Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Природные условия и формирование урожая полевых культур на элементах рельефа (обзор литературы) 13
1.1 Особенности процесса производства продукции растениеводства и необходимость адаптации технологии возделывания сельскохозяйственных культур к природным условиям 13
1.2 Неравномерность распределения природных ресурсов и факторов на рельефе 1.2.1 Характеристика рельефа как орографического фактора природных условий 16
1.2.2 Плодородие почвы и его неоднородность на различных элементах рельефа поля 24
1.2.3 Эрозия почвы на склонах 28
1.2.4 Тепло и его распределение на рельефе 32
1.2.5 Приход солнечной радиации на различные элементы рельефа 36
1.2.6 Распределение влаги на рельефе 37
1.2.7 Заморозки, скорость и направление ветра на рельефе 39
1.2.8 Вредные организмы и их распространение на рельефе 45
1.2.9 Урожай сельскохозяйственных культур и его качество на разных элементах рельефа 51
ГЛАВА 2 Условия и методика проведения исследований 56
2.1 Объект исследования 56
2.2 Природные условия Белебеевской возвышенности 57
2.3 Агрометеорологические условия в годы проведения полевых исследований 61
2.4 Методика исследований
2.4.1 Методика проведения полевых опытов 65
2.4.2 Методика полевых наблюдений 70
2.4.3 Методика лабораторных анализов и камеральной обработки экспериментальных данных
ГЛАВА 3. Распределение природных ресурсов и факторов на элементах мезорельефа полей белебеевской возвышенности 77
3.1 Характеристика полей хозяйств Белебеевской возвышенности 77
3.2 Рельеф полей Учебно-научного центра Аксеновского сельскохозяйственного техникума 83
3.3 Изменчивость плодородия почвы на рельефе 86
3.4 Распределение влаги, сток воды и смыв почвы на мезорельефе полей 100
3.5 Изменение температуры приземного слоя воздуха 110
3.6 Изменение скорости и направления ветра на элементах мезорельефа 115
ГЛАВА 4 Формирование урожая озимой ржи на элементах мезорельефа 121
4.1 Густота всходов и полевая всхожесть семян 121
4.2 Перезимовка и выживаемость растений 127
4.3 Время наступления фенологических фаз 140
4.4 Засоренность посевов озимой ржи 150
4.5 Заселенность вредителями и пораженность листовыми болезнями растений озимой ржи 158
4.6 Урожайность зерна озимой ржи 175
4.7 Структура урожая озимой ржи 179
4.8 Качество зерна озимой ржи 191
ГЛАВА 5 Формирование урожая яровой пшеницы на элементах мезорельефа 200
5.1 Полевая всхожесть семян и выживаемость растений яровой пшеницы 200
5.2 Время наступления фенологических фаз растений яровой пшеницы 207
5.3 Засоренность посева яровой пшеницы 213
5.4 Заселенность вредителями и пораженность болезнями посева яровой пшеницы 217
5.5 Густота продуктивного стеблестоя и продуктивность колоса 228
5.6 Урожайность зерна яровой пшеницы 232
5.7 Качество зерна яровой пшеницы 236
ГЛАВА 6 Формирование урожая ярового ячменя на элементах мезорельефа поля 245
6.1 Полевая всхожесть семян и густота стояния растений 245
6.2 Время наступления фенологических фаз растений ярового ячменя 249
6.3 Засоренность посева 253
6.4 Заселенность вредителями и пораженность болезнями растений 256
6.5 Густота продуктивного стеблестоя и продуктивность колоса 261
6.6 Урожайность зерна ярового ячменя 264
6.7 Пивоваренные качества зерна ярового ячменя 268
ГЛАВА 7 Формирование урожая овса на элементах мезорельефа 273
7.1 Полевая всхожесть семян и густота стояния растений 273
7.2 Время наступления фенологических фаз растений 277
7.3 Засоренность посева 282
7.4 Урожайность зерна овса 285
7.5 Структура урожая овса 288
7.6 Принципиальная схема влияния мезорельефа на формирование урожая зерновых культур 291
ГЛАВА 8 Эффективность размещения посевов и дифференциации технологии возделывания зерновых культур на мезорельефе 297
8.1 Эффективность размещения посевов 297
8.1.1 Экономическая эффективность размещения посева озимой ржи на элементах мезорельефа 298
8.1.2 Экономическая эффективность размещения посевов яровой пшеницы на элементах мезорельефа 300
8.2 Эффективность дифференциации технологии возделывания зерновых
культур на мезорельефе 302
8.2.1 Эффективность дифференциации нормы высева семян яровой пшеницы на мезорельефе 303
8.2.2 Эффективность дифференциации норм внесения минеральных удобрений в технологии возделывания яровой пшеницы на мезорельефе поля 3 8.3 Производственное испытание и внедрение практических разработок 317
8.4 Спутниковая съемка полей с целью адаптации размещения и технологии возделывания полевых культур 321
Выводы 325
Библиографический список 331
- Тепло и его распределение на рельефе
- Агрометеорологические условия в годы проведения полевых исследований
- Рельеф полей Учебно-научного центра Аксеновского сельскохозяйственного техникума
- Заселенность вредителями и пораженность листовыми болезнями растений озимой ржи
Введение к работе
Актуальность темы. Приоритетным направлением развития сельского хозяйства, намеченным Стратегией развития АПК Российской Федерации до 2020 года, является дальнейшее увеличение производства зерна (до 120-125 млн. т), которому принадлежит ведущая роль в обеспечении продовольственной и экономической безопасности страны. Республика Башкортостан является одним из крупных регионов по объему производства зерна. В последние годы валовые сборы зерна составляют около 3,0 млн. тонн и средняя урожайность зерновых культур 17 ц/га. К 2020 году стратегией развития АПК республики намечено доведение объемов производства зерна до 4,2 млн. тонн и урожайности зерновых культур – до 25 ц/га.
