Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Экологизация аграрного природопользования иее основные предпосылки 9
1.1. Экологическая адаптация приемов земледелия как фактор повышения его устойчивости и эффективности 9
1.2. Промежуточные культуры, их место и роль в земледелии на Среднем Урале 27
1.3. Некоторые теоретические аспекты обработки почвы в плакорных и эрозионных агроландшафтах 39
ГЛАВА 2. Условия и методика проведения исследований 52
2.1. Почвенно-климатические условия проведения исследований 52
2.2. Методика проведения исследований 63
ГЛАВА 3. Влияние агрофонов на факторы формирования стока талых вод 74
3.1. Запасы влаги в снежном покрове в связи с приемами основной обработки почвы, агрофонами и мезорельефом поверхности почвы 74
3.2. Влияние приемов обработки почвы и агрофонов на промерзание и оттаивание почвы, инфильтрацию талой воды в мерзлотно-талую почву 80
ГЛАВА 4. Стокорегулирующее и почвозащитное значение агрофонов и сельскохозяйственных культур на среднем Урале 87
4.1. Влияние сельскохозяйственных культур и агрофонов на сток талых вод и смыв почвы 87
4.2. Влияние противоэрозионных приемов обработки почвы на сток талых вод и эрозию 99
4.3. Влияние агрофонов и противоэрозионных приемов обработки на потери биогенных элементов с жидким и твердым стоком 104
ГЛАВА 5. Влагооборот почвы в эрозионных и плакорных агроландшафтах 111
Глава 6. Влияние приемов обработки почвы на показатели ее плодородия 129
6.1. Изменение агрофизических показателей почвы в связи с ее обработкой и системами удобрений 129
6.2. Влияние приемов и систем обработки почвы, системы удобрений, основных и промежуточных культур на баланс органического вещества, агрохимические показатели и биологическую активность почвы 145
ГЛАВА 7. Влияние способов использования пашни, обработки почвы на урожайность культур, продуктивность севооборотов, и их биоэнергетическую, экономическую эффективность 159
7.1. Урожайность культур, продуктивность севооборотов, качество получаемой продукции в связи с обработкой почвы, применением промежуточных культур, систем удобрений степени эродированности... 159
7.2. Экономическая эффективность возделываемых культур в связи приемами и системами обработки почвы, особенностями агротехнологий 182
7.3. Эффективность использования энергии при применении промежуточных культур, ресурсосберегающей и почвозащитной обработки почвы в эрозионных и плакорных агроландшафтах 197
7.4. Оценка экономической эффективности противоэрозионных мероприятий... 214
Выводы 230
Предложения производству 234
Список использованной литературы
- Промежуточные культуры, их место и роль в земледелии на Среднем Урале
- Почвенно-климатические условия проведения исследований
- Влияние приемов обработки почвы и агрофонов на промерзание и оттаивание почвы, инфильтрацию талой воды в мерзлотно-талую почву
- Влияние противоэрозионных приемов обработки почвы на сток талых вод и эрозию
Введение к работе
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В конце XX в. рост вложений в интенсификацию земледелия окупался все меньшим приростом урожаев; одновременно с этим унифицированные индустриальные технологии вызывали разнообразные негативные последствия для окружающей среды. Необходимость повышения эффективности затрат в АПК стало еще более актуальной задачей в связи с переходом к рынку. Упомянутые проблемы обусловили активный поиск путей дифференцированной адаптации земледелия к условиям конкретного региона, агроклиматической зоны, территории сельхозпредприятия, агроландшафта на основе соблюдения экологических принципов и ресурсосбережения. В русле этого поиска находится и настоящая работа.
Наиболее острая экологическая проблема земледелия Среднего Урала -деградация почв в результате эрозии. Так, из 2,4 млн. га сельхозугодий Свердловской области около 37 % относятся к эрозионноопасным. Сильная эрозия отмечается на 155 тыс. га пашни. Поэтому основные элементы системы земледелия, в особенности севообороты и обработка почвы, должны быть направлены на рациональное использование склоновых земель, повышение их продуктивности, максимальное сокращение стока и смыва.
