систему земледелия характеру агроландааф-га. Содержание системы:.а) параллельность границ загонов с максимально возможной точностью приближения юс к . горизонталям при допустимых пределах отклонений, установленных М.И.Лопыревым.(1977, 1982); 6) контурная организация территории севооборотов с размещением бу- ■ ферта полос из многолетних трав через 100. м; в) в зависимости от крутизны склонов насыщение севооборотов многолетними травами может увеличиваться от120 до 50£. На склонах 5-7° кроме буферных полос про-тивоэрозионный эффект системы обеспечивается мульчированием, а на ■ склонах более 7°- буферные полосы усиливаются двурядными кустарниковыми кулисами. В условиях степи Южного. Урала система освоена на площади более:^30 тыс.га и латается наиболее технологичной и эффективной в почвозащитном и природоохранном отношениях.. . ■ ■

Влияние б^уврннх полос на снвгоотложение;- В среднем за 1582-1987 гг. на склвнв 3-5° с буферными полосами запасов воды в снеге было на 12...17 мм больше, чем без них. На самой буферной полосе снега накапливалось .больше на 8...34 мм и стаивал, он на . 2-4 дня позже, чем на контроле и межбуферном пространстве. Это -

3.1

способствовало перехвату поверхностного стока, дополнительному задержанию талых вод и увеличению влагозапасов в почве во время снеготаяния. В целом в контурном земледелии на стерневых агрофонах и озимой ржи по кулисному пару накапливалось 162...236 мм снеговой воды, что в 1,4-1,9 раз больше, чем выпадало твердых осадков за осенне-зимний период.

Сток талых вод. Изучение стока и поглощения талых вод в течение 1982г-1987 гг показало, что их о&ьем существенно за вис ил от условий погоды, запасов воды в почве и снеге, глубины промерзания почвы и агрофона. В 1983 и 1984 гг из-за очень малого предзимнего увлажнения и слабого промерзания (5...10 см) почвы зимой весеннего стока не было. При хорошем просачивании талой вод» в почву среднесуточное водопоглощение составляло 22...27 мм. В 1985, 1986, 1987 гг весенний сток по шкале интенсивности (Г.П.Сур-мач,1976) варьировал от сильного до чрезвычайно сил'лого (67...211 мм), с коэффициентом стока от 0,35 до 0,81. Потери от стока составляли от 15 до 40% годового количества осадков (табл. 12). Этому способствовали хорошее осеннее увлажнение, глубокое промерзание почвы, большие снегозапасы перед таянием и экстремальные условия весеннего снеготаяния, как, например,.в 1985 г., когда в начале апреля за 4 дня выпало 64 мм ливневых дождей - на снег. Среднесуточный объем стока в-. 1985 г повышался до 24...35 мм, средний модуль стока - от 0,5...0,7 л/с, с максимумом до 3...7 л/с. Сток талых вод сопровождался значительным смывом почвы, который.составлял на различных агрофонах 4,5... 16,5 т/га. - ■ • ■■•■'.

. Буферные'полосы способствовали увеличению суммарного.водо-поглогцения талой воды.почвой (табл.13).

Эффективность контурного земледелия при содержании пара. В среднем за 1983-1905 гг етт почвы на парах без буферных полос варьировал в пределах от 6,4 до 86,6 м3/га и более. На вариантах с буферными полосами смыв затухал (табл.13). Вместе с тем на контроле он составлял 6,7...98,3 м3/га. В межбуферных пространствах смыв сокращался в 9-13 раз, а в 20 метровой зоре ниже буферной полосы не проявлялся. Зона эффективного сокращения смыва и дополнительного накопления влаги буферами полосами распространялась при ширине их в 21,6 м - до 40...60 м, при ширине 10,8 м - до 20...40 м. С увеличением крутизны склона до 7 зона их плияния сокращалась в 2 раза. Урожайность яровой

12. Сток и усвоение талых вод (мм), смыв почвы (т/га)

Варианты!Показа-!__Годы, агрофон ■

,ТеЛИ ! 1983 ! 1984 't 1985 ! 1986 !1987

' !плос- !плос- !ози-!плос-1ози-! плос-!ози-!плос?плос ! !корез !кореэ !мая !корез'мая! корез!мая 1 ко- !ко-1 ! ный ! ный !рожь!ный !рожь) ная !рожь!рез-!рез-; !чер- !чер- ! !чер- ! ■ ! зябь ! \ !ная !ная !ный !ный ! !ный ! ! ! I зябь!зябь _!_!пар !пар I lnap 1 > ? ! !

