close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИЯ В АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ В ЛЕСОСТЕПИ ЦЕНТРАЛЬНОГО НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ

код для вставкиСкачать
ФИО соискателя: Петелько Анатолий Иванович Шифр научной специальности: 06.03.03 - агролесомелиорация, защитное лесоразведение и озеленение населенных пунктов, лесные пожары и борьба с ними Шифр диссертационного совета: Д 006.007.01 Название организа
На правах рукописи
Петелько Анатолий Иванович
АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИЯ В АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОМ
ЗЕМЛЕДЕЛИИ В ЛЕСОСТЕПИ ЦЕНТРАЛЬНОГО
НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ
Специальность 06.03.03 - Агролесомелиорация, защитное лесоразведение
и озеленение населённых пунктов, лесные пожары и борьба с ними
АВТОРЕФЕРАТ
диссертация на соискание учёной степени
доктора сельскохозяйственных наук
Волгоград - 2012
Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Россельхозакадемии
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, заслуженный деятель науки РФ
Барабанов Анатолий Тимофеевич
Официальные оппоненты: Степанов Александр Михайлович,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
заслуженный деятель науки РФ,
ГНУ ВНИАЛМИ Россельхозакадемии, главный научный сотрудник
Проездов Петр Николаевич,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
ФГБУ ВПО Саратовский ГАУ, профессор кафедры механизации лесного хозяйства и лесомелиорации
Плескачев Юрий Николаевич,
доктор сельскохозяйственных наук,
ФГБОУ ВПО "Волгоградский государственный
аграрный университет",
заведующий кафедрой земледелия и агрохимии
Ведущая организация: Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии Россельхозакадемии.
Защита состоится 24 мая 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.006.007.01 в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации по адресу: 400062, г. Волгоград, Университетский проспект, 97, ГНУ ВНИАЛМИ.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации.
Автореферат разослан "___" ___________2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета, С. В. Колмукиди
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Защита почв от деградации и опустынивания является проблемой первостепенной важности в природопользовании. По данным ФАО в мире деградировано 1,2 млрд. га земель. В Центральном районе Нечернозёмной зоны России на склоновых землях наблюдается сильный сток талых вод, что приводит к интенсивной эрозии и снижению почвенного плодородия. Развитию водной эрозии способствуют: климат, рельеф местности, геологическое сложение, неустойчивость почв к размывающему действию воды из-за неблагоприятных водно-физических свойств, осадки, несоблюдение почвозащитных мероприятий и другие факторы. На Среднерусской возвышенности почвы в значительной степени разрушаются водной эрозией. Например, в Орловской области смытые почвы составляют 40,7% всех земель. Интенсивное земледелие на склонах приводит к деградации сельскохозяйственных земель и снижению их продуктивности. Охрана почв от эрозии - одна из главных проблем природопользования. Актуальность её возрастает в связи с всё более интенсивным использованием земель. Для успешной защиты почв от смыва и размыва необходимо знать закономерности эрозионных процессов, изучить особенности их проявления в зависимости от совокупности определяющих факторов. Необходимо продолжать последовательное освоение адаптивно-ландшафтных научно-обоснованных систем ведения хозяйства, применение почвозащитных методов обработки земли и проведения противоэрозионных мероприятий.
Проблема задержания и регулирования стока талых и ливневых вод на серых лесных почвах Центральной лесостепи (юге центрального района Нечёрнозёмной зоны Среднерусской возвышенности) остаётся пока нерешённой. Поверхностный сток изучен недостаточно, меры борьбы разработаны слабо. Для этого необходим переход на адаптивно-ландшафтное земледелие, обеспечивающее сохранение почв от деградации, повышение их плодородия и урожая сельскохозяйственных культур. Это в свою очередь требует системного подхода и новых методов исследований. Правильно разработанные почвозащитные приёмы позволяют не только предотвратить процессы водной эрозии, но и повысить продуктивность эродированных почв, урожайность сельскохозяйственных культур.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка научных основ и практических рекомендаций управления эрозионно-гидрологическим процессом (ЭГП) на основе выявления закономерностей влияния природных и антропогенных факторов. Достижение цели осуществлялось на основе анализа и систематизации имеющихся новых подходов, теоретического обоснования модели процесса, обобщения результатов экспериментальных исследований и разработки принципов управления эрозионно-гидрологическими процессами в агролесоландшафтах.
Для достижения поставленной цели требовалось решение следующих теоретических и прикладных задач разного уровня:
1. Выявить закономерности формирования стока талых вод и смыва почвы.
2. Теоретически обосновать и дать рекомендации по комплексу изучаемых противоэрозионных мероприятий.
3. Изучить влияние контурных стокорегулирующих лесных полос в сочетании с другими противоэрозионными мероприятиями на сокращение поверхностного стока и уменьшение эрозии.
4. Разработать мероприятия по защите почв от эрозии в садах.
5. Изучить степень эродированности серых лесных почв, их агрохимические и водно-физические свойства, снегоотложение, промерзание, влажность и оттаивание почвы.
6. Разработать почвозащитные мероприятия по ускоренному восстановлению плодородия эродированных земель.
7. Изучить влияние органических и минеральных удобрений на смытых почвах на повышение плодородия почвы, увеличение урожайности сельскохозяйственных культур.
8. Дать экономическую оценку противоэрозионных мероприятий.
Научная новизна. На основе анализа природных и антропогенных факторов эрозионно-гидрологического процесса выявлены закономерности формирования стока талых вод, позволяющие управлять этим процессом, прогнозировать сток и разрабатывать новые противоэрозионные приёмы.
Даны научные основы и новые подходы к совершенствованию противоэрозионного комплекса. Изучены наиболее перспективные почвозащитные мероприятия на склонах, выявлено их влияние на сток талых вод и смыв почвы. Определены современные подходы и направления в разработке противоэрозионных мероприятий. Выявлены пути ускоренного восстановления плодородия смытых почв внесением высоких доз органических и минеральных удобрений. Выявлено влияние антропогенных факторов на природные факторы и формирование поверхностного стока и эрозии в системе контурных лесных полос в сочетании с другими элементами противоэрозионного комплекса. Дана экономическая эффективность противоэрозионных мероприятий. В результате методических, теоретических и экспериментальных исследований дана количественная оценка роли противоэрозионных приёмов лесомелиорации во взаимодействии их с другими элементами адаптивно-ландшафтной системы земледелия, что позволяет более объективно и научно обоснованно подходить к проектированию их на расчётной основе. Разработаны принципы управления эрозионно-гидрологическим процессом.
Достоверность полученных выводов и рекомендаций подтверждена многолетними экспериментальными исследованиями в области противоэрозионной агролесомелиорации с применением методов компьютерной обработки данных.
Практическая ценность работы. Теоретические, методические и прикладные исследования позволяют решать ряд важных практических задач, связанных с разработкой системы противоэрозионных мероприятий. Результаты исследований представляют научную основу проектирования противоэрозионных мероприятий на эродированных землях. Практическую ценность имеет комплексный подход защиты почв от водной эрозии. Значимость научных исследований состоит в том, что полученные материалы могут быть использованы работниками проектных организаций, лесного и сельского хозяйства и др.
Практическое значение имеют исследования по почвоулучшающей и противоэрозионной тематике на смытых почвах. Научно-производственный интерес представляют рекомендуемые новые технологии и приёмы. Внедрение почвозащитных мероприятий в сельскохозяйственном производстве дает возможность сохранить наше бесценное богатство - почву и повышать урожайность культур.
Экономическая эффективность и народнохозяйственная значимость защищаемых научных разработок подтверждается присуждением автору премии Правительства РФ в области науки и техники за 2000 год.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Построение теоретических кривых вероятности превышения поверхностного стока талых вод за 50-летний период позволило создать нормативную базу для его прогнозирования и разработки систем управления эрозионно-гидрологическим процессом.
2. Ведущими природными факторами формирования поверхностного стока талых вод, воздействуя на которые можно управлять эрозионно-гидрологическими процессами, являются глубина промерзания, влажность почвы и снегозапасы.
3. Система стокорегулирующих лесополос, севооборотов и обработки почвы обладают синергетическим эффектом за счет их взаимодействия.
4. Комбинированная конструкция стокорегулирующих лесополос с применением низкорослого кустарника обеспечивает оптимизацию снегоотложения, предотвращение почвы от глубокого промерзания, повышение водопоглощения и сокращение стока.
5. Садозащитные лесополосы, почвозащитные обработки и полосное залужение междурядий в садах способствуют предотвращению или резкому снижению смыва почвы.
6. Многолетние травы обладают высокими почвозащитными и почвоулучшающими свойствами в садах на склонах.