Общепризнанной основой совершенствования обработки почвы является ее минимализация. Данному вопросу на Среднем Урале посвящены фундаментальные исследования под руководством В.Ф. Трушина (1990). Однако далеко не все аспекты минимализации в условиях региона глубоко разработаны и обоснованы. Значительная часть данной работы посвящена экспериментальной проверке ряда перспективных направлений минимализации обработки и посева, в том числе на эродированных почвах.
Цель исследований - теоретическое обоснование и экспериментальная проверка ресурсосберегающей почвозащитной обработки почвы в эрозионных и плакорных агроландшафтах Среднего Урала при рациональном сочетании с промежуточными культурами.
5 В задачи исследований входило:
установить влияние приемов обработки почвы, промежуточных культур и технологий их возделывания в эрозионных агроландшафтах Среднего Урала на проявление смыва почвы и стока талых вод;
определить характер воздействия приемов обработки почвы под отдельные сельскохозяйственные культуры, а также систем обработки почвы и удобрений в севооборотах на основные элементы почвенного плодородия;
выявить зависимость урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности севооборотов от приемов и систем обработки почвы, вариантов использования пашни, систем удобрений, степени эродированности;
разработать основные элементы технологий возделывания сельскохозяйственных культур в зернотравяном севообороте с использованием промежуточных посевов в условиях эрозионного ландшафта;
-обосновать рациональное использование комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов под зерновые культуры в условиях плакор-ного ландшафта;
определить биоэнергетическую эффективность приемов и систем обработки почвы, промежуточных культур и технологий в агроландшафтах Среднего Урала;
дать экономическую оценку эффективности приемов и систем обработки почвы, а также оптимизации использования пашни при возделывании промежуточных культур, как противоэрозионных мер.
Основная рабочая гипотеза диссертации заключается в том, что предлагаемые приемы могут быть гармонично введены в систему земледелия, повысить ее адаптацию к окружающей среде и обеспечить положительный экономический эффект.
Научная новизна. Разработаны теоретические и практические основы почвозащитной ресурсосберегающей обработки почвы и посева в севооборотах с включением промежуточных культур для условий плакорных и эрозионных аг-роландшафтов Среднего Урала. При этом выявлен и обоснован ряд новых тео-
ретических положений: установлены особенности проявления эрозии в условиях слабо- и среднеэрозионных агроландшафтов в зависимости от способа их использования; предложены математические модели, описывающие зависимость между поверхностным стоком талых вод, смывом почвы и факторами, их определяющими; обоснованы почвозащитные ресурсосберегающие системы обработки почвы в звене зернотравяного севооборота с использованием промежуточных культур на склоновых землях; разработаны рациональные схемы применения комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов в зависимости от приемов основной обработки почвы; дана оценка экономической эффективности исследованных почвозащитных мероприятий в условиях рыночной экономики.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: -закономерности проявления эрозии в зависимости от обработки почвы, предшественника, поступления в почву свежего органического вещества, агрометеорологических условий прохождения стока талых вод;
закономерности изменения агрофизических, агрохимических и биологических показателей плодородия почвы в зависимости от систем обработки почвы в плакорных и эрозионных агроландшафтах;
оценка систем почвозащитной и ресурсосберегающей обработки почвы в зернотравяном севообороте, при включении промежуточных культур, в условиях эрозионного ландшафта;
-обоснование экологической, агротехнической и экономической целесообразности возделывания промежуточных культур на склоновых землях;
особенности влагооборота почвы в различных агроландшафтах Среднего Урала в зависимости от применяемых технологий;
рациональные схемы использования комбинированных посевных и почвообрабатывающих агрегатов в связи с приемами основной обработки почвы.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлялись, докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях: в Москве (1988, 2002), Тюмени (2003, 2006), Кирове (2004); на региональных
7 научно-практических конференциях: в Перми (1986), Ленинграде (1987), Екатеринбурге (1987, 2001, 2005, 2006), Уфе (2004), Казани (2005); Челябинске (2006); на областных и районных агрономических совещаниях (Екатеринбург, 1987-2006 гг.), а также на научно-методических советах ГНУ Уральский НИИСХ по растениеводству и земледелию (1983-2006 гг.).