Контроль сток 0 0 6 196 .181 180 104 104 129

без '

кп просачи- ■ , ■ • .

ЬП вание 196 168 .157 46 69 80 77 105 , 129

смыв 0 0 0 13,8 10,9 12,4 13,4 15,5 16,5

БП-21,6 сток '0 0 6 211. 186 185 128 103 138

просачивание 219 .190 169 55 90 : 95 99 125 138

смыв О о. О 10,5 7,8 8,9 10,9 11,9 12,8

БП-10,8 сток 0 0 7 202 .185 179 128 .99 .135

просачи- -

вание 208 183. 162 54 82 92 99 121 135

смыв 0 0 О II.4 8.6 9.4 II.7 13.2 14.2

13. Влияние буферных полос на водопоглощение при.:'■ ■ " v

весеннем снеготаянии в 1983... 1987:гг.ч■• ." vv

Показатели ! ' Варианты

'! Контроль!БП- !БП- !БП- 1 БП- !БП- " : 1 без БП !21,6!21,6! 10,8! 10,8 110,8-нп • Г - ' ' I t-нц ! -нд - - 1 -tro МБП

I. Плоскорезньтй черный пар (1983...1985 гг) 7.'-'-'.;' Запас в снеге+осадки ,мм 202 ' 225 210 , v 215 У 209 ■ ' 209 Просачив.+испарение, мм , 137 . 155 147 148 145 ' 144 П. Озимая рожь по кулисному пару (1984..Л986 гг). •■ Запас в снеге+осадки, мм ;.198 225 222 221 208 204 : Просачив.+испарение^ мм ЮГ 119 122 115 118. ' ,116

. Ш. Шоскорезная зябь после озимой.ржи (1985...1987 гг) Запас в снеге+осадки, мм 242 261 ,254 254 250 248 : ;. Просачив.+испарение, мм' •/ 105 7 '119 124 116 119 • .118

БП - буферная полоса, МБП - межбуферное пространство, ; щ - щелевание ,• . . . .. л.

14. Почвозащитная эффективность контурно-полосного земледелия на парах (склон 3-50), 1983...1986 гг

.Варианты

1

Патаметтм

¡запасы! ¡воды.в? Iснеге,|

!

сток !; смыв почвы, талых! ..3/ вод, !-

м3/га

1 км.

мм

I талыми! ливневыми

I оптималь- урожай! ная зона )ность . -I влияния^тоз.ржи, ! БП, м' !т/га

Контроль без 248 159 10,3 62 _ 2,02

БП 21,6 м 287. .204 8,2 29 . 40 2,42

То же + щеле-вание БП - 262 166 8,0 .32 40 2,41

БП 10,8 м' 266 170 9,1 43 • -40 2,28

То же•+ щеле-вание БП • 246 151 8,5 46 40 2,25

БП-Ю,8м + ш + щелевание вдБ1] ! 257 .164 8,6 44 40 2,17

нср05, . • 0,25

пшеницы в среднем за 3 года повыпалась: в верхней части склона при ширине буферной полосы 21,6 м на 0,1...0,25 т/га, при ширине 10,8 м - на 0,04...0,14 т/га; в средней соответственно на 0,09...0,21 и 0,03...0,16 т/га. Сужение "буферных полос снижало урожайность в зависимости от крутизны склона соответственно на 4...8 и 22...25% (озимая рожь), 11% (яровая пшеница).

Урожайность многолетних трав (сено) на буферных полосах в среднем за 1982-1987 гг составила в верхней части склона 2,74, в средней - 2,50 т/га. Наивысшая продуктивность буферных полос была в первые 3 года пользования (4,0...2,1 т/га).