7. Повышенные дозы органических и минеральных удобрений обусловливают ускоренное восстановление плодородия, повышение впитывающей способности и продуктивности сильноэродированных почв.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на областном совещании специалистов сельского хозяйства Орловской области (Новосильская ЗАГЛОС, 1973 г.); на научно-техническом семинаре агролесомелиораторов "Росгипрозема" (г. Москва, ВДНХ СССР, 1973 г.); на встрече с передовиками сельхозпроизводства (г. Москва, ВДНХ, 1974 г.); на научной конференции молодых учёных во Всесоюзном научно-исследовательском институте агролесомелиорации (г. Волгоград, 1974 г.); на Всероссийском научно-методическом постоянно действующем семинаре - совещании "Научные основы повышения плодородия почвы" в Мордовском государственном университете им. Н. П. Огарёва (г. Саранск, 8-9 февраля 1978 г.); в Орловской и межобластной школах повышения квалификации сельскохозяйственных кадров (Орловская область, Орловский район, п/о Стрелецкое, 1977-1979 гг.).
Материалы исследований использовались для показа на ВДНХ СССР (г. Москва, 1976-1979 гг.) и съёмок кинофильма "Нечерноземье сегодня" Орловским филиалом Ростовской киностудии (1975 г.) Докладывали на расширенном научно-техническом совете отдела борьбы с эрозией почв ВНИАЛМИ (1985 г.). Материалы исследований представлены в научных отчётах.
Также положительную оценку при обсуждении получили материалы на заседаниях учёного совета ВНИАЛМИ; международных и межрегиональных научно-практических конференциях: Курск (1997, 2000, 2001, 2003-2008, 2010), Москва (1997, 2007, 2010), Волгоград (1998, 2006, 2008), Белгород (2000, 2001, 2004), Орёл (2001, 2002, 2005, 2008-2010), Мценск (2003), Горно-Алтайск (2004), Минск (2005), Самара (2005), Саратов (2005), Ульяновск (2005, 2009), Иркутск (2007), Барнаул (2009) и других совещаниях, семинарах.
Реализация результатов исследований. Материалы исследования вошли в "Рекомендации по защите почв от водной эрозии на склонах в садах Орловской области" (Орёл, 1978); "Предложения по оптимальным параметрам систем противоэрозионных лесных насаждений на склонах" (Волгоград, 1980); "Методические рекомендации по защите почв от водной эрозии и рациональному использованию эродированных земель в Центральном районе Нечернозёмной зоны РСФСР" (Волгоград, 1981); "Методические рекомендации по почвозащитным мероприятиям в садах на склонах Орловской области" (Орёл, 1986); "Защита почв от эрозии на Среднерусской возвышенности" (Орёл, 1991); "Технологические схемы возделывания многолетних трав на семена" (Орёл, 1991); "Рекомендации по внедрению севооборотов при различных формах хозяйствования" (Орёл, 1996); "Технологические схемы возделывания многолетних и однолетних трав на семена": учебное пособие (Орёл, 1998); "Предложения по защите почв от водной эрозии в Центральных районах Нечерноземья" (Орёл, 1999); "Агролесомелиоративное адаптивно-ландшафтное обустройство водосборов" (Волгоград, 1999); "Рациональное использование склоновых земель" (Орёл, 2000); "Противоэрозионный оазис в южном Нечерноземье" (Орёл, 2000); "Проект внутрихозяйственного землеустройства модельных фермерских хозяйств": методические рекомендации (Волгоград, 2002); "Современные подходы к защите почв от эрозии" (Орёл, 2003) и другие. Основные положения диссертации отражены в статьях и монографиях.
Основные положения диссертационной работы вошли в заключительные научные отчёты по различным тематикам государственных планов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполняемые в ГНУ ВНИАЛМИ (номера регистрации 60826929, 71066202, 01.960.009783, 01.2.00611908).
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 152 печатные работы общим объёмом 101 п. л., в т. ч. 98 в центральной печати и материалах международных, всесоюзных и всероссийских конференций и зональных изданиях, 11 в рецензируемых журналах по списку ВАК.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 78 глав, выводов и предложений производству, списка литературы и приложений. Работа изложена на 366 страницах, включает 52 таблицы, 10 рисунков и 48 приложений. Список использованной литературы включает 452 наименования, в том числе 14 иностранных авторов.
Диссертация написана по материалам собственных исследований. Личный вклад автора состоит в формировании целей и задач научных исследований, непосредственном участии в закладке полевых и стационарных опытов на протяжении 42 лет, в камеральной обработке полученных данных, теоретических обобщениях, формировании выводов, предложений и рекомендаций производству. Личное участие автора в получении результатов исследований составляет 90%.
Автор глубоко благодарен доктору с.-х. наук, академику РАСХН, К. Н. Кулику за поддержку и плодотворное обсуждение проблемы исследований, доктору с.-х. наук А. Т. Барабанову за большую помощь и содействие в проведении научных опытов, доктору с.-х. наук Е. А. Гаршинёву за ценные замечания и предложения, профессорам, докторам с.-х. наук, И. Г. Зыкову и В. М. Ивонину за тесное научное сотрудничество, докторам с.-х. наук А. И. Крупчатникову, В. В. Коломейченко, И. П. Здоровцеву, кандидату географических наук В. И. Панову, кандидату с.-х. наук А. В. Кулику и др. за помощь, моральную поддержку в процессе написания диссертационной работы. Всем научным сотрудникам Новосильской ЗАГЛОС выражаю искреннюю признательность, а И. Б. Вишневецкой и Н. П. Тубольцевой сердечное спасибо за трудолюбие при напечатании диссертации.
Содержание работы. Введение содержит актуальность проблемы, цель и задачи научных исследований, научную новизну, практическую значимость и реализацию результатов исследований.
1. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
Почвенный покров представлен серыми лесными почвами и чернозёмами типичными и оподзоленными. По гранулометрическому составу преобладают тяжелосуглинистые и среднесуглинистые почвы.
Растительность здесь очень богата разными видами. Большой знаток и ценитель среднерусской природы профессор В. Н. Хитрово насчитывал 93 вида древесных и кустарниковых пород и 1116 дикорастущих видов травянистой растительности. Например, лесистость Орловской губернии в 1778-1790 гг. составляла 29,8%, а в настоящее время 9,4%, т. е. постепенно уменьшалась. Защитные лесные насаждения разнообразны по породному составу и выполняют мелиоративную и противоэрозионную роль. По материалам инвентаризации за 1990-2006 годы объём посадок всех видов лесонасаждений составил 23977 га, из них полезащитных 1983 га, овражно-балочных насаждений 13338 и лесной фонд 8656 га. В связи с перестройкой произошёл спад посадок ЗЛН.
Рельеф территории представляет приподнятую сильноволнистую равнину, расчленённую глубокими долинами рек и суходольной гидрографической сетью - лощинами и суходолами. В геологическом сложении территории принимали участие породы четырёх эр: архейской, палеозойской, мезозойской и кайнозойской.
Климат здесь умеренно континентальный. Многолетние данные за 1969-2009 гг. свидетельствуют о том, что среднегодовая температура воздуха за 41 год составила 5,7оС, а среднегодовые осадки 552 мм. За последние годы температура воздуха повысилась на 2о, а сумма осадков увеличилась и в 1970 г. равнялась 824 мм. Годовой приход солнечной радиации составляет 89 ккал/см2. По сезонам года это тепло распределяется следующим образом: зима 7, весна 29, лето 40, осень 13 ккал/см2. Сумма средних суточных температур выше 10оС колеблется в пределах 2150-2300о, а длительность этого периода в среднем составляет 135-140 дней. Абсолютный минимум температуры воздуха за многолетний период равняется 37-44оС, а абсолютный максимум 36-38оС. За тёплый период года (апрель - октябрь) в среднем выпадает 410, а за холодный (ноябрь - март) 180 мм осадков. Снежный покров появляется в первой - начале второй декады ноября. Устойчивое его образование происходит в первой декаде декабря, иногда даже в январе. Промерзание почвы по средним многолетним данным начинается с ноября и к концу февраля достигает 70-80 см. По годам глубина промерзания почвы колеблется от 11-63 до 120-142 см, а в 1969 г. достигла 2 м.
2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА, ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Программой исследований предусматривалось изучение следующих вопросов:
1. Дать теоретическое обоснование применения противоэрозионных мероприятий.
2. Исследовать влияние контурных стокорегулирующих лесных полос на природные факторы ЭГП.
3. Выявить комплексное влияние контурных лесных полос, обработки почвы на снегоотложение, промерзание, влажность и оттаивание почвы.
4. Изучить условия формирования стока талых вод и смыва почвы при контурном размещении лесных полос.
5. Обосновать влияние контурных лесных насаждений, агротехнических противоэрозионных приемов и гидротехнических сооружений на эрозионно-гидрологические процессы и повышение урожая сельхозкультур.
6. Дать оценку эффективности почвозащитных мероприятий в садах на склонах.
7. Разработать приёмы воспроизводства плодородия смытых почв.
8. Дать экономическую оценку противоэрозионных приёмов на эродированных склонах.
Исследования проводились в многофакторных стационарных опытах на основе генетического и статистического подходов.
