Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивность сельскохозяйственных угодий в условиях расчленённых агроландшафтов зоны каштановых почв Волгоградской области

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Продуктивность сельскохозяйственных угодий в условиях расчленённых агроландшафтов зоны каштановых почв Волгоградской области"

На правах рукописи

Максимова Наталия Семеновна

ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ В УСЛОВИЯХ РАСЧЛЕНЁННЫХ АГРОЛАНДШАФТОВ ЗОНЫ КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

рпециальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

11 СЕН 2014

Волгоград — 2014

005552408

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

заведующий кафедрой земледелия и агрохимии ФГБОУ ВПО «Волгоградский ГАУ» Плескачёв Юрий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

зам. директора по научной работе ГНУ НИИСХ Юго-Востока Шабаев Анатолий Иванович

кандидат сельскохозяйственных наук, ст. н.с. отдела деградации почв ГНУ Всероссийского НИИ агролесомелиорации Сарычев Александр Николаевич

Ведущая организация: ГНУ Прикаспийский НИИ аридного земледелия

Защита состоится «24» октября 2014 года в 9 часов на заседании диссертационного совета Д. 220.053.01 при ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30. Тел./факс: 8 (8412) 62-81-51; E-mail: rast.pgsha@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»

Автореферат разослан «¿б» августа 2014 г., автореферат и диссертация размещены на сайте: http://pgsha.penza.net

Ученый секретарь ^яч —'

диссертационного совета у<п "UfiWr В.А. Гущина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Многообразие форм рельефа территории Волгоградской области, специфика климатических условий и несовершенные приемы хозяйствования во многом способствуют развитию эрозионных процессов. Более половины земельной площади области (4,9 млн. га или 56% площади с.-х. угодий, из них 3,4 млн. га пашни) в разной степени эродированы.

Решение противоэрозионной проблемы всецело определяется освоением адаптивно-ландшафтного комплекса, основой которого является контурно-мелиоративная система земледелия, включающая наряду с другими соответствующие технологические приемы возделывания культур, обеспечивающих предотвращение потерь почвы от эрозии, регулирование и рациональное использование поверхностного стока, воспроизводство почвенного плодородия.

Степень разработанности темы. Вопросы по изучению продуктивности сельскохозяйственных угодий в условиях расчленённых агроланд-шафтов нашли свое отражение в трудах Бабаяна Л.А. (2005, 2008), Бараба-нова А.Т. (2001), Беннет Х.Х. (1958), Заславского М.Н. (1979, 1987), Извекова A.C. (1977), Котляровой О.Г. (2000), Кретинина В.М. (2001), Кулика К.Н. (2004), Лопырева М.И. (1977), Сурмач Г.П. (1992), Черкасова Г.Н. (2005), Шабаева А.И. (2003, 2012, 2014) и других. В их работах отмечены наиболее актуальные теоретические и методологические аспекты по сохранению почвенного плодородия склоновых земель, развитию контурно-мелиоративного земледелия. При этом уделялось достаточно внимания проблемам эрозии почв, восстановлению нарушенных агроландшафтов, деградированных земель, но не изучалось повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий в условиях расчленённых агроландшафтов зоны каштановых почв Нижнего Поволжья.

Цель исследования. Определить эффективность адаптивно-ландшафтного обустройства малопродуктивных участков пашни в условиях расчленённых агроландшафтов зоны каштановых почв Волгоградской области. Задачи:

- исследовать влияние ширины буферных и межбуферных полос на смыв почвы после весеннего снеготаяния и после ливневых осадков;

- определить влияние травяных буферных полос на агрофизические свойства почвы и продуктивность культур при межбуферном размещении на склонах;

- оценить эффективность применения буферных полос на склоновых агроландшафтах;

- определить оптимальное соотношение пахотных и кормовых угодий при контурной организации территории на эродированных агроландшафтах.

Научная новизна. В условиях расчленённых агроландшафтов зоны каштановых почв Волгоградской области изучены особенности формирования почвозащитного фитокомплекса на основе оптимизации соотношения площади зерновых культур и кормовых угодий. Определено влияние ширины буферных и межбуферных полос на смыв почвы после весеннего снеготаяния и после ливневых осадков. Установлено оптимальное соотношение пахотных и кормовых угодий для склоновых фитокомплексов.

Теоретическая и практическая значимость. Определено оптимальное соотношение пахотных и кормовых угодий при контурной организации территории на эродированных агроландшафтах, обеспечивающих устойчивое воспроизводство плодородия почв, защиту от деградации и на 10-15 % повышение урожайности возделываемых культур.

Создан почвозащитный фитокомплекс на основе оптимизации соотношения сельскохозяйственных угодий, позволяющий предотвратить развитие процессов деградации, улучшить плодородие ландшафтов и обеспечить повышение на 10-20 % рентабельности производства возделываемых культур.

Методология и методы исследований. При планировании и проведении исследований в виде источников информации использовались информационные издания, научные статьи, монографии, книги производственной тематики и другие материалы. При проведении исследований применялся системный подход. Теорегико-методологическую основу исследований составили методы планирования и проведения опытов, лабораторные исследования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Влияние ширины буферных и межбуферных полос на смыв почвы после весеннего снеготаяния и после ливневых осадков;

2. Влияние травяных буферных полос на агрофизические свойства почвы;

3. Урожайность зеленой массы травосмеси (житняк + люцерна);

4. Продуктивность озимой ржи и ячменя при межбуферном размещении на склонах;

5. Оптимальное соотношение пахотных и кормовых угодий при контурной организации территории на эродированных агроландшафтах.