Буферные полосы повышали урожайность сельскохозяйственных культур. Так прибавка урожайности озимой ржи при ширине буферной полосы в верхней части склона составила 0,40...0,44 т/га, в средней - 0,22...О,40 т/га; при ширине - 10,8 м соответственно 0,16...0,31 и 0,09...0,30 т/га. *

- УП. ПРШ П^Ш^П^^ОНЖ

Основные ,п^оложени^кот^епаии. Разработанные в 80-х годах зональные-системы земледелия имеют ряд существенных недостатков,

главные из которых - непродуманное расширение пашни за счет вовлечения почв с низким плодородием и слабая почвозащитная направленность. Регион является традиционным производителем товарного зерна высокого качества. Порочная практика распашки склоновых земель под зерновые, нарушение севооборотов, преобладание монокультуры способствовало широкому развитию эрозионных процессов. Почвы за короткий промежуток времени потеряли <¡5-30^ органического вещества. Снизились урожайность, производство и качество зерна сильных и твердых пшениц.

В условиях рынка концепция интенсификации земледелия должна быть основана на получении экологически оптимальной продуктив-• ности. Земледелие должно быть адаптировано к ландшафтам, социально-экономическим условиям, различным уровням:интенсификации и формам хозяйствования с учетом экологических ограничений (В.И.Ки-рюшин,1993). ' ■

Задача стабильного производства зерна высокого качества . {' в регионе требует перестройки систем земледелия. Интенсификация их должна идти по пути концентрации средств производства на ' лучших землях, использования низкобонитетных почв в почв О защит-;; ных севооборотах с контурной организацией территории. Почво- , защитные технологии, оставление на поверхности почвы стерни и . " мульчи - единственный рациональный и эффективный способ регулирования режима органического вещества, сохранения и восстановления плодородия почв. Почвозащитные технологии должны быть ориентиро-' ваны на короткую ротацию с многолетними травами. Решение задачи оптимизации гумусового состояния почв и режима органического вещества должно осуществляться всеми средствами систем земледелия. Требуют дифференциации применительно к различным природным и, . производственным условиям и системы основной обработки. Безотвальная обработка наряду с предотвращением эрозионных потерь гу- . муса обеспечивает также сокращение биологических его потерь.

Модели почвозащитных ландшафтно-адаптироваяных систем земледелия. Поскольку местные условия в каждой эрозионной зоне многообразны, базовые модели являются лишь основой динамичных систем, в которых предусматривается дифференцированное применение отдельных почвозащитных модулей и их модификаций (табл.15). Представлен Ныа модели не исчерпывают всех возможных вариантов почвозащитных', систем, требуется дальнейшее уточнение и оптимизация схем, однако и в настоящем виде они служат базой для творческого применения

15. Почвозащитные ландшафтно-адалтированные системы земледелия степной зоны Вгаого Урала

■Гзн,Ша}тная пс винция, чр -ионная .. на, годовые -садки, мм

Тип ландшафта, рельеф, почвы, эрудированность

Основные компоненты и почвозащитные издали агрсланд-_дафта_

т^ппитптам" севозбо- особенности технсло- агрсмсли:

территории способы размещения про-тивозрозион-ных рубежей

роты

гий

ративные мероприятия

А

і

I угульмин-ск.г-1оле-С(?Р В2Х&Я ВJaвышeн-ная лесостепная, прьобладания водной чг^зии (А), 4.0-450

Надпойменно-террасовый, до 1°, черноземы типичные и обыкновенные не сын-тые тяжелосугликистые

Придолинно-плакорный, 1-3", черноземы типичные и обыкновенные слабосмы-тые тяжелосуглинисгые

Водораздельно-плакор-ный, 3-5 , черноземы типичные и обыкновенные среднесмытые глинистые и тяжелосуглинистые

Лрямолиней- Полевые Интенсивные, влагс-ная поперек зернопа- сберегавшие, сроте-склона ропролая- ни г ные

Прямолинейная поперек склона

Полевые

зернопа-

ропро-

пашные и

зернопа-

ротравя-

ные

Чередование глубоких безотвальных обработок и вспаши под пропашные культуры, залукение водотоков

Контурно- Зернопа- Безотвальные обра-

буферная, ротравя- ботки с оставлением

многолет- ные стерни на поверхнос-

ких трав т. почвы, буерные

в буферных полосы из многслет-

полосах них трав, мульчиро-

до 20% ваше полей ссломсй, залужение водотоков

Полезащитные лесные полосы

Полезащитные и водорегулирующие лесные полоси

Водорегулирующие и при бал очные лесные полоси

І

Обшесыртин-. екая Пред-уральская, низкогорная Уральская и возвышенная Зауральская степные • провинции, сочетания родной эро-|ии и деф-щии почв

