Россия
в последние годы проблема почвенного плодородия является одной из актуальных задач. Для решения этих задач нами были проведены исследования в многофакторном длительном опыте по изучению процессов эрозии в 1990-2022 гг. Опыт расположен на склоне балки Большой Лог, Ростовской области. Было выявлено, что контурно-полосная организация территории склона крутизной 3,5-4° и почвозащитная обработка позволили сократить сток и смыв почвы до безопасных пределов. Использование в севообороте многолетних трав повышает эрозионную устойчивость полей.
сток, смыв, севообороты, обработка почвы
Проблема почвенного плодородия возникла не сегодня и не вчера, вместе со сложными процессами освоения земель. Особенно возросла нагрузка на почву в последние десятилетия с внедрением интенсивных систем земледелия, создания новых сортов, увеличением урожайности сельскохозяйственных культур и в результате усиливающимися с каждым годом процессами деградации [1]. Наибольшие потери гумуса имеют место, впервые годы после распашки целины [2]. В начале его потери при низких урожаях культур составили 0,01 абс. % в год, с внедрением машинных технологий в 30-60 гг. – увеличились до 0,03 %, в 80-90-е годы – до 0,04-0,05%. В настоящее время систематические потери гумуса приводят к развитию процессов эрозии и снижению содержания его в пахотном слое обыкновенных черноземов с 4,2-4,7% до 1,3-2,7% [3]. Для предотвращения развития процессов эрозии разработан ряд мер направленных сохранение плодородия. Одним из правил почвозащитного земледелия это проведение всех агротехнических работ на склоне в направлении по горизонталям. Посев культур в полосах, чередующихся эрозионноустойчивых с не устойчивыми к эрозии культурами. Создание на границе полос валов и кулис, препятствующих стоку и смыву. Также велика роль противоэрозионной системы обработки почвы, значительно усиленной сочетанием ее с другими организационными и агротехническими мероприятиями и, прежде всего, с ландшафтной организацией территории и контурно-полосным размещением сельскохозяйственных культур [4]. Цель данной работы заключается в оценке процессов эрозии склоновых земель и выявлении наиболее эффективных способов ее предотвращения.
Исследования были проведены в многофакторном длительном опыте, который расположен на склоне балки Большой Лог, Аксайского района Ростовской области в 1990-2022 гг. Опыт был заложен в 1986 году в системе контурно-ландшафтной организации территории склона крутизной до 3,5-4°, с комплексом гидротехнических приемов и простейших сооружений. Исследовали две системы основной обработки почвы: чизельная обработка и отвальная вспашка, в трех пятипольных севооборотах с разным соотношением чистого пара и многолетних трав. Севооборот «А»: 20% чистый пар, 60% колосовых, 20% пропашных и 0% многолетних трав. Севооборот «Б»: 0% чистый пар, 60% колосовых и зернобобовых, 20% пропашных и 20% многолетних трав. Севооборот «В»: 0% чистый пар, 40% колосовых, 20% пропашных и 40% многолетних трав. Определение смыва и размыва почвы проводили измерением объема водороин по методу В.Н. Дьякова [5]. Математическую обработку полученных результатов проводили с использованием Microsoft Excel и программы Statistica 13.3 [6].
Длительные опыты позволяют вести наблюдения в динамике за несколькими показателями одновременно. Сток талой воды в первую очередь определяется запасом воды в снеге и интенсивностью снеготаяния. Вне изучаемых севооборотов на склоне той же крутизны не имеющих почвозащитного комплекса сток талой и ливневой воды составил в среднем 34,4 мм. Процессы эрозии, были проявлены не каждый год, а только в 22-х годах наблюдений из 32 лет, что составило 71 %.
Для изучения эрозионной устойчивости склонов за контрольный вариант был взят полевой севооборот «А», в структуру посевных площадей которого входило 20 % чистого пара. Эрозионная устойчивость других севооборотов была сопоставлена с севооборотом «А». За период исследований наибольший сток зарегистрирован в севообороте «А» с 20% чистого пара и без многолетних трав 22,7±1,7 мм (p<0,05). Самый низкий (9,5±1,0 мм; (p<0,05)) в севообороте «В» – без чистого пара и с 40 % многолетних трав в структуре посевов. В севообороте «В» с 40 % многолетних трав в структуре посевов отмечена наибольшая эрозионная устойчивость – сток был на 56,3% (p<0,05) меньше, чем в севообороте без многолетних трав. Севооборот «Б» с 20 % многолетних трав занимал промежуточное положение, в нем сток составлял 13,3±1,3 мм, что на 33,9 % ниже, чем в севообороте с 20 % чистого пара и больше на 25,6 %, чем в севообороте с 40% многолетних трав в структуре посевов (рисунок 1).