Степень достоверности и апробация результатов исследований

подтверждается значительным объёмом полученных экспериментальных данных, накопленных в результате трезслетних полевых опытов, выполненных с применением современных методик полевого опыта, стандартных методов математического анализа и положительными результатами апробации, проведённой в производственных условиях ООО СХП «Красный Яр» Жирновского района Волгоградской области. Результаты исследований докладывались на международных, всероссийских и региональных конференциях в Волгограде (2012, 2013), Курске (2012), Владикавказе (2012), Астраханской области (2013).

Публии :ации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, в том числе 3 из них в изданиях из перечня, рекомендованного ВАК Российской Федерации.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 149 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, семи глав, заключения, содержит 51 таблицу, I рисунок и 60 приложений. Список использованной литературы включает 180 источников, в том числе 9 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Условия и методика проведения исследований. Исследования проводились в стационарном полевом опыте в период с 2011-2013 годы в системе контурно-мелиоративного земледелия на каштановой, сильно- и средне эродированной почве, расположенной на склоне северной экспозиции с уклоном до 3,5° в ОПХ «Камышинское» Нижне-Волжского НИИСХ. Определения и наблюдения проводились по элементам водосборной территории - верхнее и нижнее залужение, три межбуферных и три буферных полосы. На трех межбуферных полосах размещен зернопаровой севооборот:

черный пар - озимая рожь — ячмень.

В данном опыте мы возвращаемся как бы к многопольно-травяной системе земледелия, где одну часть пашни занимают многолетние травы в течение 4-6 лет, а вторую часть — сельскохозяйственные культуры, но с существенным рядом особенностей:

1. Травы в поле занимают не просто часть, а располагаются полосами поперёк склона. Ширина полос напрямую зависит от крутизны склона на конкретном поле (рабочем участке). В нашем опыте ширина верхнего залужения составляет 30 метров, ширина нижнего залужения- 35 метров. На первой площадке ширина буферных и межбуферных полос была одинаковой и составляла 65 метров. На второй площадке ширина буферных полос по 52 метра, а ширина межбуферных полос по 78 метров. На третьей площадке ширина буферных полос по 44 метра, а ширина межбуферных полос по 86 метров.

Общая длина склона с верхним и нижним залужением - 455 метров; общая ширина склона - 768 метров, включающая и залуженный водоток. Общая площадь опытного участка 35 га.

2. Вхождение в севооборот происходило: 1) через поле чёрного пара, что позволяет качественно разделать пласт многолетних трав и посеять озимую рожь; 2) второе поле занимает озимая рожь; 3) последним третьим полем полевого севооборота является ячмень с подсевом многолетних трав (люцерна + житняк).

3. Участки под посев сельскохозяйственных культур засеваются по кругу, начиная с многолетних трав. Таким образом, в случае неравномерности ширины полос, пересев, а, следовательно, и загущенный посев приходятся на середину полосы, тем самым, создавая дополнительный барьер для сноса почвы при ливне или сильном ветре;

4. Наличие полос из многолетних трав создаёт каркас, который предотвращает от водной и ветровой эрозии и закрепляет направление основной обработки почвы. Последующее использование многолетних трав на сено окупает затраты на их создание. Распашка трав под пар позволяет по-

высить плодородие почвы под последующие сельскохозяйственные культуры, а вышедшие из-под сельскохозяйственных культур, обеднённые почвы, занимаются травами.

5. Построение севооборотов ведётся в два этапа: 1) разбивка площадей рабочих участков на занятые многолетними травами и другими сельскохозяйственными культурами; 2) после трёх лет использования площади под многолетними травами на данное место приходит обычный севооборот, который до этого занимал вторую часть поля.

Закладка опыта происходила в 2010 году. Была проведена разбивка участка на буферные и межбуферные полосы. На всей площади посеян ячмень. На участках, определённых под верхнее, нижнее залужение и буферные полосы под покров ячменя были также высеяны многолетние травы (люцерна + житняк). Таким образом, на участках верхнего, нижнего залу-жения и буферных полос с 2010 по 2013 года произрастали многолетние травы (люцерна + житняк).

На первой площадке на межбуферных полосах после уборки ячменя в 2010 году было проведено лущение стерни лущильником ЛДГ-15 на 0,06-0,08 м, а затем вспашка поперёк склона плугом ПН - 4-35 на 0,20-0,22 м. В 2011 году проводился уход за паром, заключавшийся в ранневесеннем закрытии влаги тяжёлыми зубовыми боронами БЗТС-1,0 в два следа и 5 культивациях культиваторами КПС-4 со стрельчатыми лапами на глубину 0,06-0,08 м. Пятого сентября 2011 года был проведён посев озимой ржи сорт Саратовская 7 с нормой высева 4 млн. шт. на 1 га. В 2012 году озимую рожь убрали на зерно. Была проведена мелкая обработка дисковой бороной БДТ-3 на глубину 0,10-0,12 м. В 2013 году весной после боронования и предпосевной культивации посеян ячмень сорт Камышинский 23 с нормой высева 3,5 млн. шт. на 1 га.

На второй площадке в 2010 году на межбуферных полосах после уборки ячменя было проведено дискование бороной БДТ-3 на глубину 0,10-0,12 м, затем 2 культивации КПС-4 со стрельчатыми лапами на глубину 0,06-0,08 м и посев озимой ржи 3 сентября. В 2011 году после уборки озимой ржи на зерно была проведена мелкая обработка дисковой бороной БДТ-3 на глубину 0,10-0,12 м. В 2012 году весной после боронования и предпосевной культивации посеян ячмень сорт Камышинский 23. После уборки ячменя поле оставлено под чёрный пар.

