Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПОЧВЫ ПАХОТНЫХ УГОДИЙ УЙМОНСКОЙ КОТЛОВИНЫ РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИХ ПЛОДОРОДИЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ПОЧВЫ ПАХОТНЫХ УГОДИЙ УЙМОНСКОЙ КОТЛОВИНЫ РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИХ ПЛОДОРОДИЯ"

Л-зш

На правах рукописи^"'

У

РАЙХЕРТ ЕВГЕНИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОЧВЫ ПАХОТНЫХ УГОДИЙ УЙМОНСКОЙ КОТЛОВИНЫ РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИХ ПЛОДОРОДИЯ

Специальность 06.01.03 — агропочвоведение, агрофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Барнаул 2004

Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии Алтайского государственного аграрного университета.

Научный руководитель— Заслуженный деятель науки РФ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Лидпя Макаровна Бурлакова

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

' Сергей Владимирович Макарычев;

кандидат сельскохозяйственных наук Марат Жу.чабаевнч Кошкарбаев

Ведущая организация — Институт водных и экологических

проблем (НИУИВЭП СО РАН)

Защита состоится 24 июня 2004года, в 9 00 часов на заседании диссертацийнного совета Д; 220.002.01 в Алтайском государственном аграрном университете.

Адрес: 656099, г, Барнаул, пр-т Красноармейский, 98

Факс (3852) 62-83-96

E-mail: rassviai@alink.altai.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского Государственного аграрного университета.

Автореферат разослан 21 мая 2004 года

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения просим направлять в АГАУ ученому секретарю диссертационного совета

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

В.А. Рассыпное

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований. Республика Лягай'является ре-. тоном, в котором главной отраслью народного хозяйства является сельскохозяйственное производство, с преимущественным развитием животноводства. В структуре земельных угодий Республики Алтай пашня занимает 144; Ь тыс. га, что составляет всего лишь 1,6 % плошади сельскохозяйственных угодий (Национальный доклад, 2001). Несмотря на сравнительно небольшой процент пахотных угодий в пашню вовлекаются почвы склоновых земель, что существенно изменяет естественные направления природных почвенных процессов h приводит к деградации почвенного покрова.

В условиях Уймонской котловины эрозия почв является наиболее распространенной из всех видов деградации. На возможность н интекенв-пость проявления эрозионных процессов оказывают влияние, как природные условия, так и хозяйственная деятельность человека, связанная с непрерывным использованием склоновых земель. Природные факторы создают условия возникновения эрозии и обуславливают большую или меньшую опасность се развития. Сама эрозия возникает в результате неправильной хозяйственной деятельности в сочетании с лрпроднымнусловиями. Это явление, в зависимости от особенностей проявяешш хозяйственной деятельности человека и природных условий носит ускоренный характер, разрушает почвы, снижает их плодородие, п то время как на формирование почв природа тратит до тысячи и более лет.

Сложившиеся веками отношения «(человек - земля» остаются в настоящее время одним из определяющих факторов жизни н прогресса, поэтому наиболее важной является задача сохранения и воспроизводства почвенного плодородия пахотных угодий, itx рациональное использование.

Отсюда вытекает актуальность вопросов изучения факторов, определяющих развитие неблагоприятных явлений, приводящих к трансформации почвенного плодородия. Это подтверждается многочисленными исследованиями, проведенными в последний период времени (Таиасиспко, 1991; Волокита», Хан, Сон, 1997; Медведев, Назарова, 1997; Манасыков н др., 1997; Путивская, 2000; Мнрцхулава, 2001; Королев, 2002 и др.). В связи с этим важность этой проблемы предопределила цель вашей работы.

Нель исысдояаний Изучить современное состояние плодородия почв пахотных угодий Уймонской котловины, характер шменения его во времени, степень проявления деградашюнных процессов, установить уровни совреметюго экологического состояния почв и разработать режи- . мы их использования.

Для достижения поставленной цели были задачи:

шредслены следдошг

ЦНБ МСХА фонд нручной гаггоратуры

- изучить факторы почвообразования (климат, рельеф, растительность, почвообразующне породы, характер хозяйственного использования);

- определить влияние рельефа н почвенных условий на проявление волной эрозии почвы;

- установить современное состояние плодородия почв и его изменение во времени (с использованием ретроспективных материалов);

- установшь потери урожайности возделываемых зерновых культур на почвах разной степени эродированностн;

- составить картограммы крутизны склонов, категорий земель по нх использованию, эродированности земель и уровней экологического состояния почв;

- разработать режимы использования пахотных почв разных уровней экологического состояния и дать рекомендации по их рациональному использованию.

Цауцпщ, номдиа. Впервые для данной территории выявлены временные изменения' показателей ночвенного плодородия за продолжительный период (30 лег); определена скорость проявления деградационных процессов. Разработана модель оценки поденного плодородия и модель проявления плоскостной водноЛ эрозии. Выделены уровни экологического состояния пахотных почв, созданная картограмма которых может служить основой Ятя создания Красной книги пахопгых почв Уймонской котловины Республики Алтай.

ffo здщуту дм носится: 1. Изменение во времени параметров плодородия пахотных почв Уймонской котловины. 2. Картограмма экологического состояния пахотных почв как завершающий этап стадии противоэро-аионной организации территории. 3. Режимы использовашш пахотных почв разных уровней эколоп шее кого состояния.