Для реализации стратегических задач по производству зерна, в связи с
изменчивостью и невозможностью регулирования уровня многих природных
ресурсов формирования урожая, требуется адаптивное ведение зернового хозяйства.
Суть адаптивного подхода заключается в том, чтобы перейти от общего зонального
принципа к более дифференцированному, более полному учету природно-
территориальных комплексов, учитывающих рельеф, почвенное плодородие
(Жученко А.А., 1990; Кирюшин В.И., 1993; Кирюшин В.И., Иванов А.Л., 2005).
Научное осмысление адаптивного подхода в растениеводстве нашло отражение в
работах классиков русской агрономии, а в трудах В.В. Докучаева (1892, 1936), В.П.
Мосолова (1946) и В.И. Вернадского (2012) на основе анализа противоречий
интенсификации земледелия обоснован ландшафтный подход к землепользованию.
Исследованиями ряда авторов показано влияние экспозиции склона, а также его
частей на неравномерность распределения питательных элементов и влаги в почве,
неоднородность условий для роста и развития растений, формирования
урожайности и качества зерна (Сильвестров С.И., 1955; Исаченко А.Г., 1976;
Перельман А.И., 1975; Арманд Д.Л., 1975; Сочава В.Б., 1975; Николаев В.А., 1979;
Швебс Г.И., 1990; Жученко А.А., 1988, 1990, 1994, 1997; Кирюшин В.И., 1996,
2015; Каштанов А.Н., Явтушенко В.Е., 1997; Хабиров И.К., Исмагилов Р.Р.,
Магафуров К.Б., 2000; Васенев И.И., Васенева Э.Г., Хехулин В.Г., 2004; Власенко
А.Н., Добротворская Н.И. 2004; Котлярова О.Г., Котлярова Е.Г., 2010; Зубарев
Ю.Н., Елисеев С.Л., 2010; Белюченко И.С., 2016). Дифференциация параметров
технологических операций возделывания полевых культур является
принципиальным положением «точного земледелия» и одной из задач
географической информационной системы (Цветков В.Я., 1998; Смелик В.А., Цыганова Н.А., Теплинский И.З., 2012; Лопырев М.И., Адерихин В.В., Постолов В.Д., 2012; Якушев В.П., Лекомцев П.В., Петрушин А.Ф., 2014; Косолапов В.М., Трофимов И.А., Трофимова Л.С. и др. 2015; Куклина Е.Э., 2015; Якушев В.П., 2015, Якушев В.В., 2016; Добротворская Н.И., 2016). В то же время, как отмечают А.И. Алтухов и А.С. Васютин (2002) в региональном аспекте закономерности изменения плодородия почвы в зависимости от рельефа поля остаются малоизученными и слабо освещены в научной литературе.
На территории Республики Башкортостан особыми природными условиями выделяется Белебеевская возвышенность, которая отличается сложным рельефом. Она занимает юго-восточную часть более обширной Бугульминско-Белебеевской возвышенности на востоке Русской платформы. Общая площадь Белебеевской возвышенности около 12 млн. га, из них более 680 тыс. га пашни, около 70% которых размещены на склоновых землях крутизной более 1о. В то же время, формирование урожая зерновых культур на сложной по рельефу Белебеевской возвышенности не исследовано.
Цель исследований состояла в выявлении закономерностей пространственной
изменчивости почвенных и климатических условий, особенностей формирования
урожая зерновых культур, а также в разработке дифференцированных
технологических операций возделывания зерновых культур на мезорельефе Белебеевской возвышенности. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
- выявить пространственную изменчивость основных показателей
плодородия почвы на полях с мезорельефом;
- изучить распределение климатических ресурсов и факторов на рельефе
поля;
выявить влияние элементов мезорельефа поля на фитосанитарное состояние посева зерновых культур (озимая рожь, яровая пшеница, яровой ячмень, овес);
изучить особенности формирования урожая зерновых культур (озимая рожь, яровая пшеница, яровой ячмень, овес) на разных элементах мезорельефа поля;
- составить принципиальную схему взаимосвязи рельефа, природных
ресурсов и урожайности зерновых культур;
- изучить особенности формирования качества зерна зерновых культур на разных элементах мезорельефа поля;
определить наиболее благоприятные элементы мезорельефа для размещения посевов зерновых культур на Белебеевской возвышенности;
обосновать эффективность дифференциации нормы высева семян и нормы внесения минеральных удобрений в технологии возделывания яровой пшеницы на мезорельефе.