Сыртово-увалистый, 5-7 , черноземы типичные и обыкновенные сильносмы-тые

Сыртово-холмистый, 7°, черноземы типичные и обыкновенные очень сильносмытые

Надпойменно-террасовый, до 1°, черноземы обыкновенные и южные неэродированные

Придолмнно-плакорный, 1-3 /черноземы обыкновенные и вжные сла-боэродированные

Водораздельно-плакорный, 3-5°, черноземы обыкновенные и вжные с солонцами степными до 10%

Контурно- Почвоза-буферная, шитные многолетних трав до 40%

Контурно- Почво-буфернал, зашит-многолетних ные трав свыше 40%, усиленные кустарниковыми кулисами

Безотвальные технологии с оставлением стерни на поверхности почвы, буферные полосы, мульчирование, залужение водотоков

Безотвальные технологии с оставлением стерни на поверхности почвы, буферные полосы, мульчирование, залужение водотоков

Водорегулирующие лесополосы по контурам, сплошное облесение очагов эрозии

Сплошное облесение очагов эрозии

Прямолиней- Полевые Безотвальные обработ-ная поперек зернопа- ки, интенсивные тех-направления ропро- нологии, орошение ветров пашные

Прямоли- Полевые Безотвальные обра-нейная по- зерно- ботки с сохранением перек скло- паропро- стерни, кулисы на на и на- паиные и парах правления зернопа-ветров ротравя-ные

Контурно- Зернопаро- Безотвальные обра-буферная, травяные ботки с сохранением многолет- • ■ стерни, глубокие

них трав мелиоративные беэ-

в буферных - отвальные обработки

Почвозащитные лесные полосы

Полезащитные и водорегулирующие лесные полосы

Водорегулирующие и прибалочные лесные полосы

СО

¡г*

JfVl -,'лек-

JftUIt —

" ія нч к -" {Нчя, -а-[ 6J> гкая і вишьнн&я Пй є стсп-Hr*f пр вин-М»І»ПрЄОб-

Х^ЛЯЦИИ

Сыртово-увалисгай и сырттво-х лмистый, £г-70, черн^ емы обыкновенные и южные с сол нцами степными 10—

Надпойменно-террасовый, 0,5^, черноземы южные и темно-каштановые карбонатные елабодефлиро-ванные почвы с солонцами степными до Ц%

до 20%

Контурно-буерная, ыногслет-них ссл^н-цевын-оли-вых трав в буерных полосах до 50?,

Прямолинейная поперек господствующих эрозионных ветров

с^л'гёгаых комплексов, г ниє а -

дстсксв

Пичво- Бе.овальные "бра— гашит- блки с с.. хранением ные CTdptW, шлюраЦия с:л iars, мульчир./-вани с л м:Я, .<»-луяение ВОД^-КОВ

оерн о паровые с короткой

Водораздельнэ-плакорный, 1-2°, черноземы южные и темно-каштановые почвы

Водораздвльно-останцовый бугристо-песчаный,1-2°

Плоскоресн&я сСра-Сотка с маї'симаііг-ным сохранпни і и кой рота- стерни, мульчирэ» цией.по- вание полей соло-лосное мой, кулисы размещение пара и зерновых культур

ЛриСалочные, приовражные лесные полоса, спл ьное СбЛ'СГНИе

ігов эрозии и д(.р-ляции

CCjcoi НИЄ

сч-." в і }r

лли/и

Прямолиьей-но-буф» рная травяные поперек направления ветров, трав до ко%

.Прямолинейно- Псчаоза буферная по- шитные перек направления ветров

о*рн:ларо- Плсзкориз ля и

Сблесснир оча гов дг£ляции

минималь) ал обработки, мульчирование, кулисы на парах

Плоскорезная и ми- ССлесение оча нималная сСраС.і- гов д<$ляции ки,мульчирование

Г • . -' -г

научных принципов освоения почвозащитного земледелия с учетом

местных условий. Внедрение их улучшит экологическую обстановку

на территории хозяйств, уменьшит эрозию и засуху, обеспечит.,

более высокую продуктивность сельскохозяйственных угодий.