Аракт^тс^кщ ^ацицоггць: На основе картограммы экологического состояния пахотных почв на выделенных территориях разработаны режимы их использования и рекомендованы почвоохранные технологии при возделывай! ш сельскохозяйственных культур,

ЛпрЫшт& тс\т: Материалы диссертации были доложены на третьей городской научно-практической конференции молодых >-чсных «Молодежь-Барнаулу>> (2001 г); на Южно-Сибирской международной научной конференции студентов и молодых ученых «экология Южной Сибири» (2001 г); на научно-практической конференшт профессорско-преподавательского состава ЛГЛУ (2002 г); на межвузовском координационном совещании «Эрозионные и русловые процессы в Сибири» (2003 г); на ХШ1 международной иаучно-тсхническоЙ конференции Челябинского государственного атрошшенерного университета (2004 г).

JlvCnuxauuu. По теме диссертации опубликовано 5 работ. .

Структура и опъем дисссртаиии. Диссертация состоит из введения, б глав, выводов, списка литературы л 3 приложений. Содержание работы изложено на 1$о страницах машинописного текста, включая таблицу, ¿ОрнеункС&Список литературы состоит из /$о наименований, го них 2 па иностранном языке.

I. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объекты исследований. Исследования проводились в северной части yilMOHCKOít котловины Республики Алтай. Уймоиская котловина относится к сети межгорных котловин Центрального Алтая (Хмелев, 1968). Объектами исследований послужили по<шы пахотных угодий, представленные черноземами обыкновенными,, расположенными на склонах различной крутизны и в различной стспенн подверженными процессам развития ilio-с костной водной эрозии, а также зерновые культуры, возделываемые в Уйм о не кой котловине: яровая пшеница сортов «Алтайская 92» и «Скала»; овес — сорт «Скакун»; ячмень массовой репродукции.

Методы исслсдтачич: Для гоучения томе нения плодородия почв по времени иснользопхтнсь ретроспективные материалы почвешшх обследований, предоставленных KoMitrctoM по земельным ресурсам.» землеустройству Республики Алтай.

Для характеристики погодных условий использовались материалы Усть-Кокашской метеостанции.

Рельеф местности оценивали по планово-картографической основе изготовленной в 1967 году ВИСХАП1 N1125 ООО.

Исследования проводились на южном н юго-восточном склонах Те-рехтннского хребта занятых по всей длине многолетней пашней. По основным элементам рельефа были заложены разрезы в соответствии с предыдущим туром почвенного обследования и отобраны образцы почв. Для характеристики рельефа местности и почвенного покрова на исследуемых склонах было заложено 4 иочвенно-геоморфологических профиля.

Для описания морфологических признаков было заложено 22 разреза. Из этих разрезов для определения физико-химических свойств отобрано 120 образцов почв, и 90 образцов для определения физических свойств.

В отобранных почвенных образцах определены физические и физико-химические свойства почв по общепринятым методам (Лринушкина, 1961; Вадюнина, Корчагина, 1986). На склоновых землях проведен учет смыва почв методом определения объема струйчатых размывов (Соболев, 1967) образовавшегося после весеннего снеготаяния. Степень эродирован-и оста почв определяли по уменьшению мощности гумусового горизонта

(по классификации1 С.С. Соболева, 1967) и по уменьшению содержания гумуса (по классификации М.Н. Заславского, 1979). Интенсивность эрозии почв определяли но классификации Т.П. Сурмача (1954). Учет урожайности возделываемых зерновых культур проводился методом метровок в 4 кратной ловторности с каждой почвы.

При обработке результатов исследований использованы методы математической статистики (Доспехов, 1979) информационно-логический анализ (Пузачеико, Карпачевский, Взнуздаев, 1970) с использованием ПЭВМ.

2. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ 11 ПОЧВЫ УЙМОНСКОЙ КОТЛОВИНЫ

В главе описаны факторы почвообразования: климат, рельеф и гидрография, растительность, почвообразутощие породы и почвы пахопплх угодий, хозяйственная деятельность человека. Установлено, что природные условия и хозяйственная деятельность человека могут способствовать развитию деградащюнных процессов.

ГЛАВА з: ФАКТОРЫ РАЗВИТИЯ ПЛОСКОСТНОЙ водной ЭРОЗИИ И ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ почв

В связи с особенностью климата и рельефа вУймонской котлошше ежегодно формируется сток талых вод и создаются реальные условия для проявления деградационных процессов, в частности проявление плоскостной водной эрозии. Из литературы известно, 'по наибольшее влияние на проявление эрозии оказывают длина, круп сна, часть склона и экспозиция (Сметашш, 1972; Заславский, 1979).

Дня установления влияния выше перечисленных фаеторов на проявление водной эрозии на склоне южной экспозиции протяженностью 5000 м, крутизной от 1 до 7° проведен подсчет смыва путем замера струйчатых размывов. В год исследований в знмниА период количество выпавших осадков превысило значение средпемноголетних данных в 1,5 раза и составило 203 мм. Устойчивый снежный покров на исследуемой территории лег в третьей декаде октября и сохранялся в течение 180 дней. Высота снежного покрова составила 50 см, что в 1,6 раза превысило значение средпемноголетних данных. Общий смыв на этом склоне составил ЗООгтыощмо информационно-логического анализа были установлены степень и характер связи между величинами смыва почв и различными элементами рельефа (табл. 1).

Таблица I

Влияние элементов рельефа на величину смыва почв пахотных угодий

Элементы рельефа Общая ни* форматив- НОСТЬ (Г), 61ГГ Коэффициент эффективности передачи информации (К) Доля участия показателя (Д),%

Длина склона(Ь) 0,3328 0,2219 21

Часть склона (ЧЛ 0.3220 0,2147 19

Крутизна склона (Кс) 0,4250 0,2125 15

Наибольшее влияние на смив почв оказывает шиша склона (Ь), о чем свидетельствует самый высокий коэффициент эффективности передачи информации, затем по убыванию круп сна склона (Кс) и часть склона

СУ-

В условиях сформировавшегося поверхностного стока степень проявления эрозии зависит от способности почвы противостоять смыву, т.е. множества свойств почвы, определяющих се протовоэроз!IОШ 1>ТО стойкость.