На третьей площадке в 2010 году на межбуферных полосах после уборки ячменя было проведено дискование бороной БДТ-3 на глубину 0,10-0,12 м. В 2011 году весной после боронования и предпосевной культивации посеян ячмень Камышинский 23. После уборки ячменя поле оставлено под чёрный пар. В 2012 году проводился уход за паром, который заключался в ранневесеннем закрытии влаги тяжёлыми зубовыми боронами БЗТС-1,0 в два следа и 5 культивациях культиваторами КПС-4 со

стрельчатыми лапами на глубину 0,06-0,08 м. Пятого сентября 2012 года был проведён посев озимой ржи сорт Саратовская 7 с нормой высева 4 млн. шт. на 1 га. В 2013 году озимую рожь убрали на зерно.

Таблица 1 — Ротационные схемы севооборотов

Годы Первая площад- Вторая площадка ка Третья площадка

2011 Чёрный пар Озимая рожь Ячмень

2012 Озимая рожь Ячмень Чёрный пар

2013 Ячмень Чёрный пар Озимая рожь

Схема опыта

Дорога

Площадка № 1 | Площадка № 2 Площадка № 3

ВЕРХНЕЕ ЗАЛУЖЕНИЕ

1 МБП 3 А Л У ж Е Н Н Ы Й В О д О т О к 1 МБП 1 МБП

1 БП 1 БП 1 БП

2 МБП 2 МБП 2. МБП

2 БП 2 БП 2 БП

3 МБП 3 МБП 3 МБП

3 БП 3 БП 3 БП

НИЖНЕЕ ЗАЛУЖЕНИЕ

1 МБП - первая межбуферная полоса

1 БП - первая буферная полоса

2 МБП - вторая межбуферная полоса

2 БП - вторая буферная полоса

3 МБП - третья межбуферная полоса 3 БП — третья буферная полоса

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Плотность ы скважность. Агрофизические свойства и динамика почвенных процессов в значительной степени определяют величину и качество урожая. Поэтому необходимо знать характер и направленность их изменения, в том числе и в условиях расчленённых агроландшафтов.

Наблюдения за плотностью почвы проводились на первой площадке в динамике (три раза за сезон: 5-7 мая; 5-7 июля; 5-7 сентября) в течение трёх лет с 2011 по 2013 гг. Данные по динамике плотности почвы в среднем за три года представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Динамика плотности почвы по участкам ландшафта в слое __0-0,3 м (среднее за 3 года), т/м3 _

Участки ландшафта Весной Летом Осенью

Верхнее згшужение 1,15 1,19 1,23

1 МБП 1,05 1,11 1,15

1 БП 1,14 1,18 1,22

2 МБП 1,05 1,10 1,14

2 БП 1,15 1,19 1,23

3 МБП 1,06 1,12 1,17

3 БП 1,15 1,20 1,24

Нижнее залужение Ы5 1,22 1,25

Следует отметить, что на участка?: верхнего и нижнего залужения, а также буферных полос в 2011 году произрастали многолетние травы (люцерна + житняк) второго года жизни. Межбуферные полосы осенью 2010 года были вспаханы плугом ПН-4-35 на глубину 20-22 см и оставлены под чёрный пар. В 2011 году на данных участках проводился весенне-летний уход за паром, заключавшийся в покровном бороновании зубовыми боронами БЗСС -1,0 в два следа и 4 культивации культиваторами КПС-4 со стрельчатыми лапами на глубину 6-8 см.

В 2012 году на участках верхнего и нижнего залужения, а также буферных полос продолжали произрастать многолетние травы (люцерна + житняк) третьего года жизни, на межбуферных полосах - озимая рожь. Весной в посевах озимой ржи определялась плотность почвы. В июле плотность почвы определялась после уборки озимой ржи. Определение плотности почвы в сентябре проводилось перед проведением основной обработки почвы.

В 2013 году на участках верхнего и нижнего залужения, а также буферных полос произрастали многолетние травы (люцерна + житняк) четвертого года жизни. На межбуферных полосах осенью 2012 года была проведена мелкая обработка дисковой бороной БДТ-3 на глубину 0,10-0,12 м и 24 апреля 2013 года посеян ячмень Камышинский 23.

Как видно из таблицы 2, плотность почвы значительно различалась по элементам ландшафта. На межбуферных полосах она была ниже (на 0,08-0,10 т/м3), чем на участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос весной 2011 года. К осени уплотнение почвы наблюдалось на всех без исключения участках. Так, на межбуферных полосах под чёрным паром плотность почвы составляла 1,14 -1,17 т/м3, на участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос -1,22-1,25 т/м3.

Весной 2012 года плотность почвы на участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос была 1,20-1,24 т/м3. К осени почва уплотнялась до 1,31-1,35 т/м3. На межбуферных полосах под озимой рожью весной плотность почвы составляла 1,11-1,12 т/м3. В июле она уже была 1,161,17 т/м3, а в сентябре до проведения основной обработки почвы- 1,21-1,24 т/м3. На участках верхнего и нижнего залужения, а также буферных полос плотность почвы была больше на 0,10 - 0,11 т/м3, чем на межбуферных полосах.

В 2013 году на участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос, занятыми многолетними травами 3-го года пользования, плотность почвы весной находилась в пределах 1,29-1,31 т/м3. Однако в дальнейшем, также происходило уплотнение почвы до 1,33-1,35 т/м3 в июле и до 1,361,38 т/м в сентябре. На первой межбуферной полосе весной после посева ярового ячменя плотность почвы была 1,10 т/м3, на второй и третьей полосах - 1,09 т/м3. Летом плотность почвы увеличивалась соответственно до 1,17 т/м3 и 1,16 т/м3, а в сентябре находилась. на уровне 1,22-1,24 т/м3.Следует также отметить, что плотность почвы на межбуферных полосах заметно различалась по слоям. При мелкой обработке почва в нижней части пахотного слоя не затрагивается рабочими органами орудий. Поэтому осенью она была значительно плотнее, чем после вспашки, но к весне оседания почвы в этом слое не происходило. В верхней части пахотного слоя в сложении почвы существенных различий после вспашки и поверхностных обработок не отмечалось. Весной, несмотря на то, что эти различия значительно сглаживались, вспаханная почва продолжала оставаться более рыхлой, чем обработанная дисковой бороной БДТ-3 на глубину 1012 см, поэтому в 2011 году в течение всего периода наблюдалась самая низкая плотность. На участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос, занятых многолетними травами (люцерна + житняк) из года в год шло увеличение плотности почвы. Осенью 2011 года она составляла в среднем 1,24 т/м3, а в 2013 году - 1,37 т/м3.