Научная новизна. Впервые на черноземах типичных Белебеевской
возвышенности установлены закономерности пространственной изменчивости
основных показателей плодородия почвы, распределения микроклиматических
ресурсов и факторов, численности сорных растений и вредителей, пораженности
растений болезнями на полях с мезорельефом. Впервые выявлены особенности
процесса формирования урожая и качества зерна озимой ржи, яровой пшеницы,
ярового ячменя и овса на разных элементах мезорельефа поля. Составлена
принципиальная схема взаимосвязи рельефа, природных ресурсов и урожайности
зерновых культур. Определены наиболее целесообразные элементы рельефа для
возделывания основных зерновых культур (озимой ржи и яровой пшеницы),
обоснована целесообразность дифференциации и установлена наиболее
экономически эффективная норма высева семян и норма внесения минеральных удобрений в технологии возделывания яровой пшеницы на полях с мезорельефом.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая
значимость результатов исследований состоит в выявлении закономерностей
пространственной изменчивости плодородия почвы, распределения
микроклиматических ресурсов и факторов, численности сорных растений и вредителей, пораженности растений болезнями, установлении особенностей процесса формирования урожая и качества зерна на полях с мезорельефом, что вносит вклад в теорию конструирования высокопродуктивных агроэкосистем и агроландшафтов, разработки «точного земледелия».
Практическая значимость работы заключается в рекомендации
дифференцированного подхода к размещению посевов и определению параметров
технологических операций возделывания зерновых культур на разных элементах
мезорельефа. Реализация практических рекомендаций позволяет увеличить объемы
производства высококачественного зерна с высокой экономической
эффективностью. Оптимизация размещения посевов и дифференцированное применение минеральных удобрений и норм высева семян в технологии возделывания зерновых культур с учетом рельефа полей в хозяйствах Альшеевского и Миякинского районов Республики Башкортостан на площади 19,4 тыс. га позволило получить экономический эффект 36823 тыс. руб. Практические разработки вошли в «Рекомендации по технологии возделывания зерновых культур на полях со сложным рельефом» (2015).
Результаты исследований используются в учебном процессе подготовки специалистов среднего и высшего образования по направлению Агрономия в ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ и ГБОУ СПО Аксеновский СХТ. Исследования проводились в рамках выполнения Госзадания республиканской экспериментальной площадки «Инновационный подход в подготовке специалистов аграрного производства агроландшафтным проектированием в Республике Башкортостан».
Основные положения выносимые на защиту:
- закономерности пространственной изменчивости основных показателей
плодородия почвы на полях с мезорельефом;
распределение микроклиматических ресурсов и факторов на мезорельефе поля;
влияние элементов рельефа поля на фитосанитарное состояние посевов зерновых культур;
особенности формирования урожая зерновых культур на разных элементах мезорельефа поля (озимая рожь, яровая пшеница, яровой ячмень, овес);
- формирование качества зерна основных зерновых культур на разных элементах рельефа поля;
- принципиальная схема взаимосвязи рельефа, природных ресурсов и
урожайности зерновых культур;
элементы мезорельефа, наиболее пригодные для возделывания зерновых культур на Белебеевской возвышенности;
внутрипольная дифференциация нормы высева семян и нормы внесения минеральных удобрений в технологии возделывания яровой пшеницы на элементах мезорельефа.
Методология и методы исследований. Исследования проводились с использованием общепринятых в агрономии методов: аналитический обзор имеющейся в доступных источниках научной информации; полевой опыт, полевое наблюдение, лабораторный анализ качества зерна; математико-статистический анализ экспериментальных данных.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов
исследований подтверждается многолетними экспериментальными данными,
полевыми наблюдениями и лабораторными анализами, результатами
статистической оценки существенности разниц между урожайными данными вариантов, степени и формы взаимосвязи признаков, экономической оценкой практических рекомендаций.
Основные положения диссертационной работы доложены на международных,
всероссийских и региональных научно-практических конференциях: в рамках XI
Международной специализированной выставки АПК «Агро-2001» (Уфа, 2001 г.);
«Создание высокопродуктивных агроэкосистем на основе новой парадигмы
природопользования» (Уфа, 2001 г.); «Проблемы и перспективы развития
агропромышленного комплекса регионов России» (Уфа 2002 г.); «Пути повышения
эффективности АПК в условиях вступления России в ВТО» (Уфа, 2003 г.);
«Высшему агрономическому образованию в Удмуртской Республике - 55 лет»
(Ижевск, 2009 г.); «Научное обеспечение устойчивого функционирования и
развития АПК» (Уфа, 2009 г.); «Исследование, разработка и применение высоких
технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2010); «Научное обеспечение
инновационного развития АПК» (Уфа, 2010 г.); «Состояние, проблемы и
перспективы развития АПК» (Уфа, 2010 г.); «Актуальные проблемы современной
науки и образования. Биологические науки» (Уфа, 2010 г.); «Социальные
инновации» (Ярославль, 2010); «Энергосберегающие технологии производства
продукции растениеводства» (Уфа, 2013 г.); «Земельная реформа и эффективность
использования земли в аграрной сфере экономики» (Уфа, 2014 г.); «Инновационное
развитие современной науки» (Уфа, 2014 г.); «Изменчивость плодородия почвы и
приемы его повышения на агроландшафтах» (Уфа, 2015 г.); «Аграрная наука в
условиях модернизации и инновационного развития АПК России» (Иваново, 2015
г.); «Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве» (Великие
Луки, 2015 г.); «Инновационные направления развития АПК и повышение
конкурентоспособности предприятий, отраслей и комплексов - вклад молодых
ученых» (Ярославль, 2016 г.); «Вклад молодых ученых в инновационное развитие
АПК России» (Пенза, 2016 г.); «Аграрная наука в инновационном развитии АПК»
(Уфа, 2016 г.); «Инновационный путь развития АПК» (Ярославль, 2016 г.),
«Коняевские чтения» (Екатеринбург, 2016 г.); «Синтез современных наук» (Москва,
2016 г.); «Техническое и программное обеспечение внедрения в
сельхозпроизводство технологии точного земледелия» (Уфа, 2017 г.).