При ломонш информационно-л оппеско го анализа была установлена связь между смывом почвы, содержанием физической глш1ы, содержанием илистой фракции, плотностью почв, содержанием гумуса, водопроницаемостью, содержанием водопрочных агрегатов (рис. I).

Изучешплс факторы но степени влияния в убывающем порядке выстраиваются в следующий ряд: содержание физической глины > водопроницаемость > содержание водопрочных агрегатов > содержание гумуса > плотность почвы > содержание илистой фракции.

Установленные связи смыва с природными условиями (рельефом и свойствами почв) позволили разработать информационно-логическую прогностическую модель смыва почвы:

С„- Ф, □ (В 13 Л а (Ь И Г в (Ке □ 4« и (<1, И И) где С„ - прогнозируемый ранг величины смыва почвы; Фг, В, Л, Ь, Г, К„ (1ь И - ранги смыва почвы по содержатпо физической глины, водопроницаемости почв, структурно-агрегатному составу, длине склона, содержанию гумуса, крутизне и части склона, плотности почвы, содержанию

илистой фракщш; И - знак операции функции нелинейного произведения.

Эху модель можно решать с использованием специфичных (наиболее вероятных) значений состояния смыва почвы по каждому рассмотренному фактору- аргументу, представленных в таблице 2.

по ил і«

•4,0

Л

Т«0.Ы04

N

N

7.0 ІЛ 9,0 >9,ІСиЧ№»*

<л,м 1,01 і.и ляп»

К-».1Ш І-«4*1

ч

5

«1« 10.0 іі.О и,0 Сыч».

Рис.1. Влияние физических я фииіка-яимітчеслк свойств ва смыв почвы: Л — содержите физической глины, "Л\ Б- водопроницаемость почвы, им; В - содержание водопрочных агрегатов, $<ц Г — содержание гумуса, Д - пдотность почин, г/см'; Е — содержание шгастой

фракции, %

Модель позволяет безошибочно (ранг в ранг) прогнозировать вели* чину емша почв от изученных факторов в 62 процентах случаев; в 38 процентах случаев — с отклонением на 1 ранг. Для увеличения безошибочного прогноза модели необходимо установление связи смыва почвы с климатическими условиями, но решение этого вопроса требует длительных наблюдений по влнянию осадков, температурного режима на смыв почв.

Таблица 2

Состояние смыва по каждому значению элгнеятса рельефа н свойств почз

Фаиор Состояние Сммв нотой Фшср Секло тле Си и в потаи

фактора т/га ранг фактора т/ге ранг

Содержание <35,0 >30,1. 6 Содержание <6,0 >30,1 6

ф иютсекой гшйа ЛДЗ 8,0 24,0-30/» 5 <5,0-7,0 12/МО,0 3-5

38,0-41,0 18,0-24,0 4 7,0-8/) 12,0-24,0 34

>41.1 12,0-24,0 34 8,0-9,0 6,0-18,0 2-3

>9.1 <6.0 1

Водопрсмшемость <10 <6,0-12,0 1-2 Крупгош 1-2 <6,0-18,0 1-3

(Б), им 10-40 6,0-12,0 2 склона (Кс),® 2-3 6,0-24/) 24

40-70 6,0-18,0 2-3 3-5 18,0->30Д 4-6

70-100 12/48/1 3 5-7 24/>->30Л 5-6

100-130 12,0-24,0 34

>130 24,0->30,1 5-«

Содержание <53,0 24,0->30,1 5-6 Часть склока Верхкм 18,0->30,1 4-6

вадопро там* 59X5,0 12,0-24,0 34 (Ч() Средняя 18,0-30/) 4-5

агрегатов (А), >65,1 <6,0-12/) 1-2 Июни» <6,0-18,0 1-3

Длгша склона (Ц, м <500 <6/М2/> 1-2 Плотность <0,93 <6,0-12/) 1-2

500-950 €,0-16,0 2-3 ПОЧВЫ (^Хг/.^' 0,98-1 ДЗ 12,0-30,0 3-5

>950 24,0->30Д 5-6 1,03-1,08 >30,1 • 6

Содержание <15,0 >30,1 6 11

ИЛИСТОЯ фреисшш 15,0-20.0 18,0-30,0 4-5

01),% 20,0-25,0 6,0-24,0 24

25,0-30,0 <6,0-18Л 1-3 I

ГЛАВА 4. ПАРАМЕТРЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ИХ ДИНАМИКА ВО ВРЕМЕНИ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

Динамика плодородия пахотных почв позволяет оценить характер использования пахотных угодий за исследуемый промежуток времени, и выявить в кокой степени и как изменились показателя плодородия почв.

При сопоставлении данных физических и физико-химических свойств почв полученными нами в 2001 году, с материалами предыдущего почвенного обследования (1971 г) было установлено достоверное уменьшение содержания илистой фракции, содержания фюической глины, содержание гумуса и обменного калия (табл.3). Мощность гумусового горизонта и реакция почвенного раствора достоверных изменений не имеют.

