Содержание к диссертации
Введение
Глава 2. Программа и методика, характеристика объектов исследований 33
Глава 3. Влияние полезащитных лесных полос разной системности на микроклимат и снегоотложение 61
3.1 Скорость ветра 62
3.2 Турбулентный обмен воздушных масс 70
3.3 Температура воздуха 71
3.4 Влажность воздуха 74
3.5 Испаряемость 76
3.6 Тепловой баланс деятельной поверхности 83
3.7 Снегоотложение 95
3.8 Влажность почвы 104
3.9 Температура почвы 107
3.10 Взаимосвязь элементов микроклимата 108
Глава 4; Влияние системности насаждений на продуктивность межполосных полей 113
4.1. Сохранность посевов озимой пшеницы после перезимовки 113
4.2 Структура и качество урожая 115
4.3 Сельскохозяйственная продуктивность межполосных полей 120
4.4 Зависимость урожайности зерновых культур от обеспеченности растений влагой 123
Глава 5. Агроэкономическая эффективность лесных полос разной системности 128
Выводы и предложения производству 132
Литература 137
Приложение 161
- Программа и методика, характеристика объектов исследований
- Турбулентный обмен воздушных масс
- Сельскохозяйственная продуктивность межполосных полей
- Агроэкономическая эффективность лесных полос разной системности
Введение к работе
Одним из основных условий дальнейшего подъема сельского хозяйства является повышение плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур»
Важное место в производстве товарного зерна отводится степным обширным районам страны. Однако они часто подвергаются губительному действию засухи, суховеев и пыльных бурь.
Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года предусматривается увеличить среднегодовое производство зерна в одиннадцатой пятилетке до 238-243 млн. тонн и в двенадцатой пятилетке -50- 255 млн. тонн. В продовольственной программе подчеркивается, что ускоренное и устойчивое наращиваниё ; производства зерна является ключевой проблемой сельского хозяйства. При сохранении стабильности посевных площадей зерновых культур основным средством наращивания производства зерна должно -быть повсеместное повышение урожайности с.-х. культур. За десятилетие необходимо поднять урожайность зерновых культур на 6-7 центнеров и довести ее к 1990 году до 21-22 центнеров с гектара.
Исследованиями в различных районах страны установлено, что одним из важнейших средств повышения урожайности сельскохозяйственных культур являются полезащитные лесные полосы, особенно их системы, которые, защищая сельхозкультуры от неблагоприятных погодных условий, повышают их урожайность»
Повышение урожайности сельскохозяйственных культур под влиянием полезащитных лесных полос зависит от правильного их размещения на сельскохозяйственной территории, расстояния между основными и вспомогательными лесополосами, которые формируют признаки системности у групп полос. Рекомендуемые в инструктивных указаг-ниях расстояния между лесными полосами, по данным многочисленных исследовании, не являются оптимальными, обеспечивающими наибольшую мелиоративную, агрономическую и экономическую эффективность.
Имеющиеся многочисленные данные о мелиоративной и агрономической роли полезащитных лесных полос в основном характеризуют отдельно стоящие насаждения, влияние их совокупностей разной системности изучено крайне слабо.