Разработанные рекомендации по оптимизации размещения посевов и дифференцированного применения минеральных удобрений и норм высева семян в технологии возделывания зерновых культур с учетом рельефа полей, апробированы в хозяйствах Альшеевского и Миякинского районов Республики Башкортостан и
демонстрировались на Российских агропромышленных выставках «Золотая осень»
(г. Москва, 2012-2015 гг.) и Международных агропромышленных выставках
«Агрокомплекс» (г. Уфа, 2015, 2016 гг.), где были удостоены дипломов и золотых медалей.
Личный вклад автора. Разработка рабочей программы, полевые опыты,
полевые наблюдения, лабораторные анализы, обобщение полученных
экспериментальных данных осуществлялись лично автором.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 1 монографии и 59 научных статьях, в том числе в 14 изданиях включенных в перечень ВАК.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 330 страницах компьютерного текста, состоит из 8 глав, выводов и рекомендаций по производству, содержит 138 таблиц и 62 рисунка. Библиографический список включает 531 источник литературы, из них 59 на иностранных языках.
Автор выражает благодарность научному консультанту доктору
сельскохозяйственных наук, профессору, члену-корреспонденту Академии наук
Республики Башкортостан, заслуженному работнику высшей школы Российской
Федерации Р.Р. Исмагилову, заведующему УНЦ АСХТ З.Ф. Сафарову, признателен
профессору В.Б. Троц, сотрудникам кафедры растениеводства и земледелия
Башкирского государственного аграрного университета, производственной
лаборатории Аксеновского элеватора за помощь, оказанную на различных этапах выполнения работы.
Тепло и его распределение на рельефе
Производство продукции растениеводства происходит за счет сложного фотосинтетического процесса зелеными растениями с участием природных ресурсов и под влиянием естественных факторов. На практике и в научной литературе природные ресурсы и факторы принято объединять в одно целое и называть «факторы» (Лихацевич А.П., Мееровский А.С., Вахонин Н.К., 2001; Ладонин В.Ф., Юркин С.Н., Анисимова Т.Ю., 2002; Дьяченко Н.П., Владимиров С.А., Кузнецов Е.В., 2007; Проценко Е.П., Караулова Л.Н., 2001, 2007; Потапова Г.Н., 2007; Амакова Т.А., 2008; Манукьян Д.А., 2009; Лопатина Л.М., Драгавцева И.А., Луговской А.П., 2010; Кадыров С.В., 2011; Мухамадьяров Ф.Ф., Головко Т.К., Табаленкова Г.Н. и др., 2013; Апхудов Т.М., Твердохлебов С.А., 2013; Магомедов К.А., Астарханова Т.С., Гюльмагомедова Ш.А., 2014; Сандакова Г.Н., Елисеев В.И., 2015) или «природные, экологические условия» (Гапонюк Э.И., Малахов С.Г., 1985; Максимов В.А., Замятин С.А., Апаева Н.Н., 2014; Сыева С.Я., Мандаева С.А., 2014; Неверов А.А., 2015). Академик ВАСХНИЛ В.П. Мосолов (1993) писал: «Условия роста и развития растений являются той средой, в которой они с большим или меньшим успехом живут и развиваются. Это свет, тепло, воздух, вода и питательные вещества».
Р.Р. Исмагилов (2011) выделяет природные ресурсы в отдельную группу. К данной группе, он относит «условия», которые в том или ином виде участвуют в продукционном процессе и, в конечном итоге, являются составной частью продукции растениеводства. Это тепло, солнечная радиация, влага, минеральное питание, органическое питание, продолжительность вегетационного периода и световая часть суток.
Солнечная радиация и тепло, представляют собой природные энергетические ресурсы для продукционного процесса растений. Они накапливаются в органическом веществе урожая как потенциальная энергия. Вода, минеральные вещества почвы и углекислый газ являются природными материальными ресурсами для производства продукции растениеводства. Ресурсы входят как составная часть органического вещества продукции растениеводства. Автор выделяет также временный природный ресурс – продолжительность вегетационного периода и длина дня, а также пространственный ресурс – площадь земли.
Природные факторы не участвуют в создании органического вещества, но оказывают определенное влияние на продукционный процесс растений (заморозки, ветер, вредители, возбудители болезней, сорные растения, засоленность почвы и др.). Функциональная связь между почвой и условиями среды остается по существу еще не раскрытой, что объясняет сложность проблемы.