Таблица 3

Изменение физических и физико-химических свойств в горизонте Ата, за 30-летний период

Год Показатель Средняя арифметическая Коэффициент вариации V, % Ошибка средней арифметической Изменение X НСРм

11л (<0,001 мм}.% 23,14 38,10 2,44

Фш. глина (<0.01мм), % 44,32 12,12 1,49

1971 М(А+АВ),см 45,0 19,58 2,84

гумус, % 7,71 23,37 0,44

рНв 7,62 7,67 0,14

Обменный калий. мгЛОО г 17,39 22,94 1,030

Ш (<0,001мм).% ' 13,11 26,47 из 10,03 2,04

Фкз. глина {<0,01 мм), % 34,32 17,81 0,76 10,07 2,04

2001 М(Л+ЛВ),см 34.0 30,43 из 14 15,02

гумус, % 7,07 18,77 0.23 0,64 0,56

рНв 7,63 4.27 0.05 0,01 2,01

Обменный калий. м(У 100 г 10,47 36,35 0,951 6,92 2,05

За 30-летний период на 10 % уменьшилось содержание физической глины и ила в пахотном горизонте. Не смотря на то, что почвы пахотных угодий УймонскоЙ котловины остались в одной градации среднесуглнни-стых разновидностей, они стали достоверно «легче». Рассматриваемые показатели характеризуются высокой степенью варьирования (для илистой фракшш) и средней (для глинистых частиц).

По вариабельности физической глины на изученном пространстве в 1971 году встречались тяжелосуглинистые разновидности черноземов (44,32 + 1,33 = 45,8 » 46 %). Вариабельность содержания физической глины для 2001 года обследования исключает встречаемость среди пахотных ночи тяжслосуглшшстых разновидностей (34,32 + 1,33 = 35,65 %), На ос-новашш полученных да!ulux можно определить скорость уменьшения глинистых частиц п год. Если за 30 лет содержание глины уменьшаюсь на 10,07 Чо, то 10,07 : 30 лег =* 0,34 % в год. При той же интенсивности про-цессоп эрозии через 15 лет (0,34 % * 15 лет - 5,1 %) содержание в почве глины уменьшится на 5,1 %, и составит 29,2 %, а это значит, что почвы перейдут в легкосуглшшете разновидности.

Изменение мощности гумусового горюонта за 30 лет недостоверно, но его уменьшение составляет 14 см.

Уменьшение содержания гумуса в пахотном ropmotttc за ЗОлст достоверно и составляет 0,64 "/о. Таким образом за 30-детннЙ период произошло снижение основных параметров почвенного плодородия.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ НА УРОЖАЙНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАЕМЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Из литературных дашых idbcctho, что урожайность сельскохозяй-ствеш1ых культур наход!пся в довольно тесной связи с показателями почвенного плодородия, а следовательно, с самой почвой. Это наход|тг свое подтверждение в работах АЛ. Тигля новой, H.A. Тихомировой, Н.Г. Шато-хиной (1982), Л.М. Бурлаховой (1984, 1986), В.А. Рассыпнова (1986), Н.Ф. Кудрявцевой (1997).

С помощью информационно-логического анализа на почвах пахотных угодий туче но влияние параметров плодородия почв на урожайность возделываемых зерновых культур. Эго такие свойства почв, как "мощность гумусового горизонта, содержание гумуса, содержание подвижных элементов питания.

Для установления зависимости урожайности зерновых культур от перечисленных выше параметров плодородия использована представительная выборка ю 150 сопряженных дат.

Наибольшее влияние на урожайность зерновых культур оказывает содержание гумуса в пахотном горизонте (табл. 4). Оптимальным содержанием гумуса при возделывании зерновых культур является его содержание в почве равное S %. При таком содержании формируется наибольшая урожайность зерна яровой пшеницы и овса, которая обусловлена созданием более благоприятных условия воздушного и водного режимов.

Наибольшее влияние мощность гумусового горизонта оказывает на урожайность ячменя, меньшее на урожайность яровой пшеницы. Самая высокая урожайность зерновых культур формируется из среднем о иных видах почв.

Роль подвижных элементов шгпшия в формировании урожая велика, а их количественное содержание в почве во многом определяется ранее рассмотренными параметрами плодородия. Знания о том, как влияют подвижные элементы питания на урожайность, позволяют эффективнее использовать пахотные угодья, так как их можно регулировать путем внесения минеральных удобрений.

Таблица 4

Влияние параметров плодородия пахотных почв на урожайность зерновых культур но обшей информативности (Т, бит) и эффективности канала связи (К)

Показатели-плодородия Яровая mneimua Овес Ячмень

Т. бит К Т.бит К Т. бігг К

Мощность гумусового горизонта (А+ЛВ), см 0,2100 0,1463 0,2596 0,1927 0,4371 0,3400

Содержание гумуса. % 0,6801 0,3902 0.5580 03295 1.1020 0,5932

N/NOt. мг/кг 0.4632 0,2562 03144 0,1739 0.5В56 0,3293

Р:0,. м г/100 г 0.5318 0Г2104 0t6653 0,2724 0.61 SI 0Д995

К-О, мг/100 г 0.3622 0,14S7 0,3580 0.1629 0.54SS 0.2713

По полученной эффективности канала связи (К) наибольшее влияние нитратная форма азота оказывает на урожайность ячменя, меньшее на урожайность овса.

Очень низкое содержание азота в почве не позволяет получать урожайность более 2,0 т/га овса и не более 1,7 т/га ячменя и яровой пшеницы. С увеличением в почве азота до уровня повышенной обеспеченности (15 мг/кг и более) урожайность яровой пшеницы и ячменя максимальная, соответственно составляет 2,9 - 3,2 т/га и более и 2,6 - 3,2 т/га и более. Максимальная урожайность овса формируется при содержании в почве азота нитратов 10 — 15 мг/кг, дальнейшее увеличение содержания азота приводит к снижению урожайности до 2,6 т/га.

Влияние подвижных фосфатов на урожайность зерновых культур достаточно велико. Полученные результаты но влиянию подвижного фосфора на урожайность зерновых культур определили его высокую связь. Наибольшая связь фосфора с урожайностью овса и яровой пшеницы, меньшая с ячменем.