Рисунок 1. – Сток талой и ливневой воды на эрозионно-опасном склоне в зависимости от конструкции севооборота и агротехнологии возделывания сельскохозяйственных культур.
Способы обработки почвы имеют различную способность к сдерживанию процессов эрозии, вызванных стоком талых и ливневых вод. Применение почвозащитной обработки почвы (чизельной) сокращало сток воды на 23,9 % (p<0,05), меньше чем на отвальной обработке в севообороте «А». Введение в севооборот многолетних трав от 20 % до 40 % и применение чизельной обработки почвы сократило сток талых и ливневых вод на 21,0-21,5 %.
Используя показатель коэффициента стока можно оценить долю осадков, израсходованную на образование стока талых вод. Коэффициент стока – это отношение объема поверхностного стока на склоне ко всей сумме осадков в период весеннего снеготаяния. Для Ростовской области интенсивное снеготаяние наступает в конце февраля или начале марта месяца, когда температура воздуха имеет положительные значения. Наибольший коэффициент стока отмечен в севообороте «А» с 20 % чистого пара (0,25-0,32), по мере увеличения доли многолетних трав от 20 % до 40 % этот показатель снижался до 0,18-0,11. Коэффициент стока при использовании чизельной обработки почвы в севооборотах уменьшился, с увеличением доли многолетних трав от 0 % в севообороте «А» до 40 % в севообороте «В» – на 22,3 %; 19,2 % и 19,5 % по сравнению с отвальной обработкой почвы.
Одним из признаков деградации склоновых земель является смыв почвы. В среднем количество смытой почвы на полях, не имеющих почвозащитного комплекса, составило 18,5 т/га, максимальное количество превышало 42,0 т/га. Предельно допустимые потери почвы для Ростовской области составляют 3,0-3,5 т/га в год – это то количество почвы, которое может образоваться в течение года в естественных ценозах. Полуэктов Е.В. (1984) сравнивал мощность гумусового горизонта погребной почвы и современной, в результате было определено, что почвенный профиль ежегодно увеличивался на 0,28 мм, что соответствует 3,5 т/га почвы. Допустимая норма позволяет наиболее объективно оценить эффективность любого приема, направленного на борьбу с эрозией. Применяемый противоэрозионный комплекс или прием будет наиболее эффективным, при котором потери почвы от его применения не будут превышать указанную величину [7].
Наибольшее количество смытой почвы было отмечено в севообороте с 20 % чистого пара, и составляло в среднем 5,8 т/га. Севооборот с 20 % многолетних трав занимал промежуточное положение. В этом севообороте смыв почвы составлял 3,8 т/га, то есть количество смытой почвы составило 35,5 %. По мере увеличения доли многолетних трав до 40 % количество смытой почвы уменьшилось более чем в два раза до 2,8 т/га, и соответственно уменьшение смыва достигало 52,5% (севооборот «В») (рисунок 2).
Сравнение двух севооборотов с различной долей многолетних трав в структуре посевов (20 % и 40 %) показало преимущества последнего. В севообороте «В» количество смытой почвы было на 29,9 % (p<0,05) меньше, чем в севообороте «Б» с 20 % многолетних трав.
В севообороте «А» смыв почвы почти вдвое (39,6-48,3 %) превышает предельно допустимые потери почвы (3,0-3,5 т/га). В годы с наименьшим проявлением эрозионных процессов 40 % поле многолетних трав полностью способно защитить севооборот от смыва почвы. В отдельные годы наблюдения смыв почвы в этом севообороте был на 7,1-20,4 % больше предельно допустимых потерь почвы. Увеличение доли многолетних трав до 40 % в структуре севооборота позволяет сократить смыв почвы до значений (2,8 т/га) не превышающих предельно допустимые потери.
В ландшафтном земледелии одним из значимых показателей характеристики севооборотов является коэффициент подверженности эрозионным процессам. Он вычисляется через отношение фактических потерь почвы при эрозии к допустимым в данных условиях (при контурно-полосной организации территории и применении противоэрозионного технологического комплекса они приняты 0,7-1,0 т/га).