Природные ресурсы и факторы неравномерно распределены на территории. Одним из основных условий, определяющих уровень природных ресурсов и напряженности факторов формирования урожая, является ландшафт (World Reference Base…, 1994, 1998; Soil Survey Staff…, 1998). Территория Республики Башкортостан представлена разнообразными ландшафтами (от степного до горно лесного), которые отличаются разнообразием почв, а также количеством атмосферных осадков, приходом солнечной энергии и теплообеспеченностью (Агроклиматические ресурсы Башкирской АССР, 1976). Уровень природных условий различен не только на макро – и мезоландшафтах, но они различны на разных элементах микроландшафта. В пределах одного хозяйства и даже одного того же поля существенно меняется уровень природных условий формирования урожая сельскохозяйственных культур. На сравнительно небольшой территории, имеются участки, наиболее благоприятные по типу почвы и микроклимату для выращивания той или иной группы культур. «... даже простые пахари – землепашцы, – писал В.В. Докучаев (1895), – обязательно различают и далеко неодинаково ценят поля, лежащие на полдень и на ночь, а равно и участки на горах, по долам, падям и равнинам. И действительно, условия освещенности, температура, характер снежного покрова и особенно его таяние, даже количество осадков, время и стоимость обработки полей, здесь все существенно различно». Рельеф – основополагающий компонент ландшафта, перераспределяет влагу и тепло (то есть вещество и энергию) по земной поверхности, в значительной степени контролирует экологические градиенты, по которым сверху вниз увеличивается количество влаги, уменьшается количество тепла, в почвенном поглощающем комплексе кальций постепенно замещается натрием, растения и животные ксерофилы уступают место мезо-, а затем и гигрофилам (Мордкович В.Г., 1982). В отличие от равнин, склоновые земли характеризуются значительной пестротой природных условий для произрастания сельскохозяйственных культур. Эти условия существенно изменяются в зависимости от крутизны, длины, формы, экспозиции, площади и формы водосборов (Мусохранов В.Е., 1979).
Холмистость рельефа, его расчлененность предопределяют пространственную изменчивость типов почв, уровня залегания грунтовых вод и увлажнения поверхностных горизонтов, скорость эрозионных процессов и других параметров природной среды, определяющих, в конечном счете продуктивность сельскохозяйственных угодий. Характер рельефа оказывает решающее влияние и на локальное перераспределение указанных факторов природной среды по морфоэлементам (водоразделам, поймам рек и днищам балок, речным террасам, склонам различной крутизны и экспозиции). Разное гипсометрическое и пространственное положение природных поверхностей обусловливают существенные различия их агроэкологического потенциала. Разнообразие элементов рельефа определяет сложную картину перераспределения агроклиматических ресурсов и формирования микроклимата (Кирюшин В.И., 1996). В зависимости от абсолютной высоты, крутизны, экспозиции и места склона в значительной степени изменяется плодородие почвы, тепловой и водный режим, видовой состав и численность сорняков, то есть основные абиотические и биотические параметры внешней среды. Роль геоморфологического фактора в формировании природных и антропогенных ландшафтов весьма значима в районах с возвышенно равнинными участками рельефа, столь характерными для лесостепной и степной зон в регионах страны. Поэтому выявление в таких регионах связи ландшафтной структуры с морфологией рельефа, с его современными экзогенными процессами, является одной из первоочередных задач при характеристике природных и агроландшафтных систем.
Агрометеорологические условия в годы проведения полевых исследований
Исследования изменчивости природных ресурсов и факторов формирования урожая зерновых культур на мезорельефе проводили на Белебеевской возвышенности. Полевые опыты проводили в Учебно-научном центре ГБОУ СПО «Аксеновский сельскохозяйственный техникум» муниципального района Альшеевский район Республики Башкортостан, который находится на Белебеевской возвышенности.
Белебеевская возвышенность – часть Бугульмино-Белебеевской возвышенности и в пределах административных границ Республики Башкортостан вытянута широкой (90 км) полосой на 300 км от пос. Бакалы на севере до верховий р. Ашкадар на юге (рисунок 1). Общая площадь около 1,2 млн. га. Абсолютная высота 150-200 м на севере и 420-480 м на юго-востоке. Геологическая основа сложена структурами Татарского и Пермско-Башкирского свода. Четвертичные отложения в основном приурочены к днищам и нижним частям склонов долин рек, где они представлены делювиальными суглинками, аллювиальными суглинками, песками и галечниками. Верхние части склонов долин и водоразделы имеют лишь маломощные слои элювиальных щебнистых глин и суглинков. На крутых склонах долин четвертичные отложения отсутствуют и здесь выходят верхнепермские породы. По ботанико-географическому районированию территория Белебеевской возвышенности отнесена к Заволжско-Предуральской подпровинции Восточноевропейской степной провинции Евразийской степной области. Согласно ландшафтному районированию практически вся территория Белебеевской возвышенности отнесена к лесостепной зоне, к округам северной типичной и южной лесостепи. Один из округов (Демско-Сыртовый) отнесен к степной зоне.
Климат Белебеевской возвышенности характеризуется как континентальный, теплый, незначительно засушливый. Сумма активных температур - 2100-2300 С, гидротермический коэффициент - 0,9-1,2. Среднегодовая температура воздуха 1,8-2,8 С, среднегодовое количество осадков 482-678 мм. Средняя продолжительность безморозного периода 125 дней. Подземные воды приурочены к уфимским, казанским, татарским и четвертичным отложениям. Территория Белебеевской возвышенности, в связи с неоднородным рельефом и хозяйственной деятельностью человека, отличается различной степенью облесенности в разных своих частях. К склонам северной экспозиции приурочены смешанные широколиственные леса с преобладанием липы, березовые леса, разнотравно-злаковые степи, а на крутых склонах - полынно-злаковые и злаковые степи. На склонах южной экспозиции господствуют дубовые леса, кустарниковые и злаково-полынные степи, переходящие на крутых склонах в каменистые степи. Естественная степная растительность подразделяется на два варианта: луговые степи и разнотравно-ковыльные. Степные пространства в значительной степени окультурены, степень хозяйственного освоения их составляет 45-60% (Кираев Р.С., Мукатанов А.Х., Чернышев О.И., 2004; Чанышев И.О., Мукатанов А.Х., Кираев Р.С., 2008; Кираев Р.С., Сираев М.Г., 2009).