Методической основой исследования в противоэрозионной лесомелиорации является совокупность методов, применяемых в агролесомелиорации, земледелии, гидрологии, геоморфологии, почвоведении, геологии и др. При разработке методов исследований и анализе получаемых материалов были использованы методики Г. П. Сурмача, 1967; Б. А. Дошехова, 1985; Г. М. Зайцева, 1984; Т. Литла; Ф. Хиллза, 1981; М. М. Протодьяконова, Р. И. Тедера, 1970; Е. А. Гаршинев, А. Т. Барабанов, 1987 и др.
В качестве основного был принят водно-балансовый метод с применением стоковых площадок. Было заложено более 1000 годоплощадок. В опытах проводились следующие наблюдения и определения: метеорологические наблюдения, снегомерные съемки, определение глубины промерзания, оттаивания и влажности почвы, учёт стока талых вод, смыва почвы и урожая сельскохозяйственных культур. Анализировались следующие метеорологические показатели: количество осадков, температура и влажность воздуха, направление и скорость ветра, сроки наступления морозов и установление устойчивого снежного покрова, сроки схода снега и наступление положительных температур воздуха.
Полученные материалы обрабатывались методами вариационной статистики: дисперсионный, корреляционный и множественный регрессионный анализ. Для выявления взаимосвязи природных и антропогенных факторов использовалась методика многофакторных опытов.
Исследования осуществлялись на серых лесных почвах лесостепи Нечерно-
земья. Стационарные многофакторные опыты проводились в основном на Новосильской ЗАГЛОС им. А. С. Козменко (рис. 1) и прилегающих к ней районах. Мониторинг и экспедиционные исследования осуществлялись также в Орловской, Тульской, Брянской, Калужской, Московской и других областях.Рис. 1. Объекты исследований
на Новосильской ЗАГЛОС
3. РОЛЬ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ В ФОРМИРОВАНИИ СТОКА ТАЛЫХ ВОД
Решающую роль в формировании поверхностного стока талых вод играют природные факторы. Под ними мы понимаем взаимодействие абиотических факторов (количество и характер атмосферных осадков, температура воздуха, солнечная радиация и др.) с педосферой (верхней частью почвенного покрова), в результате чего формируется ее температурный (замерзание и оттаивание) и гидрологический (в т. ч. влажность) режимы. Обобщение, анализ литературных и данных собственных исследований по влиянию природных факторов на сток талых вод по различным почвенно-климатическим зонам РФ, позволили А. Т. Барабанову (1992, 1993) выделить главные из них - запасы воды в снеге, увлажнение и глубина промерзания почвы. Величина поверхностного стока талых вод определяется сложным взаимодействием сочетания влажности верхнего (0-50 см) слоя почвы и глубины промерзания, а также снегозапасами. В результате им установлено, что верхний слой почвы является в гидрологическом отношении саморегулирующейся системой, способной в мерзлом состоянии поглотить и удержать определенное количество воды, максимальное значение которого не превышает разницы между полной влагоемкостью и фактическими влагозапасами. Тем самым показано, что возможности впитывания влаги почвой в мерзлом состоянии ограничены этими показателями. На основании этого А. Т. Барабановым (1994) был сформулирован закон лимитирующих факторов ЭГП, который имеет важное следствие - успешное управление ЭГП возможно при правильном воздействии на природные факторы стока.
Для прогнозирования величин стока с большей долей вероятности необходимо уточнение лимитирующих (количественных) показателей факторов по различным почвенно-климатическим зонам. Для этого нами регулярно проводилось и проводится систематическое пополнение банка данных по основным природным факторам стока, на основании анализа которых получаются расчетные уравнения.
Показатели стока с отвальной зяби и факторов, обусловливающих его формирования, на серых лесных почвах приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Показатели стока с отвальной зяби и уплотненной пашни и факторов, обусловливающих его формирование на серых лесных почвах Орловской области
ГодыСток, ммЗапасы воды, ммГлубина промерзания почвы, смСток, ммЗапасы воды, ммГлубина промерзания почвы, смв почве (0-50 см)в снегев почвев снегеОтвальная зябьУплотненная пашня1234567891964 52151211 60----1966 11571080 11891010-101967150248196 76186156127 8019680123150 2901241610-81969 2217552182 46173 771651970 82183191137 96171203 751971 52165154100 42188 741001972 22166 60160 15157 371001973 31190 70 97 38168 631001974 50193 64124 44216 4910419750154 86 30----19760123113130----Продолжение табл. 1
12345678919772132114 300172174 4519780201177 450163194 501979 41174137 6864167132 8019800153158 300152153 3519810172104 380233122019820184101 50----19830166111 40----1984 3129 51120----19850173120 102166113101986 32175 8011025180771101987 33152153 6942118149 691988 21137118 6029161132 6019890168 410----1990 21190 44 68----1991 34172 84 8452214 90 8419920169 88170167 850-17199317174 428314151 45831994371561366850269142681995024011425016512125199629164 818025153 898019971247 5545----19980197 4820----199901781440----20000166 5720----20010210 800-5----20020185 588----200326208 96527123015211020040220 865-200258 9715-20200501661151-120196115262006020513751----20070201 790----20080184 7625----20090209 9722----20100192 8935---- Примечание. Данные за 1964-1993 гг. обобщены Барабановым А. Т., а с 1994-2010 гг. автором.
Анализ этих данных подтверждает сделанный ранее вывод о том, что если на юге ЦРНЗ почва перед снеготаянием талая или промерзла на небольшую глубину (до 30-50 см), то поверхностный сток талых вод не формируется независимо от уровня увлажнения почвы и снегозапасов. При глубине промерзания почвы свыше 50 см сток формируется ежегодно и дальнейшее увеличение глубины промерзания не влияет на его величину. В этом случае он зависит от уровня снегозапасов и увлажнения почвы в слое 0-50 см.
Множественный корреляционно-регрессионный анализ этих удлинённых рядов наблюдений позволил получить следующее уравнение связи поверхностного стока на отвальной зяби УЗ и уплотненной пашни Уп со снегозапасами Wс и увлажнением почвы Wп:
УЗ = -141,4 + 0,8Wп + 0,38Wс (Рух1х2 = 0,92, Мух = 12,4),
Уп = -16,32 + 0,14Wп + 0,34Wс (Рух1х2 = 0,81, Мух = 13,4).
Расчет величин стока дает довольно близкую сходимость с экспериментальными данными (табл. 2). Разница между расчетными и экспериментальными данными по стоку с зяби в основном колеблется от 1 до 7 мм и только при большой величине стока (150 и 50 мм), она составила 17 и 12 мм соответственно. Резкое отличие экспериментальных и расчетных величин (36 мм) стока на зяби наблюдалось в 2003 г. На уплотненной пашне различия в целом были больше и колебались от 0 до 23 мм. Таблица 2 - Экспериментальные и рассчитанные по уравнениям регрессии величины стока с зяби и уплотненной пашни на серых лесных почвах Орловской области, мм
ГодыЗябьУплотненная пашняЭкспериментальныеРасчетныеОтклоненияЭкспериментальныеРасчетныеОтклонениямм%мм%19645261917----1967150133-17115549-61119692219-3154635-112419708279-349677-192019715250-24----19722215-7341519421197331387213829-92419745038-1225----1979415110236453-111719863229-382536113119873339618425191819882114-7352952234419902128731----19913429-5165245-71319931714-317142173319943736-135071213019962921-8 272536113120032662361387168-34 Проанализировав за годы исследований количественные показатели факторов поверхностного стока, мы определили, их уровни - средние и разной вероятности превышения (табл. 3). Средние влагозапасы в снеге на серых лесных почвах составляют 122 мм, а 10%-ной вероятности превышения - 183 мм, глубина промерзания почвы соответственно 74 и 139 мм, влагозапасы в почве - 166 и 203 мм.
Таблица 3 - Уровни природных факторов - средние и 10% - вероятности превышения
Природные факторы стокаСерые лесные почвыЧерноземысредние10%средние10%Снегозапасы, мм122183 72122Влагозапасы в почве, мм166203181122Глубина промерзания почвы, см 74139 60 89Продолжительность снеготаяния, сут. 15 23 16 25 Для разработки системы управления эрозионно-гидрологическими процессами важно знать характеристики поверхностного стока талых вод и закономерности его формирования. На Новосильской ЗАГЛОС проводятся наблюдения за стоком талых вод с 1955 г.