Публикации в печати. Основные положения диссертации опубликованы в двух монографиях, журналах «Земледелие», «Вестник РАСХН», «Аграрный вестник Урала», «Агрохимический вестник», «Нивы Урала», межвузовских сборниках, научных трудах Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства, Уральской государственной сельскохозяйственной академии.
Всего по результатам исследований опубликовано 53 печатных работы, в том числе по теме диссертации 41, общим объемом 24 условных печатных листа.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. В результате проведенных исследований предложены пути рационального землепользования в условиях эрозионных и плакорных агроландшафтов Среднего Урала, в том числе: разработаны почвозащитные приемы основной обработки; показаны эффективные варианты использования промежуточных культур в зернотравяных севооборотах на эродированных почвах; определены оптимальные технологические схемы применения комбинированных посевных и почвообрабатывающих агрегатов в зависимости от приема зяблевой обработки и сельскохозяйственных культур.
Материалы исследований использованы при подготовке рекомендаций «Обработка почвы в Нечерноземной зоне Урала» (Свердловск, 1987), «Ресурсосберегающие технологии обработки почвы в зональных системах земледелия» (Москва, 1993), «Почвозащитная технология возделывания сельхозкультур на Среднем Урале» (Екатеринбург, 1997), «Яровой ячмень на Среднем Урале» (Екатеринбург, 2004), монографии « Адаптивные технологии производства
8 зерна на Среднем Урале» (2006), а также в учебном процессе на агрономическом факультете Уральской государственной сельскохозяйственной академии.
Разработанные и рекомендованные автором почвозащитные и ресурсосберегающие приемы и системы обработки почвы апробированы в хозяйствах Свердловской области на площади 170 тыс. га с ежегодным экономическим эффектом 9,0-11,0 млн. рублей. Материалы исследований использованы институтом «УралНИИгипрозем» при разработке систем ведения сельского хозяйства для предприятий АПК Среднего Урала.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, рекомендаций для производства и списка использованной литературы -566 наименований из них 37 на иностранном языке. Объем работы - 301 страница компьютерного текста, содержит 19 рисунков, 58 таблиц и 17 приложений.
Автор считает своим долгом отдать дань уважения ныне покойному учителю и коллеге, доктору сельскохозяйственных наук профессору В.Ф. Трушину, общение с которым многое дало для понимания проблем земледелия. Автор глубоко признателен д.с.-х.н. профессору М.И. Лукиных, к.с.-х.н. доценту И.В. Елькину, д.с.-х.н. Л.П. Огородникову, д.с.-х.н. профессору Ю.А. Овсянникову, к.с.-х.н. Н.А. Чеснокову, к.с.-х.н. Б.Н. Саласину, к.с.-х.н. Ю.И. Выгузову, В.А. Ширяеву, P.P. Хафизову, М.Н. Карповой, С.Ф. Сахабутдинову, к.т.н. И.С. Вызову, сотрудникам отдела земледелия ГНУ Уральский НИИСХ и преподавателям кафедры общего земледелия УрГСХА за ценные советы и содействие в проведении экспериментальных работ.
Промежуточные культуры, их место и роль в земледелии на Среднем Урале
Возможность и целесообразность возделывания промежуточных культур в России впервые доказана А.Г. Дояренко (1921). По сообщению В.Ф. Трушина (1990), изучение промежуточных культур на Урале было начато в 1955 году.