ю

Значения общей скважности в среднем за годы исследований не выходили за границы оптимальных, но в 2013 году из-за повышения плотности почвы под многолетними травами четвёртого года пользования на участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос общая скважность была ниже 50 %. Наблюдения за объёмной скважностью в посевах бобово-злаковой травосмеси люцерны с житняком по годам показали, что она уменьшалась в среднем на 4-7 % из года в год. Различия по элементам ландшафта в посевах травосмеси люцерны с житняком на участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос были практически одинаковыми, а на межбуферных полосах под чёрным паром, озимой рожью и ячменём объёмная скважность была выше (таблица 3).

Таблица 3 - Скважность почвы в слое 0-0,3 м по элементам _ландшафта,% (среднее за 2011-2013 гг.)_

Элементы ландшафта Объемная скважность, %

2011 г. 2012 г. 2013 г. среднее за 20112013 гг.

Верхнее залужение 54,2 50,4 48,5 51,2

1 МБП 57,3 55,0 55,0 55,8

1 БП 54,6 51,5 48,1 51,5

2 МБП 57,7 55,4 55,4 56,2

2 БП 54,2 51,2 51,2 51,2

3 МБП 56,9 55,4 55,4 55,8

3 БП 53,8 50,8 48,9 51,2

Нижнее залужение 53,1 50,4 48,9 50,8

Макроагрегатный состав почвы и водопрочность структуры.

При изучениимакроагрегатного состава почвы, проведённого на склоновом расчленённом агроландшафте в ОПХ «Камышинское» Камышинскогорай-она Волгоградской области, было установлено, что на межбуферных полосах показатели глыбистой фракции в среднем в пахотном слое колебались от 9,7 до 10,5 %. В то же время за счет увеличения количества микроагрегатов на данных участках был меньший коэффициент структурности и критерий водопрочности. В среднем за годы изучения на участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос под бобово-злаковой травосмесью содержание макроагрегатов (частиц диаметром более 10 мм) в пахотном слое было 35,1 % на первой межбуферной полосе и 37,3 % на нижнем залужении.

При этом содержание водопрочных агрегатов под бобово-злаковой травосмесью люцерны с житняком ежегодно увеличивалось на всех элементах агроландшфта.

Водопрочных агрегатов в пахотном слое на межбуферных полосах под чёрным паром, озимой рожью и ячменём содержалось на 1,1-2,6 % меньше, чем на участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос. Это по-видимому объясняется распылением поверхностного слоя почвы и тем, что почва подвергается обработке каждый год. Коэффициент структурности и критерий водопрочности каштановой почвы в чёрном пару был меньше, чем на участках с посевами озимой ржи и ячменя. На расчленённом склоновом агроландшафте в условиях Камышинского района Волгоградской области устойчивость почвы к распылению и её водопрочность увеличиваются в зависимости от вида использования в следующей последовательности: чёрный пар - яровые культуры (ячмень) - озимая рожь -многолетние травы (люцерна + житняк).

Высота снежного покрова и запас воды в снеге. Установлено, что в годы исследований высота снежного покрова имела большую амплитуду колебаний. Например, в 2010 году устойчивый снежный покров наблюдался только в первой декаде декабря, первый снег (2 см) выпал 4 декабря. В 2011 году устойчивый снежный покров отличался в первой декаде ноября, первый снег (2 см) выпал 4 ноября, то есть на месяц раньше, чем в 2010 году. В 2012 году устойчивый снежный покров наблюдался в третьей декаде ноября, 3 см снега выпало 28 и 29 ноября, но 30 ноября он растаял и в первой декаде декабря 2012 года снежного покрова на опытном участке не наблюдалось. Зимний период 2011-2012 года характеризовался обилием снега, его было в 2-3 раза больше, чем в зимние периоды 2010-2011 и 2012-2013 гг.

Плотность свежевыпавшего снега в период установления снежного покрова невелика и составляет 0,17 - 0,19 т/м3. В течение зимы она постепенно увеличивается под влиянием частых оттепелей, собственной тяжести снега, уплотнения ветром и в начале - середине марта перед таянием составляет 0,27 - 0,31 т/м3. Плотность снега в большей степени зависела от даты определения, затем от погодных условий зимнего периода в меньшей мере различалась по элементам ландшафта и площадкам опыта. Коэффициент корреляции плотности снега в зависимости от даты определения составляла 0,87; от погодных условий г = 0,72; от элементов ландшафта г = 0,45; от соотношения и ширины буферных и межбуферных полос г = 0,38.

Подсчёты воды в снеге показали, что наибольший запас воды в снеге перед снеготаянием накапливался в 2012 году от 88,8 мм на первой межбуферной полосе третьей площадки до 127,7 мм на третьей буферной полосе и нижнем залужении на всех площадках; в 2011 году от 28,1 мм на второй межбуферной полосе первой площадки до 43,1 мм, на третьей буферной полосе на первой и второй площадках и нижнем залужении на всех

12

площадках; в 2013 году от 26,4 мм на первой межбуферной полосе второй площадки до 42,3 мм на третьей буферной полосе и нижнем залужении на всех площадках (таблица 4).