Первое обобщение этих данных сделал Г. П. Сурмач (1976). Он впервые построил эмпирические кривые обеспеченности стока за период 1959-1974 гг. Следующее обобщение сделал А. Т. Барабанов (1993). Он построил теоретические кривые обеспеченности стока за период 1953-1992 гг. и существенно уточнил характе-
ристики стока - среднего и разной вероятности превышения. Основываясь на предыдущих обобщениях, мы удлинили ряды наблюдений на 18 лет и также построили теоретические кривые вероятности превышения стока с отвальной зяби и уплотненной пашни (рис. 2). Они позволили уточнить нормативную базу для проектирования системы адаптивно-ландшафтного Рис. 2. Кривые вероятности превышения (Р, %)
поверхностного стока талых вод (Y, мм) с от вальной зяби и уплотненной пашни на серых лесных почвах:
________ - зябь отвальная,
- - - - - уплотненная пашняземледелия на расчётной основе. Средние показатели поверхностного стока (табл.4) составили: на зяби 26 мм, на уплотнённой пашне 29 мм. Из 50 лет наблюдений 14 лет стока на отвальной зяби не было, 3 года он был очень сильный, 5 лет сильный, 13 лет умеренный и 15 лет слабый и очень слабый. На уплотнённой пашне сток не сформировался 10 лет, а в остальные годы он был разной интенсивности, в основном сильный и очень сильный. Показатели 10% вероятности превышения стока составили: на отвальной зяби 67 мм, на уплотнённой пашне 92 мм. Величины 50% обеспеченности были соответственно 9 и 27 мм. В связи с тем, что последние годы были маловодными, средние показатели стока и разной вероятности превышения в значительной степени уменьшились.
Таблица 4 - Показатели среднего Qср и разной вероятности превышения
стока талых вод с отвальной зяби и уплотненной пашни, мм
Вид угодьяВероятность превышения, %1103050708090СvСsQсрЗябь отвальная140673090001,31,726Уплотненная пашня18092452710901,01,429 Анализ динамики стока за 50 лет показал, что он колеблется в значитель-
Рис. 3. Динамика поверхностного стока талых вод
за 1959-2008 годы наблюденийной степени: от 0 до 150 мм на отвальной зяби и от 0 до 186 мм на уплотнённой пашни, но отмечается тренд на резкое уменьшение стока в последние годы (рис. 3). 4. ВЛИЯНИЕ КОНТУРНЫХ СТОКОРЕГУЛИРУЮЩИХ ЛЕСОПОЛОС
НА ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ СТОКА И ЭГП
Оценив влияние природных факторов стока на ЭГП и определив, что главными природными факторами являются глубина промерзания, увлажнение почвы и снегозапасы, мы пришли к выводу, что для управления этим процессом необходимо воздействовать на указанные факторы.
Поэтому важно было изучить влияние антропогенных факторов на природные факторы, а через них на эрозионно-гидрологический процесс. Регулируя характер снегоотложения с помощью контурных стокорегулирующих разной конструкции, можно добиться предохранения почвы от промерзания или резкого его снижения. В табл. 5 приведены средние за 13 лет данные по влиянию лесополос продуваемой, плотной и комбинированной конструкций на характер снегоотложения. Наиболее благоприятное снеготаяние было под влиянием комбинированной конструкции. Из лесополосы продуваемой конструкции снег выдувается, и почва не предохраняется от промерзания, в плотной лесополосе накапливается большое количество снега за счёт поля. Лесная полоса комбинированной конструкции (в нижней части профиля лесной полосы до 50 см плотная за счёт низкорослого кустарника, в средней части, до 2 м продуваемая и в верхней части плотная или ажурная) занимает промежуточное положение. В ней накапливается до 50 см снега, который обеспечивает предохранение почвы от замерзания, а остальной снег откладывается в поле. Характер снегоотложения зависел от ветрового режима во время снегопада. В годы с метелистыми ветрами ярче проявлялось положительное влияние лесополос комбинированной конструкции на снегоотложение и эрозионно-гидрологический процесс, а при слабом ветре или его отсутствии влияния лесополос разной конструкции проявлялась меньше. В таблице 5 приведены средние показатели, поэтому влияние лесополос сглажено.
Таблица 5 - Влияние стокорегулирующих лесополос разной конструкции на характер снегоотложения (1996-2009 гг.)
Конструкция
лесополосВысота снега (в числителе), см, длина шлейфов и межшлейфовых частей (в знаменателе), млесополосаверхний шлейфнижний шлейфмежшлейфовая частьПродуваемая с с мульчой соломы19
633
1627
1531
45Продуваемая17
731
1427
1630
50Плотная24
730
1531
1930
50Комбинированная21
826
1726
1629
51 В таблице 6 приведены данные, характеризующие влияние контурных стокорегулирующих лесополос разной конструкции на влажность, глубину промерзания почвы и снегозапасы. Таблица 6 - Влияние контурных стокорегулирующих лесополос на природные факторы стока и эрозионно-гидрологический процесс (1997-2009 гг.)
ВариантыФакторыВодопоглощение, ммВлажность почвы, %общие снего-запасы, ммглубина промерзания почвы, смЗяблевая вспашка (контроль)26,3891787То же + лесополоса продуваемой конструкции27,0961595То же, лесополоса плотной конструкции26,210514104То же, лесополоса комбинированной конструкции27,1991698 На влажность почвы перед снеготаянием и глубину промерзания почвы лесополосы оказывали небольшое влияние, так как из-за сложившихся гидрометеорологических условий во все годы почва была талая. Только в 1997 и 2003 гг. она промерзала до 52-67 см. Причём в 1997 г. лесные полосы способствовали уменьшению глубины промерзания с 52 см до 15 см, а в 2003 г. почва замёрзла до выпадения снега, и различий в глубине промерзания почти не было. Она колебалась на уровне 48-67 см. На водопоглощение лесополосы оказывали влияние через изменение характера снегоотложения.
Положительно влияли лесополосы комбинированной конструкции на запасы влаги в почве после снеготаяния. В лесополосах накапливалось значительно больше воды, чем в поле. В лесополосе продуваемой конструкции влаги накапливалось меньше всего, в плотной больше, а лесополоса комбинированной конструкции занимает промежуточное положение.
5. КОМПЛЕКСНОЕ ВЛИЯНИЕ СТОКОРЕГУЛИРУЮЩИХ ЛЕСОПОЛОС, СЕВООБОРОТОВ И ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ СТОКА, ЭГП И УРОЖАЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
Оценке эффективности отдельных противоэрозионных приёмов посвящено много работ, в том числе и наши исследования. Определен их количественный эффект. А вот оценке роли взаимодействия отдельных элементов комплекса уделялось мало внимания, особенно с учётом их гидрологической и противоэрозионной роли. Считалось, что эффект противоэрозионного комплекса равен сумме эффектов его элементов и это до сих пор применяется при проектировании адаптивно-ландшафтных систем земледелия на расчётной основе.
Эрозионно-гидрологическую оценку взаимодействия элементов противоэрозионного комплекса мы изучали (работа проведена совместно с А. Т. Барабановым) в многофакторном стационарном опыте. Для этого устраивали стоковые площадки с охватом всех элементов склона и изучаемых элементов комплекса. Для интегральной оценки устраивали стоковые площадки со следующими агрофонами. Полевой севооборот по всему склону с отвальной зяблевой и плоскорезной обработкой почвы, дифференцированное размещение севооборотов (вверху полевой, внизу почвозащитный с многолетними травами) с зяблевой обработкой в полевом севообороте и плоскорезной - в почвозащитном. Для дифференцированного учёта эрозионно-гидрологических показателей устраивали стоковые площадки на всех вариантах по всему склону, что позволяло выявлять генезис эрозионно-гидрологических процессов и влияние на них антропогенных факторов. Получен очень большой материал, он подробно изложен в диссертации. Здесь мы рассмотрели осреднённые данные по интегральной оценке (табл. 7). Влияние стокорегулирующих лесополос, способ размещения севооборотов, обработки почвы на эрозионно-гидрологический процесс.
Таблица 7 - Интегральная оценка влияния лесополос, обработки почвы
и размещения севооборотов на ЭГП (1986-1988 гг.)
ВариантЗапасы воды в снеге, ммВодопоглощение, ммСток, ммКоэфф. стокаСмыв, т/гаУрожай-ность, ц/га1234567Контроль (без лесных полос)Полевой севооборот по всему склону (отвальная зябь)11588270,2350,0232,3То же, плоскорезная обработка12089310,258030,7Дифференцированное размещение севооборотов (вверху полевой, внизу - почвозащитный), зябь12194260,2150,0333,0 Продолжение табл. 7
1234567То же, плоскорезная обработка - вверху, внизу - травы)11985330,277031,4В системе контурных лесных полосЛесные полосы с канавами и валами, полевой севооборот размещен по всему склону (зяблевая обработка)13413130,022036,6То же, плоскорезная обработка13012640,030031,9То же, дифференцированное размещение севооборотов, зяблевая обработка - вверх, травы - внизу13913450,036034,9То же, плоскорезная обработка - вверху, травы - внизу12512320,016031,2 Несмотря на то, что при средних данных за 1986-1988 гг. сглаживается картина эффективности (в отдельные годы она значительно больше), тем не менее они показывают, что проявляется эффект взаимодействия элементов комплекса во влиянии на эрозионно-гидрологический процесс. Наибольшее влияние оказывают лесные полосы, они способствовали резкому снижению стока и смыва. Сток уменьшился в среднем с 26-33 мм до 2-5 мм, а в 1988 году они полностью предотвратили сток и смыв почвы. Плоскорезная обработка и многолетние травы на контроле без лесных полос способствовали увеличению стока по сравнению с отвальной зябью и предотвращению смыва почвы.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что система противоэрозионных мероприятий (стокорегулирующие лесополосы, дифференцированное размещение севооборотов, обработка почвы) воздействуют на эрозионно-гидрологический процесс во взаимосвязи, причём проявляется не суммарный эффект каждого элемента, а синергетический (сверх эффект). Хотя в ряде случаев они дополняют друг друга, а иногда могут заменять. Например, в системе стокорегулирующих лесополос, размещённых строго на расчётной основе, на коротких склонах крутизной до 5-6о можно исключить дифференцированное размещение севооборотов и использовать склон интенсивно в паропропашных севооборотах. Это позволит более рационально и интенсивно использовать склоновые земли и предотвращать эрозионные процессы.