В исследованиях сотрудников Уральской государственной сельскохозяйственной академии и Уральского НИИСХ обоснованы различные технологические варианты промежуточных посевов однолетних культур (В.А. Арнт, 1993; 1998; А.В. Быков, 1978; Ю.И. Выгузов, 1978; Н.М.Данько, 1992; И.В. Елькин, 19796; Н.А. Корляков, Г.А. Романов, В.Т. Ким, 1985; Б.И. Краснокутский, 1988; В.М. Львов, 1987; С.К. Мингалев, 1973; Б.Н. Саласин, В.Т.Ким, 1985; В.Ф. Трушин, 1969; Н.А. Чесноков, 1975; В.В. Ярин 1975). На Среднем Урале выход зеленого корма при получении двух-трех урожаев зеленой массы при использовании промежуточной озимой ржи, поукосных и подсевных однолетних культур составил 400-600 ц/га. Теоретически и практически доказана возможность и целесообразность использования промежуточных культур в сложных для земледелия почвенно-климатических условиях Среднего Урала.
Вместе с тем, длительный системный кризис в сельском хозяйстве региона и страны не позволяет внедрять имеющиеся инновационные разработки по применению промежуточных культур. Сокращение поголовья и снижение продуктивности скота привело, с одной стороны, к уменьшению потребности в кормах, поставщиком которых являются промежуточные культуры; с другой стороны, уменьшилось поступление органических удобрений, внесение которых является важным элементом технологии возделывания промежуточных культур. Технология возделывания промежуточных культур требует высокой обеспеченности современными сельскохозяйственными машинами и орудиями, использования минеральных удобрений. В условиях острого дефицита финансовых ресурсов для воспроизводства основных фондов и оборотных средств многие сельскохозяйственные предприятия региона оказались не способными к реализации таких технологий.
В развитых странах Запада, в частности, в Австрии, Германии, Канаде и США промежуточные культуры рассматриваются как один из методов интенсификации земледелия (В.П. Заикин, В.В. Ивенин, 2003; В.Г. Лошаков, 1968; 1980; 1987; Н.И. Позднухова, 1976; Y. Avenrier, 1978; В. Edeler, 1973; W. Simon, L. Pletsch, 1963). Степень насыщения ими севооборотов может достигать 40 %. Промежуточные культуры существенно увеличивают выход объемистых кормов с пашни. Поддерживая плодородие почвы, промежуточные культуры позволяют углубить специализацию севооборотов на производстве зерна за счет основных культур. При этом рост удельного веса зерновых не приводит к падению их урожайности.
В.А. Арнт (1993), В.Г. Лошакова (1987), В.Ф. Трушин (1990) считают, что и в условиях Среднего Урала промежуточные культуры занимают важное ме сто в укреплении кормовой базы животноводства. В условиях ранней весны и поздней осени промежуточные культуры обеспечивают поступление зеленой фуражной массы, когда основные культуры не дают выхода кормов. В исследованиях В.А. Арнта (1998) введение поукосного и пожнивного посева рапса обеспечило дополнительно 101-329 ц/га высокобелковой зеленой массы. В среднем посев однолетних промежуточных культур при двух-трех урожаях в год увеличивает выход кормовой массы 1,5-2 раза по сравнению с традиционными однолетними культурами одноукосного использования. Промежуточные культуры служат высококачественным сырьем для заготовки кормов на стойловый период. По данным В.Г. Лошакова (1987), посевы промежуточных культур в условиях Нечерноземной зоны России дополнительно к основной продукции дают с 1 га по 30-40 ц кормовых единиц и 4-5 ц кормового протеина, увеличивая продуктивность пашни в севооборотах на 17-30 % при снижении себестоимости продукции. Промежуточные культуры дают дешевые корма. В опытах В.А. Арнта (1998) получение двух-трех урожаев травяных и зер-нотравяных кормов по сравнению с одни урожаем зерна обеспечивает снижение себестоимости растениеводческой продукции на 31,3-52,6 %.
Разработка и обоснование сырьевого конвейера на основе многолетних и однолетних трав для обеспечения животноводства зелеными кормами на Среднем Урале подтолкнула В.Ф. Трушина (1998) к идее создания «конвейерного» земледелия. Под этим понимается такое земледелие, когда под пологом убираемого урожая зреет новый. Основанием для этого послужило то, что земные и космические факторы жизни растений поступают равномерно в течение вегетационного периода, следовательно, и процесс выращивания растений также должен стать непрерывным.