По всем культурам наименьшая урожайность формируется при очень низкой обеспеченности почв подвижным фосфором (< 5 мг/100 г). Пик урожайности пшеницы обеспечивает подвижный фосфор с содержанием его в почве 15 - 20, для овса 20-25 и для ячменя 10 - 15 л/г/100 г. Дальнейшее увеличение содержания подвижного фосфора приводит к снижению урожайности.

Наименьшая урожайность зерна яровой пшеницы формируется при очень низком и низком содержании обменного калия в почве (< 5 н 5 - 10 мг/100 г). Очень низкое содержание обменного калия обеспечивает самую ню кую урожайность овса и ячменя < 1,7 — 2,0 т/га.

Для формирования максимального урожая яровой пшеницы требуется высокая степень обеспеченности обменным калием, а для овса и ячменя соответственно очень высока и повышенная. При содержании в почве об-мешюго калия более 20 мг/100 г урожайность ячменя снижается.

По величине козффншіеігга эффективности канала связи (К), эта зависимости можно расположить в следующий ряд: для яровой пшеницы Г>М/К0)>Р201Ж20 >М т.е. урожайность яровой пшеницы в большей степеїш определяется содержанием гумуса (Г), затем азотом нитратов (№МОД подвижным фосфором (Р-ОД обменным калием (К20) и мощностью гумусового горизонта (N1); для овса Г>Р203> М>Ы/К03>Кг0; для ячменя 1>М>№ХО)> Р20і>К20. Некоторое различие в влиянии рассмотренных факторов плодородия на урожайность зерновых культур обусловлено их бнолоппескими особенностями.

Установленное влияние факторов плодородия иа урожайность зерновых культур позволило нам построить информационно-логическую модель урожайности, в которой рассматриваемые факторы плодородия выстроены в порядке их влияния на урожайность. Использование этой модели позволит повысить эффективность пахотных угодий. С помощью разработанных моделей можно прогнозировать урожайность возделываемых в хозяйстве культур.

Прогностические модели имеют следующий вид: для яровой пшеницы: У„ - ГНК/К0зга(Р20}В(К30ИМ)), для овса: У0 - ГОРгО^(МВ(К/К0313К20))( для ячменя: У, = ГЕ МЕЗ (Н/Х03®(Р20;ИК20)). где; Уп; У0; У, - ранги урожайности зерна яровой пшеницы, овса, ячменя т/га: Г - рант урожайности по содержанию іумуса в горюонте Л^,; М -

по мощности гумусового горизонта; Р2О5 - по подвижному фосфору; К20 -по обменному калию; N/N0} - по нитратному азоту.'Для решения этих моделей используется логическая фувкшм'нел иней кого произведения (О)."'

Эти модели решаются с использованием специфичных (наиболее вероятных) значений состояния урожайности зерновых культур по каждому рассмотренному фактору - аргументу. Дляпримера приведем специфичные состояния урожайности зерна яровой пшеницы представленных в таблице 5.

Точность прогно&кровзиия модели по почвенным факторам обеспечивает безошибочный прогноз в 62 %, ошибка не выше 1 ранга 26 % (т.е.0,3 т/га), более, чем на-1 ранг - 12 а/а. При использовании в моделях гидротермических коэффициентов распознавание урожай!Iости по моделям может быть выше, но для этого необходимо иметь больше лет сопряженных данных урожайности и гидротермических условий.

' Таблица 5

Состояние урожайности зерна яровой пшеницы по каждому значению рассматриваемых параметров плодородия почв

Фактор Состоя- - *• Урожайность Фак» Состоя- Урожайность

ние ' тор ' 1шс т/га

фактора т/га раит фактора ракг

Гумус, *Л <6,0 < 1,7-2,0 1-2 . <5 <1,7 1

6,0-7,0 . 1,7-2,6 2-4 N-N0, 5-10 2,0 -2,3 3

7,0-8,0 - ->3,2' ' 7 мг/кг 10-15 2,3 —ЗД 4-6

>8.0 • 2,9-3,2 6 >15 2,6->3,2 5-7

РгО, <5 <1,7 ' 1 К1О <5 <1,7 I

мт/100г 5-10 1,7-2,0 2 мг/100г 5-10 <1,7 1

10-15 1,7-2,6.. 24 10-15 1,7-2.0 2

15-20 2,9->3,2 5-7 20-25 , 23 -2,6 4

20-25 2,6-2,9. 5 . >25 2,6->3,2 5-7

>25 23-2,6" 4 . *

Мощность <25 <1,7-23 1-3

гумусоаого 2540 2,0-2,9 3-5

горизонта 40-60 2,9->3,2 1 6-7

(А+АВ), см >60 ' >3,2 ■ Т

ГЛАВА б. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЗЕМЕЛЬ И РЕЖИМЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Выделение уровней экологического-состояния и разработка режимов рационального использования проведено на примере хозяйства ЗАО «Терек».

Для выделения категорий земель использованы картограммы крутизны склонов и степени проявления эрозионных процессов. На почвах пахотных угодий хозяйства (по методу С.С. Соболева, 1961) выделено б категорий земель, объединенных в три класса но интенсивности их использования (табл. б).

Данные табл. 6 показывают, что только 24 % пахотных земель не требуют проведения почвозащитных мероприятий. Почвы 1 категории могут использоваться в любом севообороте с использованием обычной агротехники.

На других категориях земель класса Л требуются противоэрозиои-иые мероприятия.

5 категория земель, располагающаяся на склонах крутизной 5-7° относится к классу К земель, пригодных для ограниченной обработки. Эти земли не пригодны для постоянного возделывашя однолетних: сельскохозяйственных культур, лаже при умов ни применения полного комплекса противоэрозионных мероприятий.