ВЫВОДЫ ' .. . \

1. Активизация эрозии и дефляции почв региона Южного . Урала обусловлена нерациональной хозяйственной деятельностью использованием под пашню почв с низкой противоэрозионной устойчивостью без учета таких природных фактов, как:- . ;

- расчлененности рельефа, достигавшей 1,5-2,0 км/км^{ ■'»

- сложной структуры почвенного покрова; ;

- близко расположенных к поверхности почвообразуюших пород - элювиальных карбонатных засоленных глин и древних засоленных кор выветривания,, плотных коренных пород, обладаю- • ших слабой водопронициемостью, а .также элювиальныхи древне-, аллювиальных песчаных пород, на которых сформированы легкие.'

по механическому составу почвы, предрасположенные к дефляции, : .

Некомплексное внедрение почвозащитных мероприятий, несо- .' вершенство структуры возделываемых сельскохозяйственных куль- ; аур привело к снижению их урожайности, усилению иссушения, аридизации территории й дестабилизации экологической обстановки в регионе. '.'. ; ,;-.

2. Исследованиями установлено, что эрозионные процессы . . . ускорили темпы дегумификации и деградации почв. Ежегодные эрозионные потери органического вещества возросли в 1,5-2,0 раза.

и составили от 0,5 т/га в черноземах южных и темно-каштановых почвах и до 1,5 т/га - в черноземах типичных и обыкновенных. Наибольшие потери (свыше 2,0 т/га) зафиксированы в сияьноэро- -дированных, неполноразвитых и маломощных почвах, распаханных при втором этапе освоения целинных земель. Возросли темпы минерализации гумуса (0,4-0,7 т/га в год), особенно на парах (свыше у 2,0 т/г л). ■

3. С целью проектирования научно обоснованных систем земледелия оптимизации экологической обстановки региона проведено . почвенно-эрозионное районирование территории, разработаны критерии диагностики почв по"степени эродированности и противоэро- -, ' 13ионной устойчивости, сформированы банки почвенных и!погодных _

данных на базе ЭВМ, являвшихся основой агроэкологического мониторинга.

4. В многолетних стационарных опытах в зависимости от сложности эрозионных ландшафтов, разработаны почвозащитные технологические модули и дифференцированы в зависимости от степени подверженности их эрозии и дефляции почв. На склонах 1-3° основой почвозащитного модуля является замена вспаши почвозащитной обработкой с сохранением пожнивных остатков на поверхности почвы. Для сложных агроландшафтов с крутизной склонов 3-5, 5-7 и более 7° основой почвозащитных модулей является контурная организация территории севооборотов с буферными полосами из многолетних трав, мульчирование почвы соломой, кустарниковые кулисы и залуженные водотоки.

5. Установлено, что на склонах 1-3° почвозащитной модуль обеспечивает сокращение потерь почвы в 2,0-2,8 раза и повышение урожайности зерновых культур на 17-2756. На умеренно-сложных аг-родамдшафтах (склоки 3-5°) модуль включавший буферные полосы шириной 20 ы через 100 м и долей многолетних трав в севообороте не более 20%; на сложных эрозионных ландшафтах (склоки 5-7°) модуль усилен долей многолетних трав в севообороте до 40% с мульчированием почвы соломой и задуКенией водотоков; на весьма сложи« агроландшафтах (склоны более 7°) модуль дополнительно включает двурядные кустарниковые кулисы. Дифференцированные модули сокращают сток на 17-20% и полностью устраняют вынос почвы за пределы агроландшафта.

6. Сильноэродированше агроландшафты (склоны более 7°

при сгуоении горизонталей и ложбин стока), площадь которых составляет 0,8 млн. га, рекомендуется вывести из пашни под сплошное залужение многолетними травами.

7. В соответствии с изложенными принципами для различных категорий ландшафтов разработаны модели почвозащитных систем земледелия, оптимизированные по условиям сокращения стока и зашиты почв от эрозии и дефляции.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ ' , . . . .1 .