Настоящей работой преследовалась цель путем проведения комплексных исследований изучить мелиоративную и агрономическую эффективность полезащитных лесных полос разной системности и дать агро-экономическое обоснование оптимальных расстояний меаду основными насаждениями на черноземах Среднего Поволжья
Программа и методика, характеристика объектов исследований
Для проведения комплексных исследований было выбрано три хс зяйства: Тимашевский опорный пункт, Поволжская АГЛОС и совхоз "С радненский" Кинель-Черкасского района Куйбышевской области, имев щих полноценные полезащитные лесные полосы с разной системностью При выборе этих объектов учитывалось наличие сходства климатических и геоморфологических условий, почвенного покрова, защитной высоте и конструкции лесных полос. Ажурность лесных полос определялась по наличию просветов в их продольном профиле. Для этого участки лесных полос на пробных площадях фотографировались и на полученных отпечатках определялась площадь просветов. Отношение площади просветов к общей площади профиля сфотографированного участка лесной полосы принималось за показатель ажурности, Бетропроницаемость лесных полос определялась путем анемомет-рической съемки по профилю их и на соответствуїшщх высотах в открь том поле. Анемометры размещались против нижнего просвета и на высотах соответствущих 1/4, 1/2 и 2/3 протяженности крон господствующей породы, Повторность установки приборов 3- кратная с интервалом 5 м. Поросль в лесных полосах, появившаяся после рубок ухода, ежегодно вырубалась или уничтожалась гербицидами. Использовалась ами ная соль 2,4 Д в дозе 1,5 кг/га действущего вещества. 2, Наблюдения за основными элементами микроклимата Наблюдения за скоростью ветра, снегоотложением, влажностью и температурой воздуха, испаряемостью, влажностью и температурой почвы проводились по методике ВНИАЛМИ [l40j При изучении турбулентного обмена и составляющих теплового баланса руководствовались методическими указаниями Главной Геофизической обсерватории[159]. 3, Учет сохранности озимых культур Использовалась методика ВНШШ [l40J. 4. Определение структуры урожая с.-х. культур Использовалась методика ВШШШИ [l40j 5.
Определение сельскохозяйственной продуктивности облесенных полей Использовалась типовая методика ВШШШ[і88] 6» Расчет агроэкономической эффективности защитных лесонасаждений Для расчетов агроэкономической эффективности использовались данные о протяженности и площади лесных полос, окаймляющих межполосные поля, их размерах, валовом сборе урожая, зональных сдаточных ценах на сельскохозяйственную продукцию, затратах на уборку, переработку, транспортировку и накладные расходы на дополнительную продукцию, нормах амортизации на лесонасаждения Протяженность и площадь лесных полос определялись измерение их длины и ширины, включая разрывы для прохода сельскохозяйствен ных машин и орудий. Поскольку к межполосному полю относится толь ко половина окаймляющих его лесных полос, то полученные величинь делились на 2. Порядок расчетов был следующий: где А- урожайность на межполосном поле;
В - площадь лесных полос, приходящаяся на 100 га посева; С- валовый урожай на 100 га посева с учетом площади лесные полос; Д- урожайность на межполосном поле с учетом площади лесные полос; Е- урожайность в открытом поле; 3- дополнительный сбор урожая на межполосном поле в расчете на 100 га посева. Стоимость чистого прироста сельскохозяйственной продукции, поставляемой государству, устанавливалась путем умножения дополнительного сбора урожая на сдаточную цену» Затраты на уборку, обработку и транспортировку дополнительной продукции расчитывались по технологическим картам. Накладные расходы приншлались по данным производственно-финансового плана хозяйства. Прибыль от влияния лесных полос определялась путем вычета из стоимости дополнительной продукции затрат на ее производство.
Турбулентный обмен воздушных масс
Поскольку турбулентный обмен в приземном слое воздуха тесно связан с температурной стратификацией и скоростью воздушного потока, лесные полосы оказывают существенное влияние на этот один из ведущих элементов микроклимата. Об этом свидетельствуют результаты наших наблюдений, полученные методом теплового баланса, Так, среди лесных полос высокой и повышенной системности турбулентный обмен на межполосных полях с посевами зерновых культур в фазе тру кования и колошения при высоте растений 60-80 см / = 2,5/, при подходе ветра к насаждениям под углом 20-30, 30-60 и 80-90 сокра щается соответственно на 21 и 9$, 32 и 26$, 61 и 38$.
Среди лесных полос высокой системности по всей ширине межполосного поля отмечается значительное снижение турбулентного обме при любых углах подхода ветра к насаждениям. Среди лесных полос повышенной системности лишь при подходе ветра к лесным полосам под углом 20-30 в середине межполосного поля турбулентный обмен равен контрольной величине, и в этом случае под защитой лесонаса? дений находится только 70$ его площади. При других направлениях ветра по всей площади межполосного поля турбулентный обмен мены» чем на открытом поле / табл. 3.7 , рис. 3.2./» заключается в том, что вследствие ослабления турбулентного обмена в защищенной зоне межполосного поля, процесс теплоотдачи поверхностью почвы и приземным слоем воздуха протекает с малой интенсивностью.