Рисунок 2 – Смыв почвы в зависимости от конструкции севооборота и агротехнологии возделывания сельскохозяйственных культур.
Коэффициент подверженности эрозионным процессам средний за годы наблюдения, когда водная эрозия имела место: в севообороте «А» составлял 1,7-1,9, в севообороте «Б» − 1,1-1,3 и в севообороте «В» − 0,8-0,9. С увеличением доли многолетних трав до 40 % коэффициент подверженности эрозионным процессам уменьшился в 2 раза.
Применение чизельной обработки почвы имело тенденцию уменьшения смыва почвы: в севообороте «А» с 5,8 т/га до 5,0 т/га (13,8 %); в севообороте «Б» c 3,8 т/га до 2,9 т/га (23,7 %); а в севообороте «В» – 2,8 т/га до 2,1 т/га (25,0 %) по сравнению с отвальной обработкой почвы (p<0,05).
Если эрозионную устойчивость севооборота «В» (с 40% многолетних трав и без чистого пара) принять за 100%, то устойчивость севооборота «Б» с 20 % многолетних трав составит 35,7-38,0 %, а севооборота «А» (с 20% чистого пара и без многолетних трав) – только 7,1-10,5% с большими значениями по отвальной обработке почвы.
Таким образом, контурно-полосная организация территории склона крутизной 3,5- 4° и чередование в полосах устойчивых и неустойчивых к эрозии культур позволили сократить сток на 34,0-71,2 %, смыв почвы на 72,8-88,5 %, с большими значениями в севообороте с 40 % многолетних трав. Применение почвозащитной обработки почвы (чизельной) с сохранением на поверхности стерни сокращает сток талых и ливневых вод на 20,0-23,9 %, а смыв почвы на 13,0-20,6 %, по сравнению отвальной обработкой почвы.
В результате проведенной работы установлены положительные результаты следующих элементов противоэрозионных комплексов:
- полосное размещение культур с направлением линий, приближенным к горизонталям местности;
- применение противоэрозионных способов обработки почвы, направленных на разрушение плужной подошвы, предотвращение водной эрозии, улучшение водно-физических свойств почвы;
- использование в севообороте предшественников для сельскохозяйственных культур (многолетние травы), повышающих эрозионную устойчивость поля.
1. Масютенко Н.П., Кузнецов А.В., Масютенко М.Н., Панкова Т.И., Припутнева М.А. Влияние агробиотехнологий на запасы и состав органического вещества чернозема типичного слабоэродированного // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 10. С. 45-50. DOI: https://doi.org/10.53859/02352451_2021_35_10_45; EDN: https://elibrary.ru/HHNMDL
2. Ачканов А.Я., Василько В.П., Тишков Н.М. [и др.]. Мониторинг гумусного состояния почв // Агроэкологический мониторинг в земледелии Краснодарского края. Краснодар, 2002. С. 23-29. EDN: https://elibrary.ru/YXLSEG
3. Тарасов С.А., Зарудная Т.Я., Подлесных И.В. Оценка влияния противоэрозионных комплексов на урожайность сельскохозяйственных культур, возделываемых на склонах // Международный сельскохозяйственный журнал. 2021. № 4 (382). С. 59-63. DOI: https://doi.org/10.24412/2587-6740-2021-4-59-63; EDN: https://elibrary.ru/QRVTDD
4. Сухановский Ю.П., Прущик А.В., Рубаник Ю.О. Прогноз эрозии почвы для полевого эксперимента по контурно-мелиоративному земледелию // Достижения науки и техники АПК. 2023. Т. 37. № 8. С. 19-23. DOI: https://doi.org/10.53859/02352451_2023_37_8_19; EDN: https://elibrary.ru/HDJBFZ
5. Дьяков В. Н. Совершенствование метода учета смыва почв по водороинам // Почвоведение. 1984. № 3. С. 146 - 148.
6. StatSoft, Inc. STATISTICA (Data Analysis Software System), Version 13. 2020. Available online: https://web.archive.org/web/20131213145004/http://statsoft.ru/ (дата обращения 1 августа 2023 г.).
7. Полуэктов Е.В. Эрозия почв на Дону и меры борьбы с ней. Ростов-на-Дону: Донской зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, 1984. 160 с. EDN: https://elibrary.ru/SYVUOR
