UDK 631.6 Сельскохозяйственная мелиорация
GRNTI 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
OKSO 35.00.00 Сельское, лесное и рыбное хозяйство
BBK 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
TBK 5607 Сельскохозяйственная мелиорация
BISAC TEC003000 Agriculture / General
The organization of land protection is implemented through the optimization of the agricultural landscape, which is achieved by changing the structure of the landscape and developing reclamation measures aimed at improving the quality of the properties and components of the landscape. The complex of measures should take into account the features of landscapes, its structure and properties. Knowledge of landscape parameters makes it possible to differentiate methods of influence and to achieve the conservation of land and other resources, as well as to increase the level of production. Studies conducted in the forest-steppe zone of the Krasnoyarsk Territory show that under the influence of anthropogenic and natural stress, the properties of the land (agricultural landscapes) change, the quality of land resources deteriorates and, consequently, the level of agricultural production decreases. Therefore, the search for a solution to the problem of rational use and protection of the most fertile arable lands of the forest-steppe zone of the Krasnoyarsk Territory is relevant and important for ensuring the food security of the region.
agricultural landscape, properties, structure, reclamation measures, erosion,protection.
Ландшафтно – мелиоративная система земледелия предусматривает оптимизацию лимитирующих факторов с учётом экологических ограничений, включая водоохранные и противоэрозионные мероприятия. Данные мероприятия являются составной частью средообразующих нормативов агроландшафта, предполагающих организацию территории землепользования в определенной последовательности[11]. Сначала определяются тип и площадь ландшафта, затем ландшафтные единицы и площадь, используемая в сельскохозяйственных целях, далее – допустимая мелиорируемая площадь по видам мелиоративного воздействия, площадь полей и т. д. [3,8]. Нормативные показатели организации территории
на ландшафтно-мелиоративной основе в лесостепной зоне предполагает долю природных элементов ландшафта 30-35%; сельскохозяйственных угодий – 65 – 70 %; мелиорированных земель – 0,3%. При этом оптимальная площадь под мелиоративной системой не должна превышать 2 – 3 тыс. га, а сельскохозяйственного поля – 20 – 80 тыс. га.
Цель исследования –обосновать комплекс мелиоративных мероприятий по оптимизации агроландшафтов, подверженных эрозионным процессам.
Методология и методы. Методологической базой послужил системный подход, его частный вариант – ландшафтный подход, также научные труды отечественных и зарубежных учёных. При проведении исследований использованы лабораторные и полевые методы, которые установлены ГОСТами и используются в научных исследованиях.
Результаты и их обсуждение. Мониторинговые исследования мелиоративного состояния и развития эрозионных процессов проведены на черноземах обыкновенных лесостепной зоны Красноярского края. Почвенно-мелиоративный мониторинг позволяет осуществить быстрое реагирование на неблагоприятные процессы и явления, вызванных природными условиями и хозяйственной деятельностью человека [1,2,5].
Современная эрозия земель является наиболее значимым фактором деградации почвы и считается одним из мощных процессов в преобразовании ландшафтов. Отрицательные последствия эрозии приводят к дестабилизации агроландшафтов, ухудшающих почвенное плодородие, стоку и смыву наиболее плодородного верхнего слоя почв, существенному снижению урожайности сельскохозяйственных культур и, вследствие чего, недобору продукции растениеводства [6,10,13].
Первым и самым главным фактором эрозии являются осадки: их количественные и качественные характеристики, такие, как интенсивность дождя, крупность капель и временной интервал их выпадения. Следует также отметить сезонность выпадения жидких и накопления твёрдых осадков, интенсивность их таяния которое находится в прямой зависимости от экспозиции и крутизны склона, характера растительности. Основным фактором для возникновения склонового стока и смыва являются ливневые осадки, когда интенсивность их выпадения превышает впитывающую способность почвы. В агроландшафтах Восточной Сибири основная часть ливневых дождей выпадают во второй половине лета, тогда когда водопроницаемость почв низкая – 0,2-0,4 мм/мин[12].
Лесостепная зона Красноярского края характеризуется неоднородностью климатических показателей. Зима продолжительная и суровая, а лето короткое и жаркое, часто засушливое в первой половине. Весна холодная и сопровождается частыми и сильными ветрами. Нередко в это время увлажнение бывает недостаточным. Амплитуда колебаний крайних температур воздуха достигает 90-100ºС. Особенностью климата является поздний возврат весенних заморозков. Осенние заморозки наступают в первой и второй декаде сентября, реже – в третьей декаде августа. Безморозный период непродолжительный (90-115 дней). Количество осадков колеблется от 350-450 мм. Основная масса осадков выпадает во второй половине лета – в основном непродолжительными ливнями. На долю зимних осадков приходится 15-25% годовой нормы. Мощность снегового покрова небольшая, а с открытых и повышенных мест снег полностью сдувается – почва обнажается и промерзает на большую глубину [7,9]. Господствующие ветры – западные и юго-западные. Около 200 дней в году ветры имеют скорость от 5 до 15, а в отдельные дни 18-20 м/сек. Сильные ветры, осадки ливневого характера вызывают во многих лесостепных районах развитие эрозионных процессов.