Таблица б

Категории пахотных земельи их площади в хозяйстве

Категории земель Плоишь, га ?оОТ общ. плошали

Класс Л. Земли пригодные для интенсивного нс-пользовати в земледелии 1419 72

1 категория. Пахотные угодья на очень налогах склонах ло 1° 463 24

2 категория, Эрози он ноо пасные земли крутизной склонов 1-2° 368 19

3 категория. Эрознонноопасные и частично слабо-смшые на склонах 2-3° 454 23

4 категория. Слабосмытые почвы на склонах 3-51" 134 7

Класс Б. Земли, пригодные для ограниченной обработки 373 19

5 категория. Эромопноопзсныс средне- и сильно емьпые почвы на склонах 5-7® 373 19

Класс В. Земли не прнголные для обработки 178 9

6 категория. Эрозпонно опасные и слабо (средне) смытые почвы со склоками крутизной 5-Ю* 178 9

б категория земель входит в класс В, земель, не щпггодных для обработки. Их доля среди пахотных земель в хозяйстве составляет 9 %.

Для определения уровней экологического состояния кроме крутизны склонов, развития плоскостной водной эрозии, категорий земель необхо-

димо провести оценку степени деградации параметров плодородия почв. По наиболее фундаментальному." признаку, каким является гранулометрический состав, территория оценивается I степенью деградации, содержание физической глины достоверно уменьшилось на 10,07 %. Уменьшение среднеарифметического содержания подвижного калия в процентах от средней обеспеченности составило 40%, что соответствует 2 степени де-грааации.По сопоставимым разрезам изменение мощности гумусового горизонта и запасов гумуса соответствует 1 степени деградации.

Первая степень деградации хоть и кажется невысокой, тем не менее, со временем она неуклонно приводит к ее усилению, если в технологии возделывания сельскохозяйственных культур не включаются защитные механизмы, направленные в частности на прекращение (иди уменьшение) эрозионных процессов.

Для оценки экологического состояния почв важно также знать пространственные ареалы, в которых происходят деградашонные процессы (процессы развития водной эрозии в частности). Оценочным показателем в этом случае может служить процент развития водной эрозии на разных территориях.

С учетом доли - участия - эродированных почв, степени деградации, снижения продуктивности в выделенных категориях земель определены уровни экологического состояния пахотных почв (табл. 7)

Таблица 7

Экологическое состояние пахотных земель разных категорий по их использованию в хозяйстве ЗАО «Терек»

№ терр ИТО-рии Характеристика территории Плошадь, га %де-градации Снижение продуктивности, % Уровень экологичс- * ского нарушения

территории эродированных- ПОЧВ'

1 Склон до Iй категория 1 403 нет нет нет Норма (11)

2 Склон 1-2" категория 2 368 40 "11 17 Риск (Р)

3 Склон 2-3" категория 3 456 105 - 23 28 Умеренный кризис (К,)

4 Склон 3-5° 5-7° категории 4 и 5 507 237 47 31 повышенного кризиса К,/К,

5 Склон 7-10° , категория 6 195 ' В настоящее время залужены

Уровень экологического нарушения, соответствующий «норме» характеризует территорию I плошзлью 403 га, на которой не выявлено эродированных почв.

Территория 2, площадью 368 га относится к категории земель 2, характеризуется наличием эродированных почв в количестве 40га, что составляет 11% и позволяет отнести ее к уровню экологического состояния соответствующему риску (Р). Продуктивность этой территории снижается до 17%.

Территория 3, площадью 456 га, относится к третьей категории земель, характеризуется наличием эродированных почв в количестве 105 га, что составляет 23% и позволяет отнести се но проценту деградации к уровню экологического состояния, соответствующему умеренному кризису (К|) со снижением продуктивности 28%.

Территория 4, площадью 507 га относится к четвертой и пятой категориям земель, характеризуется наличием эродированных почв в количестве 237 га, или 47% от площади территории. Это позволяет отнести рассматриваемую территорию по проценту деградации к уровню высокого кризиса (К*), но учитывая еще сохранившееся плодородие почв и снижением продуктивности на 31% можно отнести эту территорию к уровню повышенного кризиса (Кг). Учитывая 1гроцент деградации почв и их продуктивности мы относим эту территорию как переходную от К! к К} и обозначаем ее кук3.

Других уровней экологического состояния .почв на территории хозяйства не выявлено.

В целом все пахотные земли ЗЛО «Терек» характеризуются 22% деградацией, т.е. они относятся в среднем к уровню умеренного кризиса (К]) со сшскеиием продуктивности на 20-30 %.

Если в хозяйстве начать проводить почвозащитные приемы, затормозить процесс водной эрозии, внесением органических и минеральных удобрений восстановить утраченное в процессе эрозии плодородия почв, то урожайность зерна яровой пшеницы можно увеличить на 0,4-0,6 т/га, т.е. получать в среднем 2,4-2,6 т/га зерна яровой пшеницы.

Территория № 5 расположена на склоне 7-10°, относящаяся к 6 категории земель, в настоящее время залужена, т.е. проведено сокращение се хозяйственного использования. Уровень ее экологического состояния не был оценен, так как фактически она используется в качестве кормовых угодий.

Учитывая своеобразные климатические, геоморфологические почвенные условия ЗАО «Терек», расположенного в северной части распаханного южного склона Уймонской котловины, а так же уровни экологического состояния почв, нами разработаны режимы по их рациональному использованию.

1. Пахотные земли 1. категории,- площадью 403 га, экологической нормы могут интенсивно использоваться, в качестве пахотных угодий в любом севообороте, при обычной агротехнике. .