Почвенный покров на стационарах Белебеевской платообразной возвышенности представлен преимущественно черноземами типичными и типично карбонатными (Haplic Chernozems), в меньшей степени – серыми (Albic Luvisols) и темно-серыми лесными почвами (Greyi Luvic Phaeozems). Почвообразующими породами в основном являются делювиальные карбонатные глины, тяжелые и легкие суглинки и элювий известняков. Черноземы типичные в большинстве своем среднемощные. Морфологическими особенностями являются интенсивная темно-серая окраска гумусового горизонта, хорошая комковато зернистая структура, рыхлое сложение, повышенный уровень вскипания от HCl.
Содержание гумуса изменяется в широком диапазоне от 4,7% до 12,8%, целинные почвы обычно высокогумусные, а пахотные – среднегумусные. Гранулометрический состав тяжелосуглинистый, иногда среднесуглинистый. Реакция среды близка к нейтральной или слабощелочная при наличии свободных карбонатов. Почвы насыщены основаниями, в составе которых преобладает кальций. Эти свойства определяют высокую поглотительную способность и буферность черноземов типичных, т.е. высокую экологическую устойчивость.
Чернозем типичный на территории Белебеевской возвышенности распространен и занимает 1695,9 тыс. га, практически полностью вовлечены в сельскохозяйственное использование, более 75% их площади распахано (Хазиев Ф.Х., Хабиров, И.К. и др., 1995). Черноземы типичные карбонатные имеют следующую характристику ( Чанышев И.О., Мукатанов А.Х., Кираев Р.С., 2008; Асылбаев И.Г., 2016):
А1 0-36 см. Темно-серый с буроватым оттенком, сухой, комковато-зернистый, среднесуглинистый, плотный каменисто-щебнистый, корни, переход заметный, бурное вскипание от 10% НСl . АВ 36-54 см. Серовато-бурый, комковато-порошистый, легкосуглинистый, рассыпчатый, средние и крупные включения известняка, переход постепенный, корни, бурное вскипание от 10% НСl . В1 54-67 см. Светлый, буровато-палевый, порошистый, карбонаты в виде мягких включений и псевдомицелий, редко в виде плотных обломков, корни, вскипание от 10% НСl. С 70-85 см. Светло-коричневый элювиально-делювиальный суглинок со щебнем известняка, вскипание от 10% НСl.
Полевые опыты проводили в УНЦ Аксеновского сельскохозяйственного техникума на черноземе типичном карбонатном. Средневзвешенное содержание подвижного фосфора в почве полей составляет 105 мг/кг, что соответствует повышенному уровню обеспеченности для зерновых культур, хотя не все участки имели повышенное содержание фосфора, так на 18 га отмечалось низкое содержание фосфора, на 150 – среднее, 125 га – повышенное, 18 га высокое, 17 га очень высокое.
Содержание обменного калия на полях хозяйства также не одинаковое, так если средневзвешенный показатель составляет 101 мг/кг (328 га), то 93 га имеют среднее содержание обменного калия, 157 га – повышенное и 78 га – высокое. Средневзвешенный показатель кислотности составляет 6,0, при этом 69 га площади хозяйства имеют слабокислую реакцию среды, 27 га близкие к нейтральным и 232 га нейтральные. Средневзвешенный показатель по хозяйству составляет 7,1 ед., средневзвешенный показатель гидролитической кислотности – 2,36 мг-экв./100 г почвы. Средневзвешенный показатель емкости катионного обмена составляет 46 мг-экв./100 г почвы.
Содержание гумуса в почвах хозяйства составило 8,8%: 60 га площади пашни имеют среднее, 144 – повышенное и 124 га – высокое содержание гумуса. Средневзвешенное содержание серы составляет 1,7 мг/кг почвы, при этом 328 га пашни имеют низкое содержание данного элемента. По данным последних обследований почвы имеют очень высокое содержание кальция 32,8 мг-экв./100 г почвы. 150 га пашни имеют высокое и 178 га – очень высокое содержание магния, средневзвешенный показатель составляет 5,0 мг-экв./100г почвы (Агрохимическая характеристика почв …, 2009).
Рельеф полей Учебно-научного центра Аксеновского сельскохозяйственного техникума
Белебеевская возвышенность является частью Бугульмино-Белебеевской возвышенности, куда входят территории муниципальных районов Республики Башкортостан: Бакалинского, Белебеевского, Бижбулякского, Ермекеевского, Миякиского, Туймазинского и Шаранского, площади пахотных земель которых составляют более 640 тысяч гектаров. Наибольшая сельскохозяйственная освоенность земель в Бижбулякском (76,2%), Ермекеевском (78,8%) и Миякинском (75,0%) районах. Доля пашни в сельхозугодьях 50-60%.
Средние отметки в отдельных точках Белебеевской возвышенности над уровнем моря составляют 300-500 метров. Город Белебей, например, расположен на высоте почти в два раза выше, чем г. Уфа и в четыре раза выше г. Янаул (Хайретдинов А.Ф., 1987). Рельеф Белебеевской возвышенности сложный, более 70% площади пашни расположено на склонах крутизной от 1 до 5 (Хайретдинов А.Ф., 1987).