Почвенно-климатические условия проведения исследований
Свердловская область расположена на Среднем Урале, который по физико-географическим признакам делится на три части: Предуралье, расположенное на запад от Уральского хребта; Горный Урал, расположенный по Уральскому хребту и Зауралье, расположенное к востоку от Уральского хребта. Согласно природно-сельскохозяйственного районирования, территория области принадлежит к четырем природно-сельскохозяйственным зонам: Горнолесная, лесная, лесолуговая и лесостепная (Система ведения сельского хозяйства Свердл. обл., 2000 г). В Свердловской области на 1 января 1998 г. площадь сельскохозяйственных угодий составляет 2475 тыс. га, пашни - 1485 тыс. га, лугов - 470 тыс. га, пастбищ - 520 тыс. га. Если распаханность угодий горнолесной и южно-таежнолесной зон составляет 42-45 %, то в лесостепной возрастает до 65-72 %. На территории лесостепной зоны сосредоточено 73 % площади пашни области. Лесостепная и лесолуговая зоны относятся к двум провинциям - Предуральской и Западно-Сибирской.
Предуральская провинция в пределах Свердловской области часто именуется Красноуфимкой лесостепью. На ней расположены Артинский, Ачитский, Красноуфимский и Нижнесергинский административные районы. Рельеф здесь - увалисто-долинный. Расчленение овражно-балочной сетью, наличие крутых склонов способствует проявлению водной эрозии. Преобладающие почвенные разности - серые лесные и дерново-подзолистые почвы, а также оподзоленные и выщелоченные черноземы. Многим участкам пашни и природных кормовых угодий характерна кислая реакция.
На территории Западно-Сибирской провинции лесолуговой зоны расположены земли Артемовского, Байкаловского, Белоярского, Богдановичского, Ирбитского, Каменского, Камышловского, Пышминского, Режевского, Слободо-Туринского, Сухоложского, Талицкого и Тугулымского административных районов, а также города Екатеринбурга.
Западно-Сибирской провинции лесолуговой зоны характерен равнинный и равнинно-увалистый рельеф. Спокойный рельеф и слабая дренированность обусловливают низкую величину годового стока, высокое стояние грунтовых вод, следствием чего является сильная заболоченность территории. Почвенный покров провинции очень неоднороден и в первую очередь определяется дрени-рованностью территории. Почвы представлены серыми лесными оподзоленны-ми, луго-черноземными и дерново-подзолистыми почвами, различными подтипами черноземов - оподзоленными, выщелоченными, обыкновенными. Под сосновыми борами на песчаных почвообразующих породах представлены светло-серые лесные почвы.
Почвы лесостепи имеют средне- и тяжелосуглинистый и глинистый гранулометрический состав. Более легкие почвы формировались преимущественно вдоль речных долин. Черноземы на востоке зоны характеризуются в основном как мало- и среднегумусные. Значительная часть черноземов отличается низкими запасами подвижного фосфора, вместе с тем, около 80 % - высоким содержанием обменного калия.
Серые лесные оподзоленные почвы особенно широко распространены в предгорной части лесостепи. Подтип темно-серых почв по содержанию гумуса мало уступает оподзоленным черноземам, но обладает менее благоприятной (кислой) реакцией, худшими физическими свойствами и низкими запасами элементов питания. Содержание гумуса в горизонте А серых и светло-серых лесных почв значительно ниже, чем темно-серых. На склонах профиль серых лесных оподзоленных почв содержит много дресьвы и щебня.
Лугово-черноземные и лугово-болотные почвы занимают низкие места водоразделов и межгривных равнин, поймы рек. Луговые почвы различаются в основном степенью оглеения, уровнем залегания грунтовых вод (Горше-нин, 1955; Каретин, 1977). Имеют высокое содержание гумуса и азота, хорошее, а часто и избыточное увлажнение. Последнее является одним из основных не достатков этих в целом достаточно плодородных почв.
Противоэрозионная устойчивость почв в значительной степени зависит от содержания гумуса в верхнем горизонте (Воронин, Кузнецов, 1970). Г.А.Ларионов (1991) подчеркивает, что провинциальные различия по смываемое в первую очередь определяются гумусированностью и могут достигать 180-200%.