2. Пахотные земли 2 категории по степени деградации 11% с потерей продуктивности 17%, относящиеся к уровню экологического риска (Р), площадью 368 га, пригодны для интенсивного использования в земледелии в качестве пахотных угодий.- Для прекращения деградации почв н регулирования поверхностного стока достаточно применять простейшие агротехнические мероприятия. *

3. Пахотные земли 3 категории экологического умеренного кризиса (КО с деградацией земель 23%, площадью 456 га, Эрозношю-опасные н слабосмытые почвы, с потерей продуктивности до 28%. Можно возделывать все культуры. Производить вспашку и рядовой сев поперек склона, применять лункование, прерывистое бороздование, почвоуглубленне, осуществлять нарезку водоотводных борозд, мульчирование полей соломой.

4. Пахотные земли 4 и 5 категорий с деградацией почв 47%, площадью 507 га но уровню экологического состояния относятся к переходной зоне от повышенного кризиса (КО к высокому кризису (К}) с обозначением на картограмме Кг/К> Снижение продуктивности составляет 31 %. Все мероприятия необходимо проводить в соответствие с категорией 5.

, 5. Пахотные земли б категории земель площадью 195 га относятся к классу В земель - не пригодных дня обработки, В настоящее время они засеяны многолетними травами и должны быть выведены из пашни в кормовые угодья под сенокосы и пастбища с нормированным выпасом.

В случае, если эти земли будут использоваться как пахотные угодья, они будут подвергаться ускоренной эрозии и перейдут в зону высокого экологического крюиса, или даже бедствия, которые характеризуются сильным снижением продуктивности, потерей пропшоэрознонной устойчивости и как следствие, трудно обратимыми и необратимыми де градационными процессами.

ВЫВОДЫ

1. Факторы почвообразования Уймонской котловини Республики Алтай обусловили развитие дернового процесса почвообразования с формированием преимущественно черноземных почв различного віщового состава.

2. Интенсивная распашка южного склона Уймонской котловины без проведеїшя противоэрозионных мероприятий привела к развитию слабо й среднеемьггых почв, которые составляют 42,9% от общей плошадн пахог-

ных земель. Продуктивность яровой пшеницы на слабосмытых почвах составляет 70% на среднесмытых 50% от продуктивности неэродированных почв.

3. На развитие водной эрозии оказывают влияние элементы рельефа. Смыв почвы в большей степени зависит от дллны склона (Ц), затем от крутизны (Кс) и части склона (Чс). Влияние почвенных факторов на смыв почвы выстраивается в следующей последовательности: содержание физической глины (Ф,)> далее по убывающей, водопроницаемость (В), содержание агрономически ценных водопрочных агрегатов (Л), содержание гумуса (Г), плотность почвы (сі,), содержание илистой фракции (И).

На основания определенного влияния элементов рельефа и некоторых свойств почв разработана прогностическая информационно-

логическая модель смыва почвы (Си): Си " Фг В (В а А И (Ь И Г И (Кс И

ЧсШ^іаїш

Модель обеспечивает безошибочный прогноз в 62 % процеїгтах случаев, в38%-сотклонением на 1 ранг.

•І. Развшие де градації о! шых процессов в пахотных почвах приводит к существенным изменениям свойств почв, определяю щік их плодородие. За 30 летний период произошло достоверное уменьшение содержания физической глины и ила на 10%, содержа]те гумуса и обменного калня, соответственно 0,64% н 6,92 мг/100 г. Мощность гумусового горюоїгта и реакция почвенного раствора достоверных изменений не имеют. '

5. Варьирование параметров почвенного плодородия оказывает влияние на варьирование урожайности зерновых культур. Урожайность зеріи яровой пшеницы наиболее связана с содержанием гумуса, затем с азотомшгграгов с подвижным фосфором, с обменным калием и мощностью гумусового горизонта. Урожайность овса наиболее тесно связана с содержащем гумуса затем с подвіскньїм фосфором, мощностью гумусового го-ризоігга, содержанием азота нитратов и подвижным калием. Урожайность ячменя в большей степени зависит от содержания гумуса, мощности гумусового горизонта, затем азота нитратов, подвижного фосфора и обменного калия.

6. Получены модели урожайности зерновых кульур по почвенным факторам:

для яровой пшеницы: Уп ™ ГНіЧ/КОі Е(Рі05Е(К20 ИМ»,

для овса: У0 ~ Г иР101Е(МЕ(К/Н0іНКі0)),

для ячменя: У,» Г ИМ а (N/N0^(7»^ ИКаО)).

Точность прогнозирования модели по почвенным факторам обеспечивает безошибочный прогноз в 62 %, ошибка не выше 1 ранга 26 % (т.с.0,3 т/га), бат ее, чем на 1 ранг - 12 %,

7. Развитие плоскостио К водной эрозии наряду с уменьшением параметров плодородия почв, оказывает влияниенаформнро ванне более шпкой урожайности. Недобор урожая зерна яровой пшеницы по отношению к не-эродированным почвам составил: на слабо смытых 30; среднесмтых 50%.

8. Пахотные угодья ЗЛО «Терек» расположенные на склонах составляют от общей плошщщ пахотных земель до 1°-20,9; 1-2°- 19,1; 2-3°-23,6; 3-7°- 26,3; 7-10° - 10,1%. Наличие таких склонов обусловливает выделение соответствующих категорий земель по интенсивности их использования. Земли класса А, пригодные для интенсивного использования в земледелии (категории 1-4) занимают 72 %; земли класса Б, пригодные для ограниченной обработки (категориям) занимают 19 Уо; земли класса В, не пригодные для обработки занимают 9 % всей площади пахотных земель. Составлена картограмма категорий земель по интенсивности их использования.