Как показал анализ, проведенный нами по данным ФГБУ «Станция агрохимической службы «Ишимбайская», содержание гумуса, подвижного фосфора и обменного калия в почве, кислотность почвы полей с различной экспозицией склона на территории Белебеевской возвышенности неоднородны (таблица 4, приложение 3). Нами изучены поля ряда хозяйств Ермекеевского, Бижбулякского, Белебееевского и Миякинского муниципальных районов.
Хозяйство ООО «Нива» Ермекеевского района имеет несколько полей различной экспозиции. Поле № 1 площадью 264 га, характеризовалось выравненностью с уклоном менее 1 градуса, содержанием гумуса 6,9%, кислотностью почвы рН - 6,1, подвижного фосфора 83 мг/кг почвы, обменного калия 136 мг/кг почвы. Поле № 2 составляет 243 га, имеет южную, юго-восточную экспозиции, содержание гумуса составило 6,8%, кислотность почвы рН - 6,2, подвижного фосфора 69 мг/кг почвы, обменного калия 143 мг/кг почвы. Поле № 3 составляет 228 га, поле преимущественно имеет северную экспозицию, содержание гумуса составляет 8%, кислотность почвы рН - 6,2, подвижного фосфора 106 мг/кг почвы, обменного калия 182 мг/кг почвы.
Хозяйство КФК Мазитов Р.М. расположено в Ермекеевском районе на 344 га, имеет 2 поля. Поле № 1 имеет 94 га, поле преимущественно имеет восточную и южную экспозиции, содержание гумуса составило 6,6%, кислотность рН 6,2, подвижного фосфора 74 мг/кг почвы, обменного калия 167 мг/кг почвы. Поле № 2 имеет 250 га, поле расположено, преимущественно, на склонах северной и северовосточной экспозиций, содержание гумуса составило 8,3%, кислотность почвы рН - 6,2, подвижного фосфора 53 мг/кг почвы, обменного калия 140 мг/кг почвы.
Хозяйство ООО «Урал» Бижбулякского района имеет 8 полей различной экспозиции. Поле № 1 расположено на 54 га площади на склоне южной экспозиции, содержание гумуса составило 6,1%, кислотность рН 6,2, подвижного фосфора 69 мг/кг почвы, обменного калия 136 мг/кг почвы. Поле № 2 составляет 120 га, из них 20 га расположено на выравненном участке, где содержание гумуса составляет 6,8%, кислотность рН 6,0, подвижного фосфора 57 мг/кг почвы, обменного калия 65 мг/кг почвы, а 98 га расположено на северном склоне содержание гумуса на данном склоне составило 7,0%, кислотность рН 6,2, подвижного фосфора 73 мг/кг почвы, обменного калия 65 мг/кг почвы. Поле № 4 составляет 99 га, поле преимущественно имеет северную экспозицию, содержание гумуса составляет 8,8%, кислотность рН 6,3, подвижного фосфора 97 мг/кг почвы, обменного калия 153 мг/кг почвы.
Хозяйство ООО «Миранда» Белебеевского района имеет 8 полей различной экспозиции. Поле № 2 расположено на 50 га площади на выравненном участке содержание гумуса составило 7,4%, кислотность рН 6,3, подвижного фосфора 78 мг/кг почвы, обменного калия 152 мг/кг почвы. Поле № 3 расположено на 79 га площади на склоне южной экспозиции, содержание гумуса составило 6,6%, кислотность рН 6,2, подвижного фосфора 51 мг/кг почвы, обменного калия 61 мг/кг почвы. Поле № 4 составляет 75 га, поле преимущественно расположено на склоне северной экспозиции, содержание гумуса составляет 8,2%, кислотность рН 5,1, подвижного фосфора 27 мг/кг почвы, обменного калия 65 мг/кг почвы. Поле № 5 составляет 57 га, которое расположено на выравненном участке с уклоном менее 1 градуса, при этом содержание гумуса составляет 7,2%, кислотность рН 6,0, подвижного фосфора 60 мг/кг почвы, обменного калия 98 мг/кг почвы. Таблица 4 – Содержание гумуса, рН почвы, обменного калия и подвижного фосфора на полях хозяйств в зависимости от экспозиции склона (Белебеевская возвышенность)
Заселенность вредителями и пораженность листовыми болезнями растений озимой ржи
Плотность снега колебалась от 285 до 305 г/см, наибольшей она была на северном склоне (294-305 г/см), а также на нижних частях склонов (294-305 г/см), так как на этих участках отмечался более высокий снежный покров, под действием которого и произошло повышение плотности снега (приложение 5).
Запасы влаги в снеге, в большей степени, зависели от высоты снежного покрова и были наибольшими на пониженных участкам всех склонов (164-186 мм), что на 74-92 мм больше, чем на верхних частях всех склонов. Наибольшие запасы воды были отмечены на склоне северной экспозиции (94-186 мм), а наименьшие на восточном склоне (90-164 мм). Склон северо-восточной экспозиции имел промежуточные значения данного показателя (91-173 мм).