Наряду с дифференцированным размещением севооборотов изучали роль дифференцированного размещения сельскохозяйственных культур в системе стокорегулирующих лесополос: крупнополосного и полосного. Полосное размещение культур и соответствующие обработки почвы - это известное чередование озимых или многолетних трав с яровыми зерновыми или пропашными культурами через 20-30 м. Крупнополосное размещение культур и обработки почв - это новый приём (А. с. № 1404000, А. Т. Барабанов, Е. А. Гаршинев, А. И. Крупчатников, М. И Пружин). Заключается он в том, что в системе стокорегулирующих лесополос в зоне отложения снежных шлейфов высеваются яровые культуры, под которые требуется вспашка зяби, а в средней части межполосного пространства (межшлейфовой) - почвозащитные полосы из многолетних трав, озимых стерневых и других мульчирующих агрофонов.
Результаты исследований приведены в таблице 8. В системе лесополос сток практически отсутствовал, на контроле он составлял 17-20 мм, смыва почвы на всех вариантах не было.
Таблица 8 - Влияние СЛП, обработки почвы и крупнополосного размещения
сельхозкультур на природные факторы и ЭГП (1991-1995 гг.)
ВариантыФакторыВодопоглощение, ммСток, ммСмыв почвы, т/гавлажность почвы, %снегозапасы, ммглубина промерзания, смКонтроль (без лесополос)Отвальная вспашка по всему склону26,0 92,849 75,317,50Крупнополосное размещение с.-х. культур и обработки почвы27,6 90,643 72,318,30Полосное размещение с.-х. культур и обработки24,7 96,635 76,120,50Контурные стокорегулирующие лесные полосыОтвальная вспашка по всему склону31,2102,727102,700Крупнополосное размещение с.-х. культур и обработки почвы28,6123,421121,2 2,20Полосное размещение сельхозкультур и обработки почвы29,7111,922110,7 1,206. ПРОТИВОЭРОЗИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ В САДАХ НА СКЛОНАХ
В садах на склонах формируется значительный сток талых и ливневых вод, в результате чего смыв почвы в среднем за год составляет от 10-15 до 300-400 т/га. Система противоэрозионных мероприятий в садах разработана слабо в связи с тем, что закономерности эрозионно-гидрологического процесса изучены недостаточно. Условия формирования стока и смыва почвы и меры противоэрозионной защиты в значительной степени отличаются от других сельхозугодий. Процессы формирования стока в садах на склонах почти не изучались и разрабатываемые противоэрозионные мероприятия не получали гидрологической оценки.
Мы дали гидрологическую и противоэрозионную оценку почвозащитным мероприятиям: перекрестная обработка почвы, лункование, мульчирование приствольных кругов, полосное залужение люпином и другими травами, водозадерживающие валы и канавы. Оценка эффективности этих приёмов (табл. 9) показала, что наилучшим стокорегулирующими и противоэрозионными приемами были канава с валом, мульчирование приствольных кругов и залужение.
Таблица 9 - Влияние противоэрозионных приемов в саду на ЭГП и смыв почвы (1969-1975 гг.)
АгрофонЗапасы воды в снеге, ммВодопоглощение, ммСток, ммКоэфф. стокаСмыв, т/гаЗяблевая вспашка поперек склона (контроль)10969400,3953,2Зяблевая вспашка вдоль и поперек склона10466380,3891,8Зяблевая вспашка поперек склона (контроль)13685510,4092,9Зяблевая вспашка поперек склона + лункование14178630,4571,9Зяблевая вспашка поперек склона (контроль)8249330,4203,1Зяблевая вспашка поперек склона + мульчирование приствольных кругов яблонь соломой7651250,3402,1Зяблевая вспашка поперек склона + канава с валом8168130,1700,06Зяблевая вспашка поперек склона - сверху, залужение - внизу8055250,3390,2То же канава с валом757050,0670 Канавы с валом также способствовали сокращению стока с 33 мм до 5-13 мм. Мульчирование приствольных кругов на зяби обеспечило лучшее поглощение талой воды, сокращение стока в среднем составило 8 мм и уменьшение смыва с 3 до 1 т/га. На комбинированных площадках (зябь вверху, залужение внизу) выноса почвы практически не было. Посевы трав (люпина и клевера) способствовали снижению смыва на 0,9-1,5 т/га или на 36-60%.
Канава с валом способствовала также задержанию мелкозёма (табл. 10), смытого с вышележащего склона с зяблевой вспашкой и залуженной полосой. Смыв почвы, рассчитанный по этим данным, составил на зяби 64,3 т/га, а залуженная полоса способствовала снижению смыва до 42,5 т/га.
Таблица 10 - Смыв почвы с различных агрофонов,
учтенный по количеству мелкозема, задержанного канавами (1973-1984 гг.)
ВариантЗадержание мелкозема канавойСмыв почвы
с 1 гам3тм3тЗяблевая вспашка поперек склона + канава с валом (контроль)13,319,344,364,3Зяблевая вспашка поперек склона + залуженная полоса + канава с валом11,717,029,342,5
Нами рассчитана экономическая эффективность предотвращения смыва почвы талыми водами в саду (табл. 11). Предотвращение потерь питательных веществ с одного гектара на зяби вдоль и поперек склона (перекрестная) составили за год на сумму 7591 руб., а при мульчировании приствольных кругов - 6701 руб. Таблица 11 - Экономическая оценка предотвращения смыва почвы талыми водами в саду на склоне
ВариантКоличество лет наблюденийСреднегодовые потери питательных веществ, руб./гаПредотвращенные потери питательных веществ с 1 га, руб.за годза период
наблюденийЗябь поперек склона (контроль)79213--Зябь перекрестная76921759153137Зябь поперек склона (контроль)48390--Зябь поперек склона + мульчирование приствольных кругов45604670126805
7. ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ СМЫТЫХ ПОЧВ
По данным ВНИИЗиЗПЭ в России каждый второй гектар пашни подвержен водной эрозии или может ей подвергнуться. В результате эрозии ежегодно смывается 1,5-1,6 млрд. т. почвы (Ю. И. Майоров, В. М. Солошенко, 1991). По данным Г. П. Сурмача (1976), на слабосмытых почвах по сравнению с несмытыми урожай сельхозкультур снижается в среднем на 10-15%, на среднесмытых - от 10 до 40%, на сильносмытых - от 40 до 60% и на весьма сильносмытых - от 60 до 80%. Поэтому воспроизводство плодородия смытых почв является очень актуальной проблемой. Мы изучили влияние повышенных доз органических и минеральных удобрений на плодородие почв, агрохимические показатели, впитывающую способность почв, сток и эрозию. В таблице 12 и на рисунке 4 приведены данные по влиянию высоких доз удобрений на водопроницаемость почвы.
Таблица 12 - Влияние высоких доз удобрений на водопроницаемость воды в почву
Вариант опытаСкорость просачивания воды, мм/минза 1-й часза 2-й часза 3-й часза 4-й часза 5-й часза 6-й часза 6 часовКонтроль без удобрений0,240,160,120,120,110,100,14N120 P80 K60 (ежегодно)0,410,140,100,090,080,060,15150 т/га навоза (4-й год действия)1,620,480,420,400,330,310,59 В первый час скорость просачивания на варианте с минеральными удобрениями была выше в 1,7 раза, а с навозом в дозе 150 т/га в 6,7 раза. За 6 часов скорость просачивания на варианте с навозом была в 4,2 раза выше. Больше дозы навоза и минеральных удобре-Рис. 4. График скорости просачивания воды в почву:
______ навоз 150 т/га, - - - NPK, ...... контроль
ний способствовали изменению агрохимических свойств смытых почв (табл. 13).
Спустя 3 года после внесения 150 т/га навоза количество гумуса увеличилось с 2,5 до 3,1%, а вместе с минеральными удобрениями - с 2,6 до 3,6%. Содержание фосфора под влиянием навоза и минеральных удобрений увеличилось с 8,7 до 22,8 мг на 100 г почвы. Кислотность почвы мало изменилась.