Таблица 4 - Запасы воды в снеге перед снеготаянием(мм), среднее за

2011-2013 гг.

Элементы ландшафта Площадка 1 Площадка 2 Площадка 3

Верхнее залужение 58,0 58,0 58,0

1 МБП 51,3 52,9 46,7

1 БП 59,4 59,4 59,4

2 МБП 52,1 48,6 47,2

2 БП 61,9 61,9 61,9

3 МБП 53,2 50,5 48,1

3 БП 64,4 64,4 64,4

Нижнее залужение 64,4 64,4 64,4

Водный сток и смыв почвы. Расчёты показали, что поверхностный сток талых вод на зяби, подготовленной к чёрному пару и под посев ячменя, имел в среднем за три года исследований одинаковый показатель - 22 %. Поверхностный сток талых вод в посевах озимой ржи был ниже на 3% и составлял в среднем за годы исследований 19 %. Наименьший поверхностный сток талых вод в 2011-2013 годах (в среднем 17 %) наблюдался под многолетними травами.

Таким образом, в зависимости от вида использования склоновых земель (озимые культуры, яровые, или многолетние травы) показатель поверхностного стока будет различным.

Зная коэффициент поверхностного стока с учётом крутизны склона, можно рассчитыватьколичество влаги в почве весной, пользуясь следующими формулами:

Н=А + (2-8 (1)

Н =А-К3 - 0,42 (А + (}) = А + <2 - 0,42А - 0,42(3 = 0,58 А + 0,58(3 (2)

Н=0,58(А+(3) (3)

Исходя из этого, можно уже во второй-третьей декаде февраля прогнозировать запасы влаги в почве весной, и в соответствии с этим выбирать стратегию весенне-полевых работ.

Водный режим почвы. Весной 2011 - 2013 гг. запасы влаги характеризовались как удовлетворительные. В посевах озимой ржи, за счёт большего снежного покрова в метровом слое почвы влаги накапливалось на 7-18 мм больше, чем на участках, предназначенных под посев ячменя. Под многолетними травами влаги было на 5-6 мм больше, чем в посевах озимой ржи.

Анализ связи урожайности зерновых культур с запасом продуктивной влаги в слое почвы 0 - 1,0 м на начало весенней вегетации показал, что у озимой ржи коэффициент корреляции составляет 0,7, ячменя - 0,8. С осадками за май связь слабая (г = 0,3), за июньв фазу цветение - налив зерна у озимой ржи г = 0,5, ячменя г = 0,9.

Таким образом, урожайность зерновых культур зависит в большей степени от характера увлажнения почвы (0 - 1,0 м) до выхода в трубку и достаточных атмосферных осадков в период цветение - налив зерна. Корреляционная зависимость урожайности озимой ржи и ячменя с общим расходом влаги за вегетацию составляет соответственно 0,6 и 0,7 (таблица 5).

Таблица 5 - Динамика содержания доступной влаги в посевах _озимой ржи, мм__

Годы исследований Срок определения

апрель май июнь июль среднее

Слой почвы 0-0,3 м

2011 38,9 34,0 22,3 12,6 24,4

2012 41,7 27,9 15,4 6,4 22,8

2013 34,8 21,3 15,6 9,1 20,2

Среднее за 20112013гг. 38,5 27,7 17,8 9,4 22,5

Слой почвы 0-1,0 м

2011 122,6 93,5 47,6 26,1 62,4

2012 142,3 71,4 32,0 15,7 65,3

2013 126,4 74,8 39,4 19,9 65,1

Среднее за 20112013гг. 130,4 79,9 39,7 20,6 64,3

Из данных таблицы 5 видно, что на участках верхнего, нижнего за-лужения и буферных полосах под многолетними травами влага расходовалась более интенсивно, чем на участках межбуферных полос под чёрным

паром. Это происходило из-за того, что она расходовалась не только на испарение, но и на транспирацию люцерны и житняка. В среднем за 20112013 годы за период с апреля по август доступной влаги в метровом слое почвы было 56, мм, в слое 0-0,3 м 21,6 мм. По элементам рельефа по данному показателю наблюдалось небольшое различие.

Пищевой режим. Наблюдения за динамикой содержания элементов минерального питания по элементам агроландшафта проводились в слое 00,3 метра. Наибольшее количество азота накапливалось на нижнем залу-жении, все остальные участки агроландшафта накапливали на 6-10 мг/кг почвы меньше.На участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос, занятых многолетними травами (люцерна + житняк), происходило обогащение пахотного слоя почвы общим и легкогидролизуемым азотом и снижение его содержания на межбуферных полосах, на которых был размещён севооборот: чёрный пар — озимая рожь - яровой ячмень.

Установлено, что на накопление фосфора и калия вид элемента ландшафта, а точнее возделываемые культуры, существенно не влияли. Но при залужении участков многолетними травами (люцерна + житняк) наблюдалось преимущество в содержании фосфорной кислоты в слое 0-0,1 м. Это обусловлено нахождением основной массы органических остатков в этом слое, что, в свою очередь, при наличии влаги вызывает усиление микробиологических процессов и, следовательно, накопление питательных веществ, в том числе и подвижных фосфатов. Различные виды залужения многолетними травами по своему расположению на склоне, хотя не так значительно, но, всё же, по-разному влияли на накопление азота в почве. Было отмечено, что нижние участки (третья буферная полоса и нижнее за-лужение) накапливали азота на 0,7-1,2 мг больше, чем верхние (верхнее залужение), первая и вторая буферные полосы. Это, очевидно, происходило из-за смыва плодородного верхнего слоя почвы с верхних участков склонового агроландшафта.