Выщелоченные черноземы содержат в горизонте А( от 4,7 до 7,4 % гумуса (Кузнецова, Комирева, 1971). Обыкновенные карбонатные и солонцеватые, а также оподзоленные черноземы относятся в основном к среднегумусным, но встречаются и малогумусные. В верхнем горизонте серых лесных почв содержание гумуса варьирует от 2,1 % до 6,2 %; в дерново-подзолистых почвах гумуса еще меньше (Горшенин, 1955).
Известно, что водопрочность почвенных агрегатов обусловлена насыщенностью гуминовыми кислотами (Вершинин, 1958). Среди почв Западно-Сибирской провинции лесостепной зоны наиболее благоприятный фракционный состав гумуса имеют выщелоченные черноземы (Егоров, Кривонос, 1995).
Положительное влияние на водопрочность почвенной структуры оказывают поглощенные основания, особенно кальций и водород (Хан, 1965). Сумма обменных оснований выщелоченных черноземов довольно значительна - 29,3-42,2 мг-экв. на 100 г почвы. В составе обменных оснований преобладает кальций (68-86 %). Обыкновенные солонцеватые черноземы по емкости поглощения не уступают выщелоченным, однако удельный вес кальция в составе поглощенных катионов у них ниже. Самую низкую емкость поглощения среди распространенных пахотных почв имеют серые лесные и дерново-подзолистые.
Влияние приемов обработки почвы и агрофонов на промерзание и оттаивание почвы, инфильтрацию талой воды в мерзлотно-талую почву
На водопроницаемость почвы влияет много факторов. Наиболее важные их них - тип почвы, плотность пахотного слоя, структурно-агрегатный состав (Н.А. Качинский, 1947; 1963; 1965; И.В.Кузнецова, 1968; И.Б. Ревут, 1968; 1972; Г.С. Смородин, 1968).
Зональные особенности промерзания почвы имеют большое значение в формировании теплового, водно-воздушного и питательного режимов почвы (А.М.Шульгин, 1967). По данным А.Ф.Колесова и др. (1975), коэффициент корреляции между глубиной промерзания почвы и объемом стока талых вод составляет 0,88. Это свидетельствует о значительной роли глубины промерзания почвы в формировании стока талых вод. На скорость впитывания влаги в мерзлотно-талую почву оказывает заметное влияние интенсивность промерзания и оттаивания почвы.
В опыте 5 меньшая глубина проникновения отрицательных температур в почву характерна для необработанного стерневого фона, а также для варианта с ячеистой вспашкой (табл. 6). Это связано с тем, что ненарушенная обработкой почвы стерня эффективно накапливает и сохраняет снег первых снегопадов. Аналогичную зависимость к снижению промерзания почвы от стерни и пожнивных остатков отмечают В.В. Жилко (1976), П.К. Иванов и др. (1968).
Н.А. Качинский (1927) наблюдал, что незначительные повышения и понижения поверхности почвы ведут к сильным колебаниям глубины ее промерзания. Это подтвердилось и в наших исследованиях. Микрорельеф поверхности почвы, создаваемый ячеистой вспашкой, также способствует уменьшению промерзания почвы благодаря сохранению снега первых снегопадов. Корреляционный анализ показал наличие обратной связи средней тесноты между высотой снежного покрова и глубиной промерзания почвы при #=-0,453.
Как было установлено еще В.П. Мосоловым (1925), размерзание почвы в весенний период происходит в двух направлениях: с поверхности и изнутри почвы от границы раздела между мерзлым слоем и глубже расположенной не-промерзавшей толщей почвогрунта, т. е. сверху и снизу. Наши исследования показали, что на ячеистой вспашке и безотвальной обработке оттаивание почвы сверху за счет солнечной радиации происходило быстрее, чем на вспашке и стерне без обработки. Это подтверждает мнение В.Ф. Трушина (1960) о том, что оттаивание почвы в весенний период на ячеистой вспашке происходит более интенсивно, чем на обычной.