Влияние лесных полос на температуру воздуха четко прослеживается в разное время суток, о чем свидетельствуют данные Г.И. Ма-тякина [l2l] » В.А. Бодрова [і7І , Б.В. Дзетовецкого [бб] и др.
Наши исследования показывают, что существенное влияние на температуру приземного воздуха оказывают системность лесных полос и угол подхода к ним воздушного потока. При подходе ветра к лесным полосам под углом 20-30 температура воздуха на межполосных полях с посевами зерновых культур в фазе трубкования и колошения /Zjf 2,5/ среди полос высокой и повышенной системности ниже» чем на открытом поле, соответственно на 0,6 и 0,1С. Среди лесных полос пониженной и слабой системности эта разница составила 0,1 С.
С увеличением угла подхода ветра к лесным полосам их влияние на температуру воздуха на межполосных полях возрастает. Так, при подходе воздушного потока под углом 30-60, температура воздуха среди лесных полос высокой, повышенной, пониженной и слабой системности снижается соответственно на 1,1, 0,6, 0,2 и 0,1С, а при подходе ветра к полосам под углом 80-90 - на 2,3, 0,9, 0,5 и 0,2. Следует отметить, что уменьшение температуры воздуха по всей ширине межполосного поля среди лесных полос высокой системности наблюдается при любом направлении ветра, среди полос повышенной системности - при ветре с углом подхода к полосам 80-90. Под влиянием лесных полос пониженной и слабой системности температура воздуха снижается в приполосных зонах, размеры которых зависят от направления ветра и составляют 15-30$ площади межполосных полей при пониженной и 10-15$ площади полей при слабой системности защитных насаждений. В педелах межполосных полей наибольшее снижение температуры воздуха отмечается непосредственно около лесных полос, особенно это четко наблюдается при их высокой и повышенной системности / табл. 3.8 /.
Сельскохозяйственная продуктивность межполосных полей
Лучшие структурные показатели урожая на межполосных полях по сравнению с открытой территорией обуславливают и более высокую урожайность сельскохозяйственных культур. Так, в среднем за I974-1977 годы прибавка урожая озимой пшеницы Мироновская 808 среди лесных полос высокой и повышенной системности составила 4,8 и 5,3 ц/га, или 25 и 27/а. Среди полос пониженной системности - 4,1 ц/га, или 21$ Прибавка урожая яровой пшеницы Саратовская 42 в среднем за 1975-1976 годы составила среди полос высокой, повышенной и пониженной системности соответственно 1,9, 2,8 и 1,7 ц/га, или 10, 17 и 10$ / табл. 4.5 /.
Значительная прибавка урожая среди лесных полос высокой и повышенной системности отмечается во все годы, но в годы с неблагоприятными погодными условиями преимущество их перед полосами пониженной и слабой системности выражено особенно резко / прилож.14 /.
Если в благоприятном 1974 году при коэффициенте водообеспечен ности 0,99 прибавка урожая озимой пшеницы Мироновская 808 на полях среди лесных полос высокой, повышенной и пониженной системности ее тавила соответственно 16, 9 и 5$, то в засушливом 1975 году при кс эффициенте водообеспеченности 0,30 она достигала 136, 95 и 73$. В относительно сухом 1977 году при коэффициенте водообеспеченности 0,83, прибавка урожая этой же культуры среди полос высокой, повы шекной, пониженной и слабой системности составила соответственно 47, 22, 21 и 9%, В 1974 году прибавка урожая ячменя "Омский" среди лесных полос высокой и повышенной системности составила соответственно 13 и 28 , среди полос пониженной и слабой системности - II и Ъ%, В 1975 году прибавка урожая этой же культуры среди полос повышенной, пониженной и слабой системности разнялась соответственно 53, 38 и 25$, во влажном 1976 году - 8, 5 и 2%% в относительно сухом 1977 году - II, 7 и 3/. Подобная закономерность отмечается и по другим культурам.