Засорённость чёрного пара, озимой ржи и ярового ячменя. В среднем за 2011-2013 годы отмечалось практически одинаковое количество сорных растений по участкам межбуферных полос, как в посевах озимой ржи, так и в посевах ярового ячменя, что как уже было сказано выше, мы связываем с хорошейсороочисгительной функцией их предшественников (чёрный пар и озимая рожь).

Состав сорняков был следующим: 85 % однолетних и 15 % многолетних. Из однолетних сорняков наибольшее распространение имели щирица белая, щетинник зеленый и горец вьюнковый. Из многолетних — пырей ползучий, молокан татарский и бодяк полеи ой (таблица 6).

Таблица 6 - Засоренность участков межбуферных полос (количество сорняков, штУм2), среднее за 2011-2013 гг.

Способ обработки Черный пар Озимая рожь Яровой ячмень

Первая межбуферная полоса 43,1 7,7 12,7

Вторая межбуферная полоса 47,2 10,2 18,5

Третья межбуферная полоса 45,6 8,8 17,9

Урожайность бобово-злаковой травосмеси (люцерна+жнтняк).

Наибольшую продуктивность бобово-злаковой травосмеси формировали участки нижнего залужения и третьей буферной полосы, расположенные в нижней части склона. В среднем за годы исследований за два укоса на нижнем залужении урожай зелёной массы травосмеси составил на первой площадке 34,8 т/га, на второй площадке 34,2 т/га и на третьей площадке 29,6 т/га. На третьей буферной полосе урожай зелёной массы травосмеси люцерны с житняком за два укоса составлял на первой площадке 33,5 т/га, на второй площадке 32,7 т/га и на третьей площадке 25,2 т/га. За все годы исследований самая низкая урожайность зелёной массы бобово-злаковой травосмеси наблюдалась на участке верхнего залужения и составляла на первой площадке 24,4 т/га, на второй площадке 25,6 т/га и на третьей площадке 20,8 т/га.

Наибольшее количество корневой массы накапливалось на участках нижнего залужения: в 2011 г. - 1,50 т/га, в 2012 г. - 3,25 т/га и в 2013 г. -4,87 т/га. Наименьшее количество корневой массы накапливалось на участках верхнего залужения: в 2011 г. - 1,07 т/га, в 2012 г. — 2,19 т/га и в 2013 г. — 3,55 т/га.

Урожайность озимой ржи. Урожайность озимой ржи на третьей межбуферной полосе в среднем за 3 года исследований составляла 3,28 т/га, на второй межбуферной полосе — 2,95 т/га и на первой межбуферной полосе - 2,69 т/га. Наибольшая урожайность получена в благоприятные по влажности годы — 2011 и 2013, наименьший урожай в 2012 году, когда за весеннюю вегетацию в самый ответственный для развития растений период, с апреля по июнь выпало всего 25,1 мм осадков.Разница в урожайности озимой ржи колебалась от 0,12 т/га во влажные годы до 0,28 т/га в засушливые (таблица 7).

Таблица 7 — Урожайность озимой ржи сорта Саратовская 7, т/га

(среднее за 2011-2013 гг.)

Элементы ландшафта Урожайность, т/га

Первая межбуферная полоса 2,69

Вторая межбуферная полоса 2,95

Третья межбуферная полоса 3,28

Урожайность ярового ячменя. Наибольшая урожайность ячменя (2,02 т/га)получена на третьей межбуферной полосе, на второй межбуферной полосе - 1,91 т/га и на первой межбуферной полосе - 1,68 т/га. Наибольшая урожайность ячменя формировалась в более благоприятные по влажности годы - 2011 и 2013. Наименьший урожай ячменя (1,13 т/га) в 2012 году, когда за весь вегетационный период с апреля по июнь выпало только 25,1 мм осадков. Разница в урожае по элементам ландшафта составляла всего лишь 10 %. Так, на первой межбуферной полосе получили 1,07 т/га зерна, на второй полосе 1,14 т/га, а на третьей межбуферной полосе 1,18 т/га. В то время как разница по элементам агроландшафта в 2011 году составила 22 % и в 2013 году 24 %. Урожайность ячменя в 2011 году колебалась от 1,93 т/га на первой межбуферной площадке до 2,35 т/га на третьей межбуферной площадке. В 2013 году урожайность ячменя колебалась от 2,04 т/га на первой межбуферной площадке до 2,53 т/га на третьей межбуферной площадке (таблица 8).

Таблица 8 - Урожайность ярового ячменя, т/га _(среднее за 2011-2013 гг.)_

Элементы ландшафта Урожайность, т/га

Первая межбуферная полоса 1,98

Вторая межбуферная полоса 2,21

Третья межбуферная полоса 2,32

Экономическая эффективность. Экономическая эффективность в опыте рассматривалась в 4 аспектах. Первый аспект -показатели продуктивности бобово-злаковой травосмеси (люцерна+житняк) по элементам ландшафта, Второй аспект -показатели экономической эффективности производства озимой ржи Саратовская 7 по элементам ландшафта. Третий аспект -показатели экономической эффективности производства ярового ячменя Камышинский 23 по элементам ландшафта. Четвёртый аспект -показатели наибольшего выхода продукции с единицы площади расчленённого агроландшафта.

Рассматривая полученные данные в опыте по продуктивности элементов склонового расчленённого агроландшафта, можно отметить, что энергетическая питательность бобово-злаковой травосмеси люцерны с житняком возрастала от верхнего залужения к нижнему (таблица 9).

Таблица 9 - Количество кормовых единиц и обменной энергии в

биомассе травосмеси по элементам ланд шафта, 2013 г.