Оттаивание почвы снизу за счет тепла нижележащих почвенных горизонтов происходило более интенсивно на ячеистой вспашке и на стерне без обработки.
В опыте 4 на многолетних травах и озимой ржи в связи с накоплением стерневых и пожнивных остатков, а также более мощного снежного покрова глубина промерзания почвы была меньше, чем на вспашке и безотвальной обработке (табл. 7). Создаваемая агрофонами различная форма поверхности не оказывала существенного влияния на оттаивание почвы сверху, т.е. за счет солнечной радиации. Меньшая глубина промерзания на многолетних травах привела к тому, что здесь происходило более быстрое оттаивание почвы снизу.
М.И. Львович (1986) установил зависимости изменения водного баланса от инфильтрационной и водоудерживающей способности почвы. При очень малой инфильтрационной и водоудерживающей способности почвы основная масса осадков расходуется на поверхностный сток. При больших значениях указанных показателей поверхностный сток уменьшается, но при этом возрастают запасы почвенной влаги и увеличивается испарение. При изменении соотношения при возрастающей инфильтрационной способности почвы и уменьшающейся водоудерживающей способности, поверхностный сток резко уменьшается.
Г.В. Назаров (1970) показал, что на водопроницаемость почвы влияют многие причины. Наиболее важные из них - содержание гумуса, количество водопрочных агрегатов, плотность почвы, характер и густота растительного покрова.
Наиболее значимыми показателями, влияющими на водопроницаемость мерзлотно-талой почвы в условиях эрозионных агроландшафтов, являются плотность поверхностного слоя почвы перед уходом в зиму и запасы влаги в снеге перед снеготаянием (М.И. Лукиных, 1996). Установлены статистически значимые связи между этими показателями.
Впитывание талой влаги в мерзлую почву может иметь самый разнообразный характер. И.А. Кузник (1962), И.А. Кузник и др. (1963) установили, что в начальный период впитывание талой влаги определяется влажностью почвы, затем по мере оттаивания грунта, находится в подчинении от глубины расположения мерзлого слоя. При увеличении льдистости почвы, это происходит в случае замерзания талой воды, наблюдается снижение инфильтрационной способности почвы. В случае, когда талая вода вызывает размораживание почвы, то скорость просачивания талой влаги может возрастать.
В опыте 4 динамика водопроницаемости мерзлотно-талой почвы имела во времени тенденцию к снижению (табл. 8). Такая зависимость характерна для глубокопромерзающих почв, в которых талая вода, проникая в почву, замерзает, что сначала ведет к сокращению диаметра водопроводящих пор, а потом к их закупорке.
Влияние противоэрозионных приемов обработки почвы на сток талых вод и эрозию
Как отмечалось уже выше, наиболее простым приемом противоэрозионной обработки почвы на склонах является вспашка поперек склона (вдоль горизонталей). По мнению В.Ф. Трушина (1960), гидрологическая и противоэрозионная роль вспашки поперек склона определяется созданием на пути стока талых вод неровностей, способных уменьшить скорость стекающей воды, снизить ее эродирующую способность, задержать в углублениях и создать напорную фильтрацию влаги. Установлено, что вспашка почвы поперек склона эффективна в снижении смыва почвы и стока талых вод на ровных односкатных склонах крутизной до 2 (В.А.Беляев, 1976; В.В.Жилко, 1976; М.Н.Заславский, 1972; М.И.Лукиных, 1983; 1996; А.С. Скородумов, 1970; В.Ф. Трушин, 1957; Н.К. Шикула, 1970). А. Н. Каштанов, М.Н. Заславский (1984) отмечают, что с увеличением крутизны склонов снижается водовмещающая емкость борозд образованных после вспашки. Кроме того, они связывают противоэрозионную роль вспашки поперек склона с генетическим типом почвы. На почвах с хорошей водопроницаемостью значение вспашки в сокращении стока талых вод и смыва почв возрастает.
Для повышения противоэрозионной устойчивости вспашки применяется создание водозадерживающего микрорельефа.