1. Современная концепция земледелия региона должна бази-» роваться на концентрации средств производства на лучших по плодородию почвах в болев благоприятных социально-экономических условиях. '

2. Для решения проблемы эрозии и дефляции в регионе необ- : ходима срочная корректировка и составление новых проектов внутрихозяйственного землеустройства, с учетом ландшафтных особен-'. ностей территории, обеспечивавших предупреждение интенсивных-эрозионных процессов, повышение плодородия эродированных ПОЧВ ;

и урожайности сельскохозяйственных культур. ; V V. :

3. Восполнение дефицита гумуса в эродированных почвах ре-■ '; коыендуется осуществлять за счет мульчирования их соломой, до- , " -полнительным накоплением влаги, предупреждением переуплотнения,

органические минеральные удобрения применять только на фоне -,', почвозащитных технологий, обеспечивающих максимальное использование биологического потенциала растений. / ; - ',

На землях агроландшафта с кругьжи и сложными склонами рекомендуется контурно-полосное земледелие с'исключением возде- ч лывания пропашных -культур и ограничением использования их под•'■ - ;' паровые поля.. • .'. ' ' • л '-V >

5. Критерии диагностики,черноземов по степени эродированнос-ти, противоэрозионной устойчивости и банки, погодных и почвенных , данных предлагается использовать при почвенном: мониторинге с использованием ЭВМ. . /- '

- 6. Разработанные модели почвозащитных систем земледелия, адаптированные к условиям агроландвафтов рекомендуется использовать при проектировании в системе "Росземпроект". ' • ',

СПИССК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ' ТЕМЕ ДйССЕРГАЦИИ ' Г

1. Почвы Оренбургской области. Челябинск: Ik.-Урал. кн. изд-во, 1972. - 125 с (в соавторстве). ■

2. К оценке скелетных почв Гайского района Оренбургской области // Вопросы почвоведения и агрохимии в условиях Юго-Востока и Западного Казахстана. - Саратов, 1974. - Т.12. - С. 109-^ -128 (в соавторстве). . . \ /'•_

3. Почвенные ресурсы Оренбургской области // Достижения vнауки - в практику. - Челябинск, 1976. - С. 83-92 (в соавторстве)

4. Внедрять приемы надо в комплексе // Сел. хоэ-во России.

- 1977. - » 8. - С. 32.

5. Состояние и перспективы зашиты почв от эрозии в Оренбургской области // Вопросы обшего земледелия на юго-востоке и в Западном Казахстане: Сб. науч. работ / Саратовский СХИ. -Саратов, 1977. - Вып. 88. - С. 94-100.

6. Черноземы СССР: том II (Поволжье и Предуралье) /ВАСХНИЛ.

- М.: Колос, 1978. - 472 с (в соавторстве).

7. Зашита почв от водной и ветровой эрозии на Урале, в Башкирской и Татарской АСиР: (Рекомендации) - П.: Россельхоэ-издат, 1979. - 62 с (в соавторстве).

8. Благородная ржавчина Земли // Природа и мы: Ежегодник.

- Челябинск, 1979. - С. 25-42.

9. Опыт и перспективы дальнейшего применения почвозащитной обработки почвы в Оренбургской области // Совершено'вование зональных почвозащитных технологий возделывания полевых культур: Сб. науч. тр. / ВНИИЗХ. - Целиноград, 1979. - С. 99-109.

10. Нормативы прибавок урожая зерновых культур от внедрения агротехнических почвозащитных мероприятий в районах, подверженных ветровой эрозии / ЫСХ СССР. - Ы., 1979. - 8 с (в соавторстве).

11. Эффективность почвозащитной системы земледелия в Оренбуржье // Экономика сел. хоз-ва. - 1980. - * II. - С. 47-49.

12. Земля любит порядок / Под ред. А.И.Климентьева. - Челябинск: Юж. - Урал. кн. иэд-во, 1980. - 140 с.

13. К гумусовому режиму темно-каштановых почв Оренбургского Зауралья // Агротехника сельскохозяйственных культур и повышение эффективности земледелия: Тр. / Оренбургский НИИСХ. - Уфа, 1981.

14. Состояние и меры по борьбе с эрозией почв и засухой в Оренбургской области // Развитие теоретических и экспериментальных комплексных исследований в борьбе с засухой: Материалы Все-рос. научно-теорет. совеш., 1-4 июля 1980 г». / СНИИСХ. - Ставрополь, 1982. - С. 211-220.