Таблица 13 - Влияние окультуривания на изменение агрохимических свойств эродированных почв в пахотном слое (0-30 см)
ВариантГумус, %Р2О5 мг на 100 г почвырНсол.исходныечерез 3 годаисходныеЧерез
3 годаисходныеЧерез
3 годаБез удобрений
(контроль)2,42,5 9,6 7,95,15,4N60Р40К30 (ежегодно)2,72,710,2 7,95,15,2N120Р80К60 (ежегодно)2,42,5 9,3 8,85,14,8150 т/га навоза
(3 года действия)2,53,1 8,715,55,16,150 т/га навоза
(3 года действия) N60Р40К30 (ежегодно)2,63,612,022,85,25,8 Сильное влияние высокие дозы удобрений оказали и на урожай сельскохозяйственных культур (табл. 14). Он увеличивался в зависимости от доз удобрений на 18-68%.
Таблица 14 - Влияние высоких доз навоза на урожайность зерновых культур (1981-1984 гг.)
ВариантСредняя урожайность, ц/гаПрибавкац/га%Контроль (без удобрений)21,7--N60Р40 К3029,57,83650 т/га + N60 Р40 К3036,414,76850 т/га навоза25,63,918100 т/га навоза308,338150 т/га навоза34,612,960Р, %3НСР0,5, ц/га3,1 Таким образом, применение высоких доз навоза и минеральных удобрений способствует улучшению водно-физических и агрохимических свойств сильносмытых почв, восстановлению их плодородия и повышению урожая сельскохозяйственных культур.
На основе проведённых теоретических, методических и прикладных исследований разработаны следующие принципы управления эрозионно-гидрологическими процессами в агроландшафтах:
- ландшафтный подход к управлению ЭГП;
- учёт закономерностей формирования поверхностного стока;
- оценка роли природных факторов в формировании стока;
- учет специфики ЭГП в лесомелиорированных ландшафтах;
- оценка роли антропогенных факторов во влиянии их на природные факторы и их взаимодействие;
- подбор приемов, эффективно влияющих на ведущие природные факторы и ЭГП;
- учёт критериев моделей ЭГП для автоматизированного проектирования системы управления ЭГП в агроландшафте.
ВЫВОДЫ
1. Эрозия почв протекает под воздействием природных факторов в результате нерациональной антропогенной деятельности. Система мер защиты почв от эрозии должна строиться на основе знания закономерностей эрозионно-гидрологических процессов под влиянием природных и антропогенных факторов. Анализ многолетних исследований закономерностей формирования поверхностного стока талых вод за 50-летний период, построение теоретических и эмпирических кривых вероятности превышения позволили оценить его уровень разной обеспеченности, создать нормативную базу для гидрологических расчетов, прогнозирования стока, разработки систем противоэрозионных мероприятий для управления эрозионно-гидрологическим процессом. Установлено, что средняя величина стока с зяби составляет 21 мм (коэфф. стока 0,217), а с уплотненной пашни - 29 мм (коэфф. стока 0,3). Показатели стока с зяби 10%-ной вероятности превышения на серых лесных почвах составляют 67 мм, с уплотненной пашни 92 мм.
2. Установлено, что ведущими природными факторами поверхностного стока талых вод являются глубина промерзания, влажность почвы и снегозапасы. Определены уровни этих факторов разной вероятности превышения. Снегозапасы на уровне 10% вероятности превышения составляют 183 мм, влагозапасы в почвы - 203 мм, глубина промерзания 139 см. Воздействуя на эти факторы, можно управлять эрозионно-гидрологическими процессами.
3. Анализ экспериментальных данных по влиянию природных факторов на поверхностный сток позволил с высокой точностью установить множественную корреляционно-регрессионную связь между ними. В результате существенно уточнены уравнения расчета и прогнозирования поверхностного стока талых вод. Они имеют следующий вид: - для расчета стока с зяби Уз = -141 + 0,8Wп + 0,38Wc,
- для уплотненной пашни Уп = -163 + 0,14Wп + 0,34 Wc.
4. Установлены закономерности влияния стокорегулирующих лесополос на природные факторы стока. Наиболее сильное воздействие лесные полосы оказывают на характер снегоотложения и глубину промерзания почвы. Снегозапасы в системе лесополос по сравнению с открытым полем увеличиваются в 2-2,5 раза. Лесополосы способствуют предотвращению промерзания почвы
3-4 года в десятилетие, что обусловливает повышенное водопоглощение и резкое сокращение стока.
5. Наиболее мощным антропогенным фактором воздействия на природные факторы являются контурные стокорегулирующие лесополосы в сочетании с севооборотами, обработкой почвы и гидротехническими сооружениями. При некоторых условиях они обладают синергетическим эффектом за счет их взаимодействия. Дифференцированное размещение в системе лесных полос севооборотов (вверху полевой, внизу почвозащитный); обработки почвы (зяблевой в полевом севообороте, плоскорезной в почвозащитном) обеспечивают высокую впитывающую способность почвы и сокращение стока в 2-2,5 раза. В ряде случаев некоторые элементы противоэрозионного комплекса могут быть заменены другими. Например, на коротких склонах крутизной до 5-7о при применении стокорегулирующих лесополос с канавами и валами можно весь склон интенсивно использовать в зерно-паро-пропашных севооборотах, т. е. исключить дифференциацию севооборотов (полевые на приводораздельном фонде, а почвозащитные на присетевом).
6. Оптимизацию снегоотложения и предотвращение почвы от глубокого промерзания и улучшение водопотребления деревьев обеспечивают стокорегулирующие лесополосы комбинированной конструкции с низкорослым кустарником и продуваемыми в средней части главными породами. Они способствуют накоплению достаточного количества снега в самой лесополосе и равномерное его распределение в поле. Низкорослый кустарник обеспечивает накопление снега 30-50 см, что способствует предотвращению глубокого промерзания почвы и повышенному водопоглощению.
7. Установлено эффективное влияние стокорегулирующих лесополос, крупнополосного размещения сельскохозяйственных культур в межполосном пространстве и обработки почвы на эрозионно-гидрологические процессы. Многолетние исследования показали, что сочетание этих антропогенных факторов обеспечивает предотвращение смыва почвы в системе лесополос.
8. Установлено, что в садах на склонах интенсивно протекают эрозионные процессы. Садозащитные лесные полосы в комплексе с почвозащитными обработками, полосным залужением междурядий и канавами с валами в садах способствуют снижению смыва в 1,5-2 раза. Многолетние травы обладают высокими почвозащитными и почвоулучшающими свойствами. Применение их способствует снижению смыва почвы, обогащению почвы азотом. Экономическая оценка предотвращения смыва почвы противоэрозионными приемами показала высокую эффективность. 9. Повышенные дозы органических и минеральных удобрений обусловливают ускоренное восстановление плодородия, увеличение впитывающей способности и продуктивности сильноэродированных почв. Внесение навоза в дозе 150 т/га способствовало на 3-й год действия увеличению гумуса с 2,6 до 3,6%, урожая с 21,7 до 34,6 ц/га (59,4%), скорости впитывания - с 0,14 до 0,59 м/мин за 6 часов.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ
1. Для повышения мелиоративного эффекта при разработке технологий управления эрозионно-гидрологическим процессом рекомендуется применение дифференцированного размещения лесных полос, севооборотов и обработки почвы.
2. Для оптимизации снегоотложения, предотвращения почвы от глубокого промерзания и повышения водообеспеченности деревьев необходимо применять 2-4-рядные лесные полосы комбинированной конструкции с низкорослым кустарником.
3. С целью предотвращения смыва почв в межполосном пространстве необходимо применять крупнополосное размещение сельскохозяйственных культур в системе стокорегулирующих лесополос: в шлейфовых частях зерновые и пропашные культуры с применением зяблевой обработки почв, а межшлейфовых частях - многолетние травы.
4. С целью защиты почвы от эрозии в садах на склонах следует применять садозащитные лесополосы с канавами-валами и полосным залужением междурядий многолетними травами.
5. Для ускоренного повышения плодородия сильносмытых почв рекомендуется внесение высоких доз (100-150 т/га) навоза и минеральных удобрений в засушливые годы N60Р40К30, во влажные N90Р60К45.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных в ВАК Министерства образования и науки РФ
1. Петелько А. И. Защита почвы от водной эрозии должна быть комплексной // Земледелие. - 2004. - № 5. - С. 12-14.
2. Петелько А. И. Борьба с водной эрозией почв с помощью контурных лесополос // Земледелие. - 2007. - № 1. - С. 8-10.
3. Петелько А. И. Эффективные противоэрозионные мероприятия в Орловской области // Плодородие. - 2007. - № 2(35). - С. 66-67.
4. Петелько А. И. Влияние водной эрозии на химические и физические свойства почв // Агрохимический вестник. - 2007. - № 5. - С. 5-7.
5. Петелько А. И. Влияние окультуривания эродированных почв на урожай // Агрожурнал. - 2008. - № 10-12. - С. 34-35.
6. Петелько А. И. Защита почв от эрозии - задача государственная // Земледелие. - 2008. - № 4. - С. 3-4.
7. Петелько А. И. Многолетний поверхностный сток талых вод с разных угодий за 50 лет // Вестник Воронежского государственного университета. - ВГУ, 2009. - № 2. - С. 35-39.