Элементы ландшафта Кормовые единицы Обменная энергия МДж

Верхнее залужение 3,54 7,40

Первая буферная полоса 3,56 7,53

Вторая буферная полоса 3,65 7,58

Третья буферная полоса 3,81 7,76

Нижнее залужение 3,97 7,84

Экономическая эффективность возделывания травосмеси люцерна + житняк третьего года пользования представлена в таблице 10.

Таблица 10 - Экономическая эффективность возделывания травосмеси

люцерна + житняк третьего года пользования, 2013 г.

Показатели Верхнее залужение Первая буферная полоса Вторая буферная полоса Третья буферная полоса Нижнее залужение

Урожайность, т/га:

Зелёной массы 11,8 13,1 14,1 15,2 16,5

Сухой массы 2,9 3,2 3,5 3,8 4,1

Содержание в урожае:

Корм. ед„ тыс. 1,77 1,78 1,83 1,90 1,98

Переваримого протеина, т 0,468 0,521 0,562 0,622 0,673

Стоимость валовой продукции, руб. 7080 7120 7320 7600 7992

Затраты, руб./га 4800 4800 4800 4800 4800

Себестоимость, руб.:

1 т. зел. массы 406,78 1655,17 366,41 1500,00 340,42 1371,43 315,79 1263,16 290,91 1170,73

1 т. сухой массы

1 тыс. корм. ед. 2711,86 2696,62 2622,95 2526,31 2424,24

1 т. пер. протеина 10256,4 1 9213,05 8540,92 7717,04 7132,24

Условно чистый доход, руб./га 2280 2320 2520 2800 3192

Рентабельность, % 47,5 48,3 52,5 58,3 66,5

Экономическая эффективность возделывания озимой ржи по элементам ландшафта представлена в таблице 11.

Таблица 11 - Экономическая эффективность возделывания озимой ржи по _элементам расчленённого склонового ландшафта_

Элемента ландшафта Урожай ность, т/га Стоимость валовой продукции с 1 га, руб. Материальные затраты, руб./га Себестоимость, руб. Чистый доход с 1 га, руб.

Первая межбуферная полоса 2,69 13450 6780 2520 6670

Вторая межбуферная полоса 2,95 14750 6823 2313 7927

Третья межбуферная полоса 3,28 16400 6854 2090 9546

В среднем по полосам 2,97 14850 6819 22296 8031

Экономическая эффективность возделывания ярового ячменя по элементам ландшафта представлена в таблице 12.

Таблица 12 — Экономическая эффективность возделывания ярового ячменя по элементам расчленённого склонового ландшафта

Элементы ландшафта Урожай ность, т/га Стоимость валовой продукции с 1 га, руб. Материальные затраты, руб./га Себестоимость, руб. Чистый доход с 1 га, руб.

Первая межбуферная полоса 1,98 9900 5342 2698 4558

Вторая межбуферная полоса 2,21 11050 5376 2432 5674

Третья межбуферная полоса 2,32 11600 5405 2330 6195

В среднем по- полосам 2,17 10850 5374 2476 5476

выводы

В результате проведённых исследований и наблюдений можно сделать следующие выводы:

1. На участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос, занятых многолетними травами (люцерна + житняк), ежегодно наблюдалось увеличение плотности почвы. Осенью 2011 года она составляла в среднем 1,24 т/м3, в 2013 году 1,37 т/м3, что было на 0,10-0,11 т/м3болыпе, чем на межбуферных "полосах под зернопаровым севооборотом (чёрный пар — озимая рожь — ячмень).

2. Объёмная скважность по элементам ландшафта в посевах травосмеси люцерны с житняком на участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос была практически одинаковой, на межбуферных полосах под чёрным паром, озимой рожью и ячменём была выше.

3. На расчленённом склоновом агроландшафте в условиях Камы-шинского района Волгоградской области устойчивость почвы к распылению и еёводопрочность увеличиваются в зависимости от вида использования в следующей последовательности: чёрный пар — яровые культуры (ячмень) - озимая рожь — многолетние травы (травосмесь люцерны с житняком).

4. Наибольшие запасы воды в снеге наблюдались на нижнем залуже-нии и третьей буферной полосе и составляли 42 мм в 2013 году, 127 мм в 2012 году.

5. Поверхностный сток талых вод на зяби, подготовленной под чёрный пар и посев ячменя, имел в среднем за три года исследований одинаковый показатель - 22 %. Поверхностный сток талых вод в посевах озимой ржи был ниже на 3 % и составлял в среднем 19 %. Наименьший поверхностный сток талых вод в 2011-2013 гг. (в среднем 17 %) отмечен под многолетними травами.

6. Весной в посевах озимой ржи влаги за счёт большего снежного покрова в метровом слое почвы накапливалось на 7-18 мм больше, чем на участках, предназначенных под посев ячменя, на участках под многолетними травами на 5-6 мм больше, чем в посевах озимой ржи. По элементам рельефа отмечалось небольшое повышение влажности почвы от верхних участков залужения к нижним, от первой буферной полосы к третьей.

7. Наибольшее количество азота накапливалось на нижнем залуже-нии, все остальные участки агроландшафта накапливали его на 6-10 мг/кг почвы меньше. На участках верхнего, нижнего залужения и буферных полос, занятых многолетними травами, происходило обогащение пахотного слоя почвы общим и легкогидролизуемым азотом и снижение его содержания на межбуферных полосах.

8. На накопление фосфора и калия вид элемента ландшафта, точнее возделываемые культуры, существенно не влияли. При залужении участков многолетними травами (люцерна + житняк) наблюдалось преимущество в содержании фосфорной кислоты в слое 0-0,1 м.

9. По засорённости особых различий участков по межбуферным полосам не было обнаружено. Однако более влажные сезоны 2011 и 2013 года сорная растительность вегетировала активнее.