15. Научные основы эффективного применения удобрений в Поволжье и Оренбургской области. - Саратов: Приволж. кн. изд-во, 1983. - 168 с (в соавторстве).

культур от внедрения

почв о ровой эрозии. - Ы.,

1963. - 10 с (в соявтjpcTEe).

'42, ' .у/у

' 17. Гумусовый фонд почв Оренбургской области и вопросы его направленного регулирования // Проблемы увеличения урожаев и повышения качества продукции в растениеводстве. - Уфа, 1985.-С. 29-37 (в соавторстве).

18. К характеристике гумуса эродированных типичных черноземов Оренбургского Предуралья //, Проблемы увеличения урожаев и повышения качества продукции в растениеводстве. - Уфа, 1985. -С. 51-62. - ; V. V- , • ' " '

19. Противоэрозионная оценка технологий обработки паров я-возделывания озимой ржи на южных эродированных черноземах Орен-

„ бургской области // Проблемы увеличения урожаев и повышения качества продукции в растениеводства: Сб. науч. тр. / Оренбургский НИИСХ. - Уфа, 1985. - С. 63-69. •

20. Гумус в почвах Оренбургской области // Пути регулирования почвенного плодородия в. условиях интенсификации земледелия: Тез. науч.-практ. конф. - Челябинск, 1987. - С. 6-7 (в соавторстве); ' ■'.• :: •

21. Сравнительная оценка способов основной обработки почвы и технологий,возделывания зерновых культур на склоновых ,■ землях // Пути увеличения производства зерна в Оренбургской " области: Сб. науч. тр; / Оренбургский НИИСХ. - Уфа, 1987. -

С. 30-38 (в соавторстве). . , .

22. Приемы противозрозионной обработки типичных эродированных черноземов Оренбургского Предуралья'// Агротехн. и биол, . параметры роста урожайности зерн. культур в Оренб. обл. - Уфа, .1988. - С. 46-52. .'' .. . 'у:';'. ■

23. Результаты исследований по контурно-полосному земледе- -.... лию в Оренбургской области // Агротехн. и биол; параметры роста: урожайности зерн. культур в Оренб. обл. - Уфа, 1988. - С. 90-101 (в соавторстве). у ., _ ''.,''

24. Система обработки почвы // Справочник агронома. - Челябинск, 1989. - С. 51-61 (в соавторстве). ;• V - ■ ' '

25. Почвоводоохранная роль буферных полос из многолетних ■ трав //Земледелие.' - 1989. - #12, --С. 38-40. •; - , -

'26. Охрана и рациональное использование земельных ресурсов Оренбургской области // Тез. докл; Всесоюзной научно-практ. конф "Ускорение социально-экономического развития Урала". - Свердловск, 1989. - С. 22-24 (в соавторстве). у

27. Регулирование стока в Оренбуржье // Земледелие. - 1990. - » 3. - С. 34-37 (в соавторстве).

28. Почвенная карта Оренбургской области II 1:600000. Киев, 1990 (в соавторстве).

29. Почвенно-климатические ресурсы - как основа интенсификации производства зерна // Агробиологические основы интенсификации производства зерна в Оренбургской области: Сб. науч. тр. / Оренбургский НИИСХ. - Уфа, 1991. - С. 4-14 (в соавторстве).

30. Почвенно-эрозионные зоны и оценка факторов эрозии в разработке почвозащитных комплексов // Агробиологические основы интенсификации производства зерна в Оренбургской области: Сб. науч. тр. / Оренбургский НИИСХ. - Уфа, 1991. - С. 14-26.

31. Земледелию Оренбуржья - контурно-ландщафтнуг» основу // Земледелие. - 1991. - # 3. - С. 38-43 (в соавторстве).

32. Оценка эрозионных потерь органического вещества в почвах степной зоны Южного Урала // Почвоведение, 1994, » 3,

С. 117-122 (в соавторстве).

Объем 2'/» п л

Тираж 100

Заказ 141Ь

Типография Московской с к академии имени К А. Тимирязева и?550, Москва И-550, Тимирязевская ул, 44