На полях среди лесных полос высокой и повышенной системности прибавка урожая зерновых культур отмечается по всей их площади, среди полос пониженной и слабой системности повышение урожайности наблвдается только около защитных насаждений / прилож. 15.-/. Эта закономерность отмечается во все годы как в сухие, так и во влажные, но в годы с неблагоприятными погодными условиями преимущество лесных полос высокой и повышенной системности перед полосами пони-денной и слабой системности виражено очень отчетливо. Так в IS74 году при благоприятных погодных условиях наименьшая урожайность озимой пшеницы Мироновская 808 отмечалась в средней части межполосного поля, причем среди полос высокой системности она была выше, чем на открытом поле на 13%, среди полос повышенной системности на 1%9 среди полос пониженной системности урожай в середине поля был равен урожаю на открытом поле. Б засушливом 1975 году эти прибавки урожая на межполосных полях среди лесных полос высокой, повышенной и пониженной системности соответственно составили 191, 27 и 0%, в относительно засушливом 1977 году - 35, II и 0%, Подобная закономерность отмечалась и по другим культурам.
Как правило, наибольшая урожайность с.-х. культур на межполосных полях формируется около лесных полос, на расстоянии 2-5 высот насаждений. Б засушливые годы прибавка урожая здесь значительно выше, чем на остальной территории поля, а в годы с благоприятными условиями это различие выражено слабо, по отдельным культурам, в связи с избытком почвенной влаги около лесных полос, наибольший урожай отмечается на расстоянии 100-150 м от защитных насаждений, что связано в основном с полеганием посевов в приполосной зоне в результате интенсивного прироста биомассы. В этой связи сделаны расчеты сельскохозяйственной продуктивности межполосных полей среди лесных полос разной системности с учетом всей биомассы растений / табл. 4.6/.
Из таблицы 4.6 видно, что среди лесных полос высокой и повышенной системности в расчете на 100 га посева дополнительная продукция всей биомассы растений составляет соответственно 969 и II96 центнер, или 439 и 542 млн. ккал, среди полос пониженной и слабой системности - 553 и 57 центнер, или 251 и 26 млн. ккал. Из этого следует, что лесные полосы высокой и повышенной системности имеют существенные преимущества перед полосами пониженной и слабой системности по продуктивности сельскохозяйственных культур на межполосных полях.
Между количеством продуктивной влаги в почве весной и урожайностью зерновых культур на полях разной защищенности существует ра личная связь. Так, коэффициенты корреляции между запасами продуктивной влаги в почве весной и урожайностью озимой пшеницы на межпо лосных полях при высокой, повышенной, пониженной и слабой систем ности лесных полос соответственно равны 0,37, 0,50, 0,68.и 0,71. Ослабление корреляционной связи между этими признаками по мере увеличения системности лесных полос связано с тем, что среди полос высокой и повышенной системности проявляется значительное мелиоративное влияние насаждений и количество весенней влаги в почве не является основным фактором, определящим урожайность озимой пшеницы. Еще в большей степени это проявляется на межполосных полях с яровой пшеницей. Корреляционная зависимость между весенними запасами продуктивной влаги в почве и урожайностью яровой пшеницы на межполосных полях при высокой и повышенной системности лесных полос - слабая, а при пониженной и слабой системности - сильная / табл. 4 7/.
Агроэкономическая эффективность лесных полос разной системности
На межполосных полях высокой и повышенной защищенности, обеспеченных более благоприятными условиями роста и развития сельскохозяйственных культур, прибавка урожая значительно выше, чем на полях среди лесных полос пониженной и слабой системности. Однако наряду с получением более высокого дополнительного урожая сельскохозяйственных культур среди лесных полос высокой и повышенной системности, по сравнению с полосами пониженной и слабой системности, увеличиваются затраты на производство с»-х. продукции и ведение хозяйства в лесных насаждениях, так же снижается производительность с.-х. техники.