Запасы влаги в почве сильно различались как по экспозициям склонов, так и по частям склонов. Так, на северном склоне запасы влаги в почве были наибольшими и составили 132-197 мм, а на восточном наименьшими и составили 124-178 мм. По частям склонов, наибольшее количество запасов влаги в почве наблюдалось на нижних частях (178-197 мм), а на верхних – наименьшее (124-132 мм), при этом разница между данными частями склонов составила 54-65 мм.
Южный склон был подветренным, а северный и восточный наветренными, что и определило высоту снежного покрова, которая была наименьшей на подветренном южном склоне (28-49 см), и наибольшей на наветренном северном (32-66 см) и восточном (39-61 см) склонах, что на 4-25 см больше южного склона. Аналогично результатам обследования предыдущих полей (№ 1 и 2), склон оказал существенное влияние на распределение снега по полю, так на верхних частях высота снега составляла 28-39 см, а в середине 34-59 см и в нижней части 49 66 см, что на 21-34 см больше чем в верхней части склонов. Плотность снега была наибольшей на северном склоне (284-305 г/см), а также на нижних частях склонов (285-305 г/см).
Запасы воды в снеге и запасы влаги в почве были неодинаковые на разных элементах рельефа. На южном склоне количество воды в снеге было наименьшее (76-140 мм), наибольшее же количество отмечено на восточном и северном склонах (109-178 и 91-201 мм, соответственно). По частям склонов, наибольшие запасы отмечены на нижних частях склонов (140-201 мм), а на верхних частях – наименьшие (76-109 мм). На северном склоне были отмечены наибольшие запасы влаги в почве, которые составили 137-201 мм, на южном склоне – наименьшие 101-177 мм, восточный склон имел промежуточные значения 122-193 мм. Запасы влаги в почве по частям склона были различными: наибольшие запасы отмечены на нижних частях склонов (177-201 мм), а на верхних частях – наименьшие (101-137 мм), что на 34-36 мм меньше, чем на нижних частях склонов (таблица 16).
Поле № 4 имело следующие экспозиции: северо-восточная, восточная и юго-восточная. Все имеющиеся экспозиции данного поля были наветренными. Высота, плотность и запасы воды в снежном покрове по экспозициям и частям склонов были различными. Так, высота снежного покрова была наибольшей на северо-восточном склоне (39-72 см), а наименьшей на юго-восточном склоне (34-54 см), восточный склон имел промежуточное значение (38-63 см). По частям склона, наибольшая высота отмечена на нижних частях склонов (54-72 см), что на 20-33 см больше, чем на верхних частях склонов.
Плотность снега отличалась по экспозициям и частям склонов: наибольшая плотность снега была отмечена на северо-восточном склоне (285-307 г/см), а также на нижних частях склонов (282-307 г/см), а наименьшая плотность отмечена на юго-восточном склоне (278-282 г/см), а также на верхних частях склонов (278-285 г/см) (приложение 5).
Запасы воды в снеге и запасы влаги в почве отличались: на юго-восточном склоне их было наименьшее количество (95-152 мм), наибольшее же количество отмечено на северо-восточном и восточном склонах (111-221 и 105-183 мм соответственно). По частям склонов, наибольшие запасы отмечены на нижних частях склонов (152-221 мм), а на верхних частях – наименьшие (95-111 мм) (таблица 17).
На северо-восточном склоне были отмечены наибольшие запасы влаги в почве, которые составили 121-228 мм, на юго-восточном склоне наименьшие – 109-171 мм, восточный склон имел промежуточные значения (112-188 мм). Запасы влаги по частям склона были различными: наибольшие запасы отмечены на нижних частях склонов (171-228 мм), а на верхних частях - наименьшие (109-121 мм), что на 62-107 мм меньше, чем на нижних частях склонов.
Поле № 3 имело всего 2 экспозиции склона: северную и западную. Западный склон был подветренным, а северный заветренным, что и объясняет разницу в неравномерном распределении снега по элементам рельефа поля. Наибольшая высота снежного покрова отмечалась на северном склоне и составила 41-69 см, а на западном всего 38-51 см. Более существенная разница отмечалась по частям склона, так если на верхних частях отмечалось - 38-41 см, то уже в середине увеличивалось до 49-59 см, а в нижней части было максимальным - 51-69 см.
Плотность снега была различной и колебалась в пределах от 274 г/см3 до 306 г/см3. Наибольшая плотность снега была на северном склоне (287-306 г/см3), а наименьшая на западном (274-293 г/см3), вследствие более высокого (на 22,6%) залегания снега на северном склоне. По частям склона, вследствие меньшей высоты снежного покрова на верхних частях склонов, отмечена и меньшая плотность на данных участках, которая составила 274-287 г/см3, что на 19 г/см меньше, чем на нижних частях склонов, где высота снежного покрова была намного выше (приложение 5).
Запасы воды в снеге колебались от 104 мм до 211 мм. Величина данного показателя зависела от высоты снежного покрова, а также от его плотности. Поэтому на западном склоне запасы воды в снеге были минимальными (104-148 мм), а на северном максимальными (118-211 мм), при этом разница составила 14-63 г/см3. По частям склонов минимальные запасы воды в снеге были отмечены на верхних частях склонов 104-118 мм, а на нижних частях максимальные 148-211 мм.
Наибольшие запасы влаги в почве были отмечены на северном склоне -144-224, а также на нижних частях склонов - 183-224 мм, а наименьшие запасы влаги в почве были отмечены на западном склоне - 122-183 мм, а также на верхних частях склонов - 122-144 мм (таблица 18).