10. Наибольшая продуктивность бобово-злаковой травосмеси получена на участках нижнего залужения и третьей буферной полосы, расположенных в нижней части склона. В среднем за годы исследований за два укоса на нижнем залужении урожайность зелёной массы травосмеси люцерны с житняком составлял на первой площадке 34,8 т/га, на второй площадке 34,2 т/га и на третьей площадке 29,6 т/га.

11. Урожайность озимой ржи на третьей межбуферной полосе составляла 2,78 т/га, на второй межбуферной полосе - 2,45 т/га, на первой межбуферной полосе — 2,19 т/га. Наибольшая урожайность формировалась в более благоприятные по влажности годы - 2011 и 2013. Наименьший урожай получен в засушливом 2012 году, в самый ответственный для развития растений период, с апреля по июнь выпало всего 25,1 мм осадков.

12. Урожайность ярового ячменя в 2011 году колебалась от 1,93 т/га на первой межбуферной площадке до 2,35 т/га на третьей межбуферной площадке, в 2013 году соответственно от 2,04 т/га на первой межбуферной площадке до 2,53 т/га на третьей межбуферной площадке.

13. Себестоимость одной тонны озимой ржи при возделывании на третьей межбуферной полосе составила в среднем за 2011-2013 годы 2465 руб.,на второй межбуферной полосе - 2785 руб., на первой межбуферной полосе - 3096 руб. Наибольший чистый доход с гектара (7046 руб.) получен на третьей межбуферной полосе, а самый низкий (4170 руб. с гектара) на первой межбуферной полосе.

14. Себестоимость одной тонны ярового ячменя при возделывании на третьей межбуферной полосе составила в среднем за 2011-2013 годы 2676 руб. на второй межбуферной полосе - 2815 руб., на первой межбуферной полосе - 3180 руб. Наибольший чистый доход с гектара(4698 руб.) получен при выращивании ярового ячменя на третьей межбуферной полосе, самый низкий (3058 руб. с гектара) на первой межбуферной полосе.

ПРЕД ЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В условиях каштановых почв Нижнего Поволжья для предотвращения деградации расчленённого склонового агроландшафтарекоменду-ется: верхние и нижние участки ландшафта использовать под залужение; среднюю широкую часть ландшафта разделить на 6 полос и чередовать буферные полосы под травосмесью бобово-злаковых многолетних трав с межбуферными полосами, которые используются под трёхпольный зерно-

паровой севооборот.

2. Для получения наибольшего выхода зерна, увеличения чистого дохода и снижения себестоимости продукции рекомендуется использовать ландшафты с соотношением буферных полос к межбуферным, как 1:2.

СТАТЬИ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Плескачёв, Ю.Н. Агроэкологическая типизация земель степной и сухостепной зон Нижнего Поволжья / Ю.Н. Плескачёв, В.Ю. Мисю-ряев, Н.С. Максимова // Экономика природопользования. - 2012. - № 6. -С. 58-71.

2. Плескачёв, Ю.Н. Продуктивность культур при межбуферном размещении на склонах в условиях сухостепного агроландшафта Нижнего Поволжья/ Ю.Н. Плескачёв, В.Ю. Мисюряев, Н.С. Максимова // Научное обозрение. - 2013. - №4. - С. 63-65.

3. Плескачёв, Ю.Н. Продуктивность сельскохозяйственных угодий в условиях расчленённых агроландшафтов зоны каштановых почв Волгоградской области / Ю.Н. Плескачёв, В.Ю. Мисюряев, Н.С. Максимова // Известия Алтайского ГАУ. - 2013. - № 4. - С. 36-38.

4. Максимова, Н.С. Опыт по влиянию травяных буферных полос на агрономические свойства почвы / Н.С. Максимова // Материалы 16-ой региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области 8-11 ноября 2011 г. - Волгоград: ФГБОУ ВПО «Волгоградский ГАУ».-2012 г.-С. 30-32.

5. Плескачёв, Ю.Н. Буферные полосы на типичном склоне приволжской возвышенности / Ю.Н. Плескачёв, Н.С. Максимова // Материалы VIII Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 75-летию профессора А.Т. Фарниева. Часть 1. -Владикавказ, Изд. «Горский госагроуниверситет». - 2012. - С. 192-195.

6. Плескачёв, Ю.Н. Агроэкологическая типизация земель в Волгоградской области / Ю.Н. Плескачёв, В.Ю. Мисюряев, Н. С. Максимова // Научная жизнь, Саратов. - 2012. - №1. - С. 58-64.

7. Максимова, Н.С. Продуктивность склоновых агроландшафтов в зоне каштановых почв Волгоградской области / Н.С. Максимова, В.Ю. Мисюряев // Материалы конференции ВНИИМСиППЖ 28-29 июня. -2013.-С. 57-58.

8. Плескачёв, Ю.Н. Проектирование севооборотов с приоритетным направлением увеличения производства растительного белка / Ю.Н. Плескачёв, В.Ю. Мисюряев, Н.С. Максимова // Материалы конференции ВНИИМСиППЖ 28-29 июня. - 2012. - С. 168-169.

9. Плескачёв, Ю.Н. Необходимость агроэкологической типизации земель степной и сухостепной зон Нижнего Поволжья / Ю.Н. Плескачёв, В.Ю. Мисюряев, Н.С. Максимова // Пути повышения продуктивности орошаемых агроландшафтов в условиях аридного земледелия // Составление и редакция: В.П. Зволинский, Н.В. Тютюма, Р.К. Туз - М.: Издательство «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук». - 2012 -С. 171-174.

%

Подписано в печать 21. 08. 2014. Формат 60х841/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 252. ИПК ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ «Нива». 400002, Волгоград, пр. Университетский, 26.