9. Пахотные почвы сохранили высокое плодородие, позволяющее получать урожайность зерна яровой пшеницы 2,5-3,0 т/га, но по изменению содержания физической глины, мощности гумусового горизонта, запасам гумуса уже относятся к 1 степени деградации, а по уменьшению подвижного калия к 2 степени деградации.

За оценку стспешг экологического состояния почв принят показатель, определяющий процент эродированных почв от площади, рассматриваемой территории. Экологическое состояние — норма имеют 20,9% пахотных земель; риска 19,1%; умеренного кризиса 23,6%; повышенного кризиса 36,4%. Составлена картограмма экологического состояния почв пахотных угодий.

12. В соответствии' с выделенными категориями земель применительно к условиям хозяйства предложены мероприятия по рациональному их использовашпо,' основу которых составляют приемы по защите почв от эрозии и по воспроизводству почвенного плодородия.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Учитывая природные условия Уймонской котловины и выделенные уровни экологического состояния почв, нами предложены режимы по их рациональному использованию.

1. Пахотные земли I категории, экологической нормы могут интенсивно использоваться в хозяйствах в качестве пахотных угодий в любом севообороте, при обычной агротехнике. Внесение органических удобрений должно проводиться по балансу органического вещества в севообороте, Внесение минеральных удобрений в соответствии с обеспеченностью почв подвижными злеменгами питания эффективнее проводить но методу оптимизации. '

2. Пахотные земли 2 категории по степени деградации 11% с потерей продуктивности 17%, относящиеся к уровню экологического риска, пригодны для интенсивного использования в земледелии в качестве пахотных угодий. Для прекращения деградашш почв и регулирования поверхностного стока достаточно применять простейшие агротехнические мероприятия: вспашку (лучше плоскорезную) н рядовой ссв проводить поперек склона, мульчирование почвы соломой, снегозадержание, регулирование снеготаяния. Внесение органических удобрений осуществлять по балансу гумуса, достаточно вносить измельченную солому (3-4 т/га).

3. Пахотные земли 3 категории экологического умеренного кризиса (К|) с деградацией земель 23%, эрозионно опасные и слабосмытыс почвы, с потерей продуктивности до 25% можно возделывать все культуры. Производить вспашку н рядовой сев поперек склона, применять лунковз-ние, прерывистое бороздованне, почвоуглубление, осуществлять нарезку водоотводных борозд, мульчирование полей соломой. На пропашных полях (если такие необходимы) осуществлять прерывистое бороздование, глубокое рыхление междурядий.

4. Пахотные земли 4 н 5 категорий с деградацией гочп 47%, по уровню экологического состояния относятся к переходной зоне от повышенного кризиса (Kj) к высокому кризису (К3) с обозначением ira картограмме Kj/Kj. Снижение продуктивности составляет 31 %. Все мероприятия необходимо проводить в соответствие с категорией 5, относящейся к классу Б - землям пригодным для ограниченной обработки, с обязательным ПОЛНЫМ комплексом нрошвоэрознонных МерО!фИЯП1Й. ЭП1 пахотные земли должны быть включены В Н0ЧВ03аШ1Ш1ЫЙ севооборот с 1-2 полями зерновых культур, с 5-7 полями многолетних трав, с обязательными приемами почвозащитной обработки почв, мульчированием соломой и других мероприятий, рекомендованных для земель 1-4 категорий.

5. Пахотные земли б категории относятся к классу В - земель не пригодных для обработки. В настоящее время они зассяиы многолетними травами и должны быть выведены из пашни в кормовые уголья пол сенокосы и пастбища с нормированным выпасом. В случае, если эти земли будут использоваться как пахотные угодья, они будут подвергаться ускоренной эрозии и перейдут в зону высокого экологического кризиса, или даже бедствия, которые характергоуются сильным снижением продуктивности, потерей прспивоэрознонной устойчивости и как следствие, трудно обратимыми и необратимыми деградашюнными процессами.

ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ*>

' 1. Райхерт ЕВ;, Журавлев A.B. Факторы развития водной эрозии в условиях центральной ■ части Горного Алтая / Третья городская научно -практическая конференция «Молодежь — Барнаулу».— Барнаул: 2001г. — С. 444-446.

2. Райхерт Е.В., Журавлев A.B.; Карпешин Д.С. Причины деградации пахотных земель Республики Алтай/ Материалы Южно-Сибирской международной научной конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири». Абакан: 2001 г. - С 46-47.

3. Бурлакова Л.М., Кудрявцев А:Е., Райхерт Е.В. Категории земель и степень эроднрованности-почв.-пахотных угодий ЗАО «Терек» Усть-Коксинского района-Республики Алтай // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - Барнаугп Шд-во АГЛУ, 2002, - ЛМ.-С. 261-262.

4. Бурлакова JIJVI,, Кудрявцев А.Е., Конондева Е.В. Райхерт Е.В, Интенсивность плоскостной водной эрозии в условиях Высокого Приобья Алтайского края и Уймонской котлованы Республики Алтай. - Барнаул: Изд-во Ллт. гос. ун-та:, 2003 г;- С. 29 - 34,

5. Кудрявцев А.Е.,. Кудрявцева Н.Ф. райхерт Е.В. Характеристика параметров плодородия склоновых почв Уймонской котловины Республики Алтай. - Челябинск: ЧГАУ, 2004. - С. 335 - 339. •

__ЛР Jfe 020648 от 16 декабря 1997 г.

Подписано в печать 20.05.2004 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных-аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «¿Times New Roman». Усл. печ, л. 1,0. Уч.-изд. л. 0,8. Тираж 100 экз. Заказ

Издательство АГАУ 656099, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98 62-84-26

913181