На территории агроланшафта повсеместно локально проявляется линейная эрозия (промоины, струйчатые размывы) в той или иной степени интенсивности. На это указывают наши исследования о потенциальной опасности ливневых дождей и талых вод[4]. Эрозионный индекс ливневых дождей, рассчитанный в среднем за три года и равный 14-23 мм²/мин, показывает, что потенциальная эрозионная опасность смыва от ливневых дождей классифицируется как сильная. Эрозионный потенциал талых вод, определённый в те же годы, также свидетельствует, что талые воды способны совершать большую работу по смыву почвы. В таблице 1 приведены расчетные показатели смыва почвы ливневыми дождями на южном и северо – западном склоне. Площадь водосбора в среднем на южном склоне колебалась от 85 до 168 м2 , а северо – западной экспозиции 99 – 170 м2.
Таблица 1– Смыв почвы ливневыми дождями на склонах
(в среднем за 3 года)
|
Экспозиция склона и уклон,º |
Площадь |
смыв почвы, т/ га |
|
|
интервал |
среднее |
||
|
южный 1-3º |
85-168 |
1,8 – 3,4 |
2,8 |
|
северо-западный 2-6º |
99-170 |
2,1 – 3,2 |
3,0 |
Полевые опыты по интенсивности смыва ливневыми дождями проводились в период с 10 мая по 20 августа, что связано с погодными условиями по годам исследования. В этот период южный склон находился под многолетними травами, а северо-западный был занят стернёй пшеницы, которую высевали в предшествующий опыту год. Судя по величине ливневого стока и смыва почвы, интенсивность смыва следует признать слабой, соответствующей геологической норме (не более 3 т/га).
Еще ниже степень смыва наблюдалась от стока талых вод (1-1,2 т/га), что также указывает на слабую интенсивность смыва. Сравнение интенсивности смыва от ливневых осадков и талых вод говорит о более высокой интенсивности смыва от ливней. Суммарный смыв почвы от стока талых и ливневых вод составляет от 3,4 до 4,9 т/га, что позволяет такой смыв считать средним по интенсивности (табл. 2).
Таблица 2 – Смыв почвы талыми водами на склонах
(в среднем за 3 года)
|
Экспозиция склона и уклон,º |
Площадь |
смыв почвы, т/ га |
|
|
интервал |
среднее |
||
|
южный 1-3º |
85-168 |
1,7 – 2,5 |
2,0 |
|
северо-западный 2-6º |
99-170 |
0,9 – 1,3 |
1,1 |
Такая величина смыва почвы нами установлена для приводораздельных склонов с углами наклона до 2º. На склонах 3-5º негативные последствия от ливней оказывается более высоким, что требует увеличения доли защитных лесонасаждений на склонах, расположенных в присетевой части местности. Для этого необходимо создать систему водорегулирующих, водозадерживающих, водоохранных лесных полос. Расчётная площадь таких лесных полос может колебаться по различным местностям в интервале от 36 до 312 га. Противоэрозионные лесные насаждения закладываются на склонах круче 3º, при этом их площадь будет зависеть от экспозиции склонов.
Их площадь возрастает на западных, юго-западных и южных склонах, которые более других подвержены эрозии во время таяния снега. На северо-западных и западных склонах смыв талыми водами снижается, но они становятся более разрушаемыми ливневыми водами. Повышение устойчивости склонов к эрозии должно быть усилено за счёт увеличения площади трав в посевах.
При анализе ландшафтно-экологических условий установлено, что в противоэрозионном плане таких мероприятий больше всего потребуется на высокой холмисто-увалистой лесостепной местности, в межкуэстовых ложбинно-грядовых и долинных местностях и слабовогнутой степной равнине, которые отличаются самой большой густотой ложбинно-балочной сети. Густота этой сети и определяет площадь противоэрозионных лесонасаждений.
Согласно экологическим нормам площадь пашни не должна превышать 40% площади сельскохозяйственной организации. В исследуемом агроландшафте доля пашни более 73% площади сельскохозяйственной организации. Высокая доля пашни без соблюдения мер защиты почвы стала причиной широкого распространения дефляционных процессов. Поэтому для охраны пашни необходим противодефляционный комплекс, направленный на воспроизводство почвенного плодородия. Однако дальнейшие расширения площадей полезащитных лесных насаждений ведёт к сокращению площади пашни и существенному увеличению затрат на производство продукции растениеводства. В этом случае, необходимы менее затратные способы мелиоративного улучшения пашни.
К таковым относятся фитомелиоративные приёмы повышения продуктивности сельскохозяйственного производства и повышения устойчивости агроландшафтов. В арсенале фитомелиорации имеется целый ряд приёмов, повышающих плодородие пахотных угодий. В числе их можно назвать: запахивание соломы, перевод пашни в залежь, консервация земель, посев многолетних трав и сидеральных культур.
В процессе анализа структуры посевных площадей установлено, что в её составе половина и более площадей занимают яровая пшеница и другие культуры, приносящие экономическую выгоду, которые ведут к снижению плодородия почв и сохраняют условия, способствующие развитию дефляционных процессов. Дефляция ускоряет деградацию земель, снижает устойчивость геосистем и биологическую продуктивность агроэкосистем и природных экосистем, что становится причиной дегумификации (потерь гумуса из почвы). Наибольшая дегумификация отмечается на зернопаровых и зернопропашных севооборотах.
Исходя из анализа структуры посевных площадей и системы севооборотов, предлагается перейти на почвозащитную (противодефляционную систему) использования земель, в которой 40-60% площади пашни занято многолетними травами, что позволит прекратить дефляцию и дегумификацию почв и поднять уровень экологической безопасности территории. Для подтверждения вышесказанного в таблице 3 приводятся показатели баланса гумуса в некоторых типах и видах севооборотов.
Таблица 3 – Баланс гумуса и потребность в органических удобрениях
|
Тип и вид севооборота |
Баланс |
Внесение навоза, т |
|
|
на 1 га |
на 1 га |
||
|
Полевые |
|||
|
Зернопаровой 4-польный |
-2,40 |
24 |
6,0 |
|
Зернопаропропашной 4-польный |
-3,46 |
35 |
8,7 |
|
Кормовые |
|||
|
Кормовой 3-польный с донником |
+0,30 |
- |
- |
|
Кормовой 7-польный в т.ч. 4 года многолетние травы |
0 |
- |
- |
|
Кормовой 5-польный, в т.ч. 3 года многолетние травы |
+1,50 |
- |
- |
|
Почвозащитные |
|||
|
Травяной 6-польный |
+2,59 |
- |
- |
|
Зернопаротравяной 5-польный с полосным размещением культур |
+0,10 |
- |
- |
Полевые севообороты обладают отрицательным балансом органического вещества, возмещение которого возможно только путём внесения органических удобрений (навоз, компост).
Заключение. На территории агроландшафта проявляется совместное воздейстие водной эрозии и дефляции. Главным фактором, снижающим устойчивость агроландшафтов является дефляция. Поэтому для защиты пашни необходим комплекс мелиоративных мероприятий, направленных на воспроизводство почвенного плодородия и повышения устойчивости агроландшафтов. Такой комплекс должен включать агро-, фито-, лесо-, гидромелиоративные мероприятия, применение которых зависит от предрасположенности местностей к развитию негативных явлений (дефляции), т.е. природных особенностей ландшафтных выделов.
1. Avdeeva T.N. Evolution of arable chernozems of the Kursk region / Chernozems of Central Russia: genesis, evolution and problems of rational use. Voronezh: Scientific Book, 2017. pp. 72-76.
2. Andreeva T.P. Forecasting the processes of degradation of chernozems of the Rostov region // Issues of melioration. M., 2010. No. 3. pp. 48-54.
3. Badmaeva S.E. Agrolandscapes on irrigated lands of Central Siberia: monograph. Krasnoyarsk: KrasGAU, 2001. 167 p.
4. Badmaeva Yu.V. Protection of agricultural lands of the forest-steppe zone of the Krasnoyarsk Territory: abstract of the Candidate of Agricultural Sciences. Barnaul, 2018. 18c.
5. Badmaeva S.E. Ecological and meliorative research in Central Siberia: monograph. Krasnoyarsk: KrasGAU, 2004. 141 p.
6. Badmaeva S.E., Badmaeva Yu.V., Lidyaeva N.E. Erosion processes on chernozems of the forest-steppe zone of the Krasnoyarsk Territory//Bulletin of KrasGAU. 2019. No. 4. pp.62-66.
7. Bezrukikh V.A. Geographical factors of formation and functioning of modern land use in the territory of the Krasnoyarsk Territory: monograph. Krasnoyarsk: Publishing House of V.P. Astafiev KSPU, 2014. 232 p.
8. Golovanov A.I., Kozhanov E.S., Sukharev Yu.I. Landscape studies: textbook. M.: KolosS, 2005. 214 p.
9. Gradoboev N.D. Natural conditions and soil cover of the left-bank part of the Minusinsk depression / Soils of the Minusinsk depression. Moscow: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1954.- 148 p.
10. Seidelman F.R. Genesis and ecological foundations of soil and landscape reclamation: monograph. M.: Publishing house of KDU, 2009. - 720 p.
11. Zinkovsky V.N., Zinkovskaya T.S. Soil fertility management in landscape-reclamation systems of agriculture // Land reclamation and water management. 2009. No. 4. pp. 16-20.
12. Kozhukhovsky A.V. Erosion potential of the relief within the right-bank part of the Sydo-Yerbinsky basin / Problems of land use in the Krasnoyarsk Territory at the beginning of the XXI century. Krasnoyarsk, 2003. pp. 74-79.
13. Lopyrev M.I., Ryabov E.I. Protection of lands from erosion and nature protection: monograph. M.: Agropromizdat, 1989. 240 p.