8. Петелько А. И. Влияние окультуривания на агрохимические показатели // Агрохимический вестник. - 2009. - № 6. - С. 8-9.
9. Петелько А. И., Богачева О.В. Противоэрозионная лугомелиорация - надёжный способ защиты почв на склонах // Земледелие. - 2009. - № 6. - С. 20-22.
10. Петелько А. И. Агрохимические показатели эродированных почв при их окультуривании и урожайность сельскохозяйственных культур // Плодородие. - 2010. - № 2 (53). - С. 23-24.
11. Петелько А. И. Влияние природных факторов на сток талых вод // Земледелие. - 2011. - № 4. - С. 32-34.
Работы, опубликованные в других научных изданиях:
12. Петелько А. И. Правильно закладывайте сад // Садоводство. - 1973. -№ 6. - С. 36.
13. Петелько А. И. Влияние многолетнего кормового люпина на сток осадков и смыв почвы в садах // Защита почв от эрозии: науч.-техн. бюл. - Курск, 1974. - Вып. 4. - С. 40-41.
14. Петелько А. И. Весенний сток талых вод в саду на склоне при разных агрофонах // Землепользование, землеустройство, охрана почв. - 1976. - № 11. - Депон. ВНИИТЭИСХ. - 1976. - № 37-36. - 13 с.
15. Сурмач Г. П., Петелько А. И., Куницкий Е. И. Сток талых вод и борьба с эрозией // Садоводство. - 1978. - № 4. - С 2.
16. Петелько А. И. Разработка противоэрозионных мероприятий в садах на смытых серых лесных почвах // Бюл. ВНИАЛМИ. - Волгоград, 1978. - Вып. 2(27). - С. 65-67.
17. Петелько А. И. Противоэрозионная эффективность простейших гидротехнических сооружений в садах на склонах // Защита почв от эрозии: науч.-техн. бюл. - Курск, 1978. - Вып. 4(19). - 4 с.
18. Петелько А. И. Рекомендации по защите почв от водной эрозии на склонах в садах Орловской области. - Орел, 1978. - 8 с.
19. Петелько А. И. Защита почвы от водной эрозии в садах // Вестн. с.-х. науки. - 1979. - № 7. - С. 80-85.
20. Петелько А. И. Влияние некоторых приёмов зяблевой обработки серых лесных почв в садах на формирование стока и смыва // Науч.-техн. бюл. по проблеме защиты почв от эрозии. - Курск, 1979. - Вып. 4 (19). - С. 45-48.
21. Петелько А. И. Изучение противоэрозионных мероприятий в садах на склонах Орловской области // Вопросы интенсификации земледелия Нечерноземья: межвуз. тематический сб.. науч. тр. - 1979. - Вып. 2. - 12 с.
22. Петелько А. И. Противоэрозионная эффективность буферных посевов трав и простейших технических сооружений в садах на склонах // Бюл. ВНИАЛМИ, 1980. - Вып. 3(34). - С. 12-13.
23. Петелько А. И. Противоэрозионные посевы многолетних трав // Садоводство. - 1981. - № 4-5. - С. 1.
24. Борец В. П., Зыков И. Г., Петелько А. И., Коблев Ю. Н. и др. Методические рекомендации по защите почв от водной эрозии и рациональному использованию эродированных земель в Центральном районе Нечерноземной зоны РСФСР. - Волгоград, 1981. - 51 с.
25. Петелько А. И. Влияние залужения с различными агрофонами на показатели весеннего стока и эрозии в саду // Научн.-техн. бюл. ВНИИЗПЭ. - Курск, 1981. - Вып. 4(3). - С. 7.
26. Петелько А. И. Почвозащитные мероприятия в садах на склонах Орловской области // Природа Орловского края. - Орёл, 1983. - С. 99-102.
27. Петелько А. И., Петелько Н. Е. Эффективность повышенных доз минеральных удобрений на смытых серых лесных почвах Орловской области // Бюл. ВИУА. - М., 1984. - 3 с.
28. Петелько А. И., Петелько Н. Е. Применение удобрений на эродированных почвах // Материал в помощь лектору. - Орёл, 1985. - 21 с.
29. Петелько А. И. Методические рекомендации по почвозащитным мероприятиям в садах на склонах Орловской области. - Орел, 1986. - 10 с.
30. Барабанов А. Т., Петелько А. И. Эффективность агролесомелиоративного противоэрозионного комплекса с контурной организацией территории на серых лесных почвах ЦРНЗ // Противоэрозионный комплекс Нечерноземья. - Волгоград, 1987. - Вып. 3(52). - С. 17-19.
31. Петелько А. И., Петелько Н. Е. Влияние повышенных доз органических и минеральных удобрений на изменение агрохимических показателей эродированных серых лесных почв. // Бюл. ВНИАЛМИ. - Волгоград, 1987. - Вып. 3(52). - С. 40-43.
32. Петелько А. И., Петелько Н. Е. Эффективность удобрений на смытых почвах //Земледелие. - 1987. - № 10. - С. 42-43.
33. Барабанов А. Т., Петелько А. И., Антонов В. И. Взаимодействие антропогенных факторов, их влияние на эрозионно-гидрологические процессы и урожай при контурной организации территории // Сб. науч. тр. - Волгоград, 1988. - Вып. 1(93). - С. 19-30.
34. Петелько Н. Е., Петелько А. И. Целесообразность применения удобрений на эродированных почвах и их влияние на урожайность и качество зерна // Науч.-техн. бюл. ВНИИЗПЭ. - Курск, 1990. - Вып. 2(65). - С. 7.
35. Барабанов А. Т., Петелько А. И., Иванова В. А. Многофакторный анализ эффективности противоэрозионного комплекса в Нечерноземье при контурной организации территории // Лесомелиорация Центрального Нечерноземья. - Волгоград. 1991. - Вып. (104). - С. 75-82.
36. Коломейченко В. В., Петелько А. И., Крупчатников А. И. Защита почв от эрозии на Среднерусской возвышенности. - Орёл, 1991. - 54 с.
37. Исаев А. И., Борец В. П., Петелько А. И. Рекомендации по введению севооборотов при различных формах хозяйствования. - Орёл, 1996. - 35 с.
38. Барабанов А. Т., Петелько А. И., Иванова В. А. Анализ влияния природных факторов и эрозионно-гидрологического процесса // Фитомелиорация Нечерноземья: сб. науч. тр. ВНИАЛМИ. - Волгоград, 1996. - Вып. 1(107). - С. 56-71.
39. Петелько А. И. Ускоренное окультуривание эродированных почв. Корни и крона Шатиловского эксперимента. - Орёл, 1996. - С. 303-312.
40. Петелько А. И. Изучение влажности почвы в саду на склоне // Проблемы ландшафтного земледелия: доклады науч.-практ. конф. - Курск, 1997. - 14 с.
41. Петелько А. И. Охрана почв Нечерноземной зоны // Вода: экология и технология: материалы 111 междунар. конгресса. - "Экватэк - 98". - 1998. - С. 78.
42. Петелько А. И. Испытание и оценка противоэрозионных приемов в Центральной части Нечерноземья. Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных районах России // Докл. всерос. конф. - Волгоград, 1998. - 1 с.
43. Петелько А. И., Новиков Н. Е. Предложения по защите почв от водной эрозии в Центральных районах Нечерноземья. - Орёл, 1999. - 31 с.
44. Кочетов И. С., Барабанов А. Т., Гаршинёв Е. А., Петелько А. И. и др. Агролесомелиоративное адаптивно-ландшафтное обустройство водосборов. - Волгоград, 1999. - 84 с.
45. Коломейченко В. В., Петелько А. И., Крупчатников А. И. Рациональное использование склоновых земель. - Орёл, 2000. - 286 с.
46. Новиков Н. Е., Петелько А. И., Селиверстов Л. П. Противоэрозионный оазис в южном Нечерноземье. - Орёл, 2000. - 141 с.
47. Исаев А. П., Злобин Е. Ф., Петелько А. И. и др. Рекомендации по внедрению севооборотов при различных формах хозяйствования // Человек и экология. - Орёл, 2000. - 19 с.
48. Петелько А. И., Коломейченко В. В. Противоэрозионная мелиорация // Агролесомелиорация: проблемы, пути их решения. - Волгоград, 2001. - С. 137.
49. Петелько А. И., Петелько Н. Е. Повышение плодородия смытых почв при ландшафтном землепользовании // Земледелие в XXI веке. Проблемы и пути их решения: материалы науч.-практ. конф. ВНИИЗПЭ. - Курск, 2001. - 4 с.
50. Петелько А. И. Повышение плодородия эродированных земель в Орловской области // Системы воспроизводства плодородия почв в ландшафтном земледелии: Материалы Всерос. науч. -практ. конф. - Белгород, 2001. - С. 1.
51. Петелько А. И. Противоэрозионная система земледелия в Орловской области // Экологический вестник села. 7-й выпуск. - Орел: Изд. Орёл ГАУ, 2001. - С. 87-91.