Созданные гребни на поверхности почвы после вспашки культурным плугом способствуют сокращению скорости стока талых вод, задерживают ее в углублениях и увеличивают инфильтрацию талой воды в пахотный слой. По данным В.Ф. Трушина (1957), гребневая вспашка поперек склона полностью предотвращала смыв почвы или сокращала его проявления до 6 раз в сравнении со вспашкой поперек склона. Однако на сложных склонах гребневая вспашка вызывает концентрацию потоков талых вод и усиление смыва почвы в отдельных местах.
Для сокращения стока и смыва В.Ф. Трушиным (19606) преложена ячеистая вспашка. Им же выполнено теоретическое обоснование этого приема (В.Ф. Трушин, 1960; 1964; 1970; В.Ф. Трушин и др., 1972; 1973). Для выполнения ячеистой вспашки переоборудуется четырехкорпусный плуг, для чего на втором и четвертом корпусах устанавливались удлиненные отвалы; навешивается также два перемычкоделателя. Они работают в межгребневом пространстве и нагребают перемычки. Ячеистая вспашка способна задержать до 200 мм талой воды. На склонах до 6 она полностью предотвращала водную эрозию, а на более крутых значительно сокращала смыв почвенного мелкозема. Установлено, что ячеистый микрорельеф поверхности почвы благоприятно влияет на накопление и сохранение влаги, температурный и нитратный режим пахотного слоя.
Лункование зяби было предложено С.С. Сдобниковым (1964) и Н.М. Бакаевым (1967). Оно заключается в создании на поверхности пашни сплошной сети небольших лунок с сохранением перемычек между ними. Было разработано орудие для обработки почвы - лункователь. Испытание данного противоэрозионного приема в условиях Северного Казахстана, с небольшим объемом стока талых вод и хорошими агрофизическими показателями пахотного слоя почв, показало высокую противоэрозионную эффективность. Но в других почвенно-климатических зонах эффективность лункования оказалась неустойчивой. Доказано, что способ ность данного приема задерживать талую воду ограничивается слоем стока на уровне 20 мм (Г.П. Сурмач, 1976; Н.К. Шикула, 1973). На Среднем Урале и в Предуралье на дерново-подзолистой почве, на выщелоченном черноземе Южного Урала противоэрозионный эффект от лункования также оказался незначительным (М.И. Лукиных, 1983; Б.Н. Саласин, 1981; О.А. Скрябина, 1986).
По мнению А. Н. Каштанова и М.Н. Заславского (1984), основную защитную функцию при бесплужной обработке выполняет образующийся на поверхности почвы органоминеральный слой, включающий стерневые остатки и мульчу. Он обладает хорошей водопоглотительной и водоудерживающей способностью, способствует уменьшению склонового стока осадков. По мнению В. Е. Мусохранова (1983), стерня после плоскорезной обработки почвы обладает рассеивающим и тормозящим действием стекающих талых вод, а созданный рыхлый и трещиноватый слой обладает высокой водопроницаемостью.
По наблюдениям Г.Н. Лысака (1973), на Южном Урале при безотвальной обработке почвы происходит повышение противоэрозионной устойчивости почвы, что приводит к сокращению интенсивности смыва и выдувания почв. По данным В.В. Жилко (1976), при безотвальной обработке слабосмытых дерново-подзолистых почв Белоруссии смыва почвенного мелкозема не было. В ЦЧР безотвальная обработка черноземных почв на склонах в сравнении со вспашкой также сокращает смыв почвы, при этом продуктивность пашни оставалось на уровне с контролем или незначительно повышалась (Г.Г. Данилов, 1982; Н.И. Картамышев и др., 1988). По данным В.Ф. Трушина (1990), на почве, не обработанной с осени, проявление смыва почвы незначительно и по своим размерам приближается к ячеистой вспашке. Вместе с тем, В.Ф. Трушин утверждает, что оставление полей осенью необработанными не может полностью предотвратить эрозию, поскольку с них талая вода беспрепятственно стекает по склону. М.И.Лукиных (1996) замечает, что необработанные с осени поля обладают целым рядом агротехнических недостатков: уплотнены, засорены.