Чтобы ответить на вопрос, при какой системности лесных полос достигается наибольший экономический эффект от их защитного влияния, нами сделаны расчеты с использованием данных по урожайности основных с.-х. культур за I974-1978 гг. Они показали, что при возделывании с.-х. культур среди лесных полос высокой и повышенной системности прибыль от защитного влияния лесных полос значительно выше, чем среди полос пониженной и слабой системности. Причам, это преимущество особенно резко проявляется в годы с неблагоприятными погодными условиями. Так в 1974 году при благоприятных условиях прибыль от возделывания озимой пшеницы Мироновская 808 на полях среди лесных полос высокой, повышенной и пониженной системности, в пересчете на 100 га посева, соответственно составила 1744, 801 и 178 руб. В засушливом 1975 году прибыль от возделывания этой же культуры составила соответственно 7379, 6791 и 5504 руб. Здесь ясно прослеживается увеличение прибыли по мере возрастания системности лесных полос. В относительно засушливом 1977 году прибыль среди лесных полос высокой, повышенной, пониженной и слабой сиетемности составила соответственно 3807, 5950, 3194 и 539 руб Здесь особенно отчетливо заметно преимущество лесных полос повышенной системности,
В 1974 году прибыль от возделывания ячменя "Омский" на полях среди лесных полос высокой и повышенной системности в расчете на 100 га посева составила соответственно 580 и 3662 руб, среди полос пониженной и слабой системности - 1167 и 192 руб. В 1975 году прибыль от возделывания этой же культуры среди лесных полое повышенной, пониженной и слабой системности равнялась соответственно 1980, 1281 и 952 руб, во влажном 1976 году - 400, 280 и 50 руб, в относительно засушливом 1977 году соответственно 953, 584 и 22 руб.
В виду того, что на Тимашевском опорном пункте в 1975-1978 годах ячмень "Омский" не возделывался, наїж сделаны расчеты агроэко-номической эффективности по ячменю Одесский - 36, Расчеты показали, за исключением влажного 1976 года среди лесных полос высокой системности прибыль от возделывания ячменя Одесский - 36 очень высокая, Так,в 1975 году она составила 4410 руб, в 1977 году - 3710, в 1978 году - 1304 руб. Во влажном 1976 году в связи с незначительной прибавкой урожая на межполосных полях по сравнению с открытым полем / всего 2,7 ц/га / прибыль составила всего лишь 109 руб.
Преимущество лесных полос высокой и повышенной системности перед полосами пониженной и слабой системности отмечается и по величине прибыли от дополнительного урожая яровой пшеницы. Так,в 1975 году прибыль от возделывания яровой пшеницы Саратовская 42 среди лесных полос высокой, повышенной и пониженной системности соответственно составила 2121, 2349 и 1775 руб, а во влажном 1976 году - 482, 660 и 6 руб. Прибыль от возделывания яровой пшеницы Харьковская 46 в 1974 году среди лесных полос такой же системности составила соответственно 363, 772 и 148 руб, в 1975 году среди лесных полос повышенной, пониженной и слабой системности прибыль составила соответственно 1329, 1212 и 594 руб, во влажном 1978 году -743, 73 и.6 руб / прлож. 16 /.
Результаты анализа агрономической и агроэкономической эффективности лесных полос показывают, что преимущество лесных полос высокой и повышенной системности перед полосами пониженной и слабой системности прослеживается во все годы и по всем культурам. Среди полос пониженной и слабой системности во влажные годы прибыль в большинстве случаев бывает минимальной, а в годы с неблагоприятными погодными условиями остается довольно высокой.
В связи с тем, что защитная эффективности лесных полос в значительной мере зависит от погодных условий, нами сделаны расчеты с использованием осредненных данных по урожайности основных с.-х. культур за 1974 - 1978 годы / табл. 5.1 /.
Расчеты показывают, что по всем основным культурам наибольшая прибыль отмечается среди полос повышенной системности. Так, прибыль от возделывания озимой пшеницы составляет 3442 руб, от возделывания яровой пшеницы - 1188 руб, ячменя - 1732 руб. Сравнительно высокая прибыль отмечается и среди лесных полос высокой и пониженной системности. Б среднем прибыль от возделывания на межполосных полях зерновых культур в расчете на 100 га посева среди полос высокой и повышенной системности составляет 1553 и 1963 руб, среди полос пониженной и слабой системности - 1296 и 226 руб.
На основании изложенного можно заключить, что наибольший агро-экономический эффект от полезащитных лесных полос в черноземной зоне Среднего Поволжья получается при размещении основных насаждений через 25 Н, то есть, когда расстояние между ними меньше рекомендуемого в настоящее время на 5 Н.