52. Коломейченко В. В., Савкин В. И., Тимашов И. А., Жуковин Н. И., Петелько А. И., Коломейченко А. С. Современные подходы к защите почв от эрозии. - Орёл, 2003. - 29 с.
53. Петелько А. И. Противоэрозионная роль защитных лесных насаждений в Нечерноземье // Кулундинская степь: прошлое, настоящее, будущее. - Барнаул, 2003. - С. 9.
54. Маркелов М. В., Беляев В. Р., Петелько А. И. Влияние лесомелиоративных мероприятий на перераспределение наносов на распахиваемых склонах // Девятнадцатое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эродированных, русловых и устьевых процессов: Доклады и краткое сообщение. - Белгород, 2004. - 236 с.
55. Петелько А. И. Противоэрозионная роль насаждений // Агроэкологическая оптимизация земледелия. - Курск, 2004. - С. 369-374.
56. Петелько А. И. Водоудерживающие агротехнические приемы // Агроэкологическая оптимизация земледелия. - Курск, 2004. - С. 380-384.
57. Петелько А. И., Новиков Н. Е., Коломейченко В. В. Почвозащитные лесные насаждения // Состояние и перспективы развития земледелия, агролесомелиорации и экономики землепользования в АПК УЧЗ: Материалы региональной конференции. - Каменная степь. - Санкт-Петербург, 2004. - С. 78-80.
58. Барабанов А. Т., Петелько А. И., Кочкарь М. М., Богачева О. В. Оценка стока талых вод на серых лесных почвах юга Нечерноземья // Актуальные инновационные разработки по оптимизации агроландшафтов в условиях рыночных отношений: Сб. науч. тр. НВ НИИСХ. - Волгоград, 2004. - С. 44-47.
59. Беляев В. Р., Голосов В. Н., Кузнецова Ю. С., Маркелов М. В., Петелько А. И. Оценка влияния агролесомелиоративных мероприятий на снижение темпов эрозии и восстановление плодородия почв // Повышение плодородия почв и стабильность сельскохозяйственного производства: материалы межд. науч.-практ. конф. - Минск, 2005. - Вып. 1(34). - С. 341-344.
60. Петелько А. И., Голосов В. Н., Беляев В. Р., Маркелов М. В. Оценка эффективности использования лесомелиоративных приемов набором независимых методов // Ресурсосберегающие технологии земледелия: сб. докл. междунар. науч.-практ. конф. посвященной 35-летию Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии и международной школы молодых ученых и специалистов "Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства" 15-18 сентября 2005 г. - Курск, 2005 г. - С. 423-426.
61. Петелько А. И., Коломейченко В. В., Лякишев А. И. Особенности снегоотложения, промерзания и оттаивания почвы // Ресурсосберегающие технологии земледелия // Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства: сб. докл. междунар. науч.-прак. конф., посвященной 35-летию Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии и международной школы молодых ученых и специалистов, 15-18 сентября 2005 г. - Курск, 2005 г. - С. 426-428.
62. Маркелов М. В., Беляев В. Р., Голосов В. Н., Петелько А. И. Оценка почвозащитной эффективности агролесомелиоративных мероприятий // Двадцатое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. - Ульяновск, 2005 г. - С. 219-221.
63. Барабанов А. Т., Петелько А. И., Левшин А. О. Влияние стокорегулирующих лесополос на снегоотложение. В кн. Природопользование в аграрных регионах России. - М., 2006. - С. 86-89.
64. Петелько А. И., Барабанов А. Т., Богачёва О. В. Влияние природных факторов на эрозионно-гидрологические показатели // Инновационно-техноло-гические основы развития земледелия: сб. докл. Всерос. науч.-практ. конф. ВНИЗ и ЗПЭ. - Курск, 2006 г. - С. 506-511.
65. Петелько А. И. Противоэрозионный комплекс в Орловской области // Материалы II междунар. науч. конф. - Белгород, 2006. - С. 115-117.
66. Петелько А. И. Влияние контурных лесополос на природные факторы. Актуальные проблемы развития современного сельскохозяйственного производства: Всерос. науч.-практ. конф., посвященная 110-летию Шатиловской СХОС (Орёл, 10-13 июля 2006 г.) - Орёл: ОрёлГАУ, 2006. - С. 289-298.
67. Беляев В. Р., Маркелов М. В., Кузнецова Ю. С., Голосов В. Н., Иванова Н. Н., Петелько А. И. Определение эффективности долговременного применения противоэрозионных мероприятий комплексом независимых методов // Двадцать первое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (г. Чебоксары, 10-13 окт. 2006 г.): Докл. и краткие сообщения. - Чебоксары, 2006. - С. 66-68.
68. Петелько А. И., Голосов В. Н., Беляев В. Р. Противоэрозионный комплекс. - М., 2007. - С. 311-317.
69. Петелько А. И. Влияние удобрений на урожайность и качество зерна // Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии: сб. докл. Всерос. науч.-практ. конф. ВНИИЗиЗПЭ - Курск, 2007. - С. 245-250.
70. Барабанов А. Т., Петелько А. И., Левшин А. О., Богачёва О. В. Влияние стокорегулирующих лесополос разных конструкций на снегоотложение и промерзание серых лесных почв в Орловской области // Роль и место агролесомелиорации в современном обществе: сб. материалов междунар. науч.-прак. конф., посвящённой 75-летию ВНИАЛМИ. - Волгоград, 2007. - С. 41-46.
71. Петелько А. И. Влияние контурных лесных полос с простейшими гидротехническими сооружениями на показатели весеннего стока. - Абакан. - 2008. - С. 65-71.
72. Петелько А. И. Защита почв от водной эрозии в адаптивно-ландшафтном земледелии. - Курск. ВНИИЗиЗПЭ. - 2008. - С. 578-582.
73. Петелько А. И. Противоэрозионные мероприятия при контурном земледелии. - Курск. ВНИИЗиЗПЭ. - 2008. - 8 с.
74. Петелько А. И. Противоэрозионная мелиорация // Мелиоративная наука на юге Средней Сибири: прошлое, настоящее, будущее. - Абакан, 2008. - С. 71.
75. Петелько А. И. Защитные лесные насаждения в Орловской области: материалы междунар. науч.-практ. конф.. - Волгоград, ВНИАЛМИ, 2008. - С. 79-81.
76. Петелько А. И. Агрохимические свойства смытых серых лесных почв // Агрохимические свойства почв и приёмы их регулирования. IV Сибирские агрохимические Прянишниковые чтения: материалы междунар. научн.-практ. конф. (Иркутск, 16-21 июля 2007г.) Россельхозакадемия. Сиб. отд.. - Новосибирск, 2009. С. 160-168.
77. Коломейченко В. В., Петелько А. И., Митина Е. В. Мелиоративная роль многолетних трав на склоновых землях Среднерусской возвышенности. // Кормопроизводство в условиях XXI века: проблемы и пути их решения: материалы междунар. науч.-практ. конф. (сборник). - Орёл: ГАУ, 2009. - С. 104-106.
78. Коломейченко В. В., Петелько А. И. Эффективность почвозащитных севооборотов. Роль новых направлений селекции в повышении эффективности растениеводства: материалы всерос. науч.-практ. конф. - Орёл: ОрёлГАУ, 2009. - С. 222-228.
79. Петелько А. И., Богачёва О. В. Влияние агрофона на сток талых вод // Двадцать четвёртое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. Международный научно-координационный совет. Доклады и сообщения. - Барнаул, 2009. - С. 166-169.
80. Петелько А. И. Весенний сток с различных агрофонов // Эрозия почв: проблемы и пути повышения эффективности растениеводства: материалы междунар. науч.-практ. конф. - Ульяновск, 2009. - С. 105-108.
81. Барабанов А. Т., Гаршинёв Е. А., Зыков И. Г., Панов В. И., Петелько А. И. и др. Технология агроприродопользования на склоновых землях. - Волгоград, 2010 - 87 с.
82. Петелько А. И., Богачёва О. В. Влияние природных факторов на сток талых вод в Центральном Нечерноземье // Вестник ОрёлГАУ, 2010. - 2010. - № 2(10). - С. 65-67.
83. Петелько А. И. Защита почв от водной эрозии в адаптивно-ландшафтном земледелии // Освоение адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: материалы всерос. науч.-практ. конф. К 100-летию Ульяновского НИИСХ, 6-8 июля 2010 г. - Ульяновск, 2010. - С. 99-103.
84. Петелько А. И. Влияние природных факторов на ЭГП в системе контурных лесных полос // сб. докл. всерос. науч.-практ. конф. ГНУ ВНИИЗиЗПЭ, 14-16 сент. 2010 г. - Курск, 2010. - С. 242-243.
85. Петелько А. И. Влияние контурных стокорегулирующих лесных полос на природные факторы и показатели стока талых вод // Защитное лесоразведение в Российской Федерации: материалы междунар. науч.-практ. конф., посвященной 80-летию Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2011. - С. 243-250.
2
Документ
Категория
Сельскохозяйственные науки
Просмотров
130
Размер файла
900 Кб
Теги
Докторская
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа