ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ ЮГО-ВОСТОЧНЫХ РАЙОНОВ ПРЕДБАЙКАЛЬЯ

УДК 631.58.712 (075.8)

Продуктивность сельскохозяйственных культур на склоновых землях юго-восточных районов Предбайкалья

Солодун В. И., доктор сельскохозяйственных наук

Сметанина О. В., кандидат сельскохозяйственных наук

Зайцев А. М., кандидат сельскохозяйственных наук

Горбунова М. С., кандидат сельскохозяйственных наук

ФГБНУ «Иркутский НИИСХ»

664511, Россия, Иркутская обл., с. Пивовариха, ул. Дачная, д. 14

Е-mail: smetanina-olesya@mail.ru

В статье рассматриваются результаты исследований склоновых земель, вовлечённых в пашню в ландшафтах лесостепной зоны. Установлено, что лесостепная зона характеризуется сочетанием открытых степных и закрытых облесённых агроландшафтов, резко отличающихся по микроклимату, почвенному плодородию и продуктивности. В условиях неэродированных агролесостепных ландшафтов наиболее благоприятные микроклиматические, почвенные условия и уровень урожайности полевых культур формируются в верхних частях юго-восточных склонов. В открытых агростепных ландшафтах, подверженных эрозионным процессам, наоборот, лучшие условия и более высокая урожайность зерновых культур обеспечиваются в нижних и средних частях северо-восточных склонов. В закрытой (облесённой) лесостепи на юго-восточных склонах наиболее оптимальные агрофизические и агрохимические свойства почв складываются в верхних частях. Лучшие условия по физическому сложению, строению тёмно-серых лесных почв, а также по обеспеченности основными питательными веществами в верхних частях склонов обусловлены преобладанием тонких гранулометрических фракций размером менее 0,01 мм (физической глины). В открытых агростепных ландшафтах лесостепи на северо-восточных склонах с выраженными процессами смыва и дефляции лучшие агрофизические свойства выщелоченного чернозёма формируются в средних и нижних частях склонов. Агрохимические показатели плодородия выщелоченных чернозёмов более высокие, чем у тёмно-серых лесных почв, и остаются достаточно благоприятными для возделываемых растений во всех частях склонов. Агротехнологический комплекс Иркутской области не ориентирован на земли, расположенные на склонах, и их потенциальные возможности остаются нереализованными. Элементы рельефа являются постоянными и устойчивыми признаками территории, и специфика земель, расположенных на склонах, должна учитываться при агропроизводственном делении территории в целях дифференциации способов использования и воздействия.

Ключевые слова: агроландшафт, склон, микроклимат, севооборот, плодородие, урожайность.

В основу разработки и освоения современных систем земледелия положен адаптивно-ландшафтный подход, предусматривающий более глубокую привязку и адаптацию всех элементов систем к природным, антропогенным и экономическим условиям.

В разработанных ранее (в 80-е годы) зональных системах агроэкологические и зональные условия (рельеф, крутизна, экспозиция склонов) практически не учитывались. Севообороты нарезались сплошными массивами без достаточного учёта элементов рельефа, агроэкологических групп земель (почв). Поэтому в один севооборот чаще всего входили участки, неоднородные по типам почв, рельефу, микроклимату, проявлению эрозионных процессов. Такой подход приводил к шаблонному использованию пашни, необоснованному размещению культур и в итоге — к низкой урожайности зерна и кормов, резкой зависимости отрасли земледелия от засухи и других экстремальных условий погоды.

Одной из первопричин пространственной неоднородности почв и различий в урожайности полевых культур является рельеф. В условиях Предбайкалья около 70% пахотных угодий расположено на склонах разной экспозиции крутизной от 3 до 8°. При этом примерно 60% склонов имеют северную экспозицию (север, северо-запад, северо-восток, восток) и 40% — южную (юг, юго-восток, юго-запад, запад) (Солодун, 2012).

Особенности агрономически значимых параметров плодородия склоновых почв при их длительном сельскохозяйственном использовании могут изменяться в сторону как улучшения, так и ухудшения. Это связано в первую очередь с существенной дифференциацией почв от верхней части к нижней по составу, свойствам, теплофизическим и гидротермическим параметрам. Различие в тепловлагоресурсах приводит к неоднородности в наступлении физико-технологических кондиций почвы и отзывчивости на антропогенные воздействия, направленные на создание лучших условий для роста и развития сельскохозяйственных культур.

Отсутствие склоновой направленности технологий возделывания сельскохозяйственных культур в регионе связано со слабой научной проработкой данной проблемы в условиях отдельных агроландшафтных районов. Влияние особенностей склоновых земель (агроландшафтов) на плодородие почв и продуктивность разных полевых культур мало изучено в Иркутской области (Амакова, 2008; Амакова, 2009; Батудаев, 2014).

Цель исследований — установить влияние особенностей разных частей склонов на наиболее значимые показатели плодородия тёмно-серых лесных почв и выщелоченных чернозёмов, а также на урожайность полевых культур в агростепных и агролесостепных ландшафтах.

Методика исследований. Исследования проводились в течение 2005–2010 годов на двух типах почв: тёмно-серой лесной на опытном поле Иркутского НИИСХ (с. Пивовариха) и выщелоченном чернозёме на опытном поле кафедры земледелия и почвоведения (с. Оëк).

Опытный участок в с. Пивовариха расположен в закрытом (облесённом) лесостепном агроландшафте, а опытное поле в с. Оëк — в открытом остепнённом агроландшафте. При этом расстояние между экспериментальными территориями по прямой составляет примерно 30 км, но в закрытой лесостепи осадков за годы исследований выпало на 43 мм больше, чем в открытом агроландшафте, а среднемесячная температура воздуха за вегетационный период была ниже на 1,5ºС.

Опытный участок на выщелоченном чернозёме расположен на склоне северо-восточной экспозиции со средним уклоном 5,5°. Длина склона — около 900 м. На тёмно-серой лесной почве опытный участок расположен на юго-восточном склоне со средней крутизной 5° . Длина — 800 м. На выщелоченном чернозёме в разных частях склона (верхней, средней, нижней) был заложен трёхпольный зернопаровой севооборот с чередованием культур: пар чистый–пшеница–ячмень в трёхкратной повторности.

Площадь каждого поля составляла 1600 м2, учётная — 1000 м2. Поля расположены длинными полосами вдоль северо-восточного склона. На тёмно-серой лесной почве на юго-восточном склоне, также на трёх частях склона (верхней элювиальной, средней транзитной и нижней аккумулятивной) развёрнут плодосменный четырёхпольный севооборот с чередованием культур: кукуруза на силос–ячмень–однолетние травы (горохо-овёс на зерносенаж)–пшеница. Повторность трёхкратная, учётная площадь делянок — 100 м2. В плодосменном севообороте исследования велись на неудобренном фоне и с использованием удобрений в дозе N45P45K45, в зернопаровом под пшеницу по пару удобрения вносилось в дозе N30P30K30, под ячмень — N45P45K45.

В опыте определялись следующие показатели: гранулометрический состав, структурно-агрегатный состав, агрохимические свойства почвы, содержание продуктивной влаги в почве, урожайность; проводилась математическая обработка результатов (Доспехов, 1985).

Результаты исследований. Важнейшими показателями, характеризующими оптимальное или неоптимальное состояние почв, являются гранулометрический состав, структура почвы и её водопрочность, плотность и пористость. По полученным нами данным, гранулометрический состав разных частей склона существенно различался (табл. 1).

Вниз по юго-восточному склону возрастал процент фракций, относящихся к физическому песку, и уменьшался процент фракции физической глины. На выщелоченном чернозёме содержание физической глины прогрессивно возрастало от верхней к нижней части северо-восточного склона. Такие особенности могут быть связаны с определёнными зональными условиями и различиями тех мест, где проводились исследования. Опытное поле Иркутского НИИСХ расположено в закрытом агроландшафте и характеризуется, как лесоагроландшафт с отсутствием процессов дефляции почв, а опытное поле ИрГСХА расположено в открытом агростепном ландшафте с выраженной дефляцией и сносом частиц с верхней в нижнюю часть склона.

1. Гранулометрический состав тёмносерой лесной почвы по частям юговосточного склона (среднее за 2005–2010 гг.)

Часть склона Слой почвы, см Содержание фракций, %
физический песок (> 0,01 мм) физическая глина (< 0,01 мм)
Верхняя 0–30 56,1 43,9
30–50 52,2 47,8
Средняя 0–30 59,7 40,3
30–50 61,2 38,8
Нижняя 0–30 64,3 35,7
30–50 65,2 34,8
НСР05 для слоя 0–30 см 4,6 2,6
НСР05 для слоя 30–50 см 4,3 3,1

Данные о структурно-агрегатном составе тёмно-серой лесной почвы показали более высокую агрономическую ценность (по водопрочности) верхних частей склона и менее ценную — нижних. На выщелоченном чернозёме наиболее высокой плотностью обладал пахотный слой нижней части склона, а наиболее низкой и избыточно-рыхлой для возделываемых растений — верхней. На тёмно-серой лесной почве закономерность обратная.

Данная закономерность хорошо коррелирует с содержанием тонкодисперсных илистых фракций в составе гранулометрических элементов по частям склонов. Корреляция между плотностью почвы и гранулометрическим составом сильная (r = 0,74). Агрохимические свойства тёмно-серой лесной почвы и выщелоченного чернозёма представлены в табл. 2.

В тёмно-серой лесной почве содержание гумуса, сумма обменных оснований и степень насыщенности почв основаниями снижались от верхней к нижней части склона. От верхней к нижней части склона снижались гидролитическая кислотность и рНсол, что указывало на необходимость известкования нижних частей склона.

Выщелоченный чернозём содержал в пахотном слое 4,3 % гумуса, что соответствовало его содержанию в тёмно-серой лесной почве. Однако в средней и особенно в нижней частях склона содержание гумуса было более, чем в 1,5 раза больше, чем в тёмно-серой лесной. По общей оценке все части изучаемых склонов отличались относительно благоприятными агрохимическими параметрами плодородия.

2. Агрохимические свойства пахотного слоя 030 см по частям склонов

Часть склона рНсол Гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г Ёмкость поглощения, мг-экв/100 г Сумма обменных оснований, мг-экв/100 г Степень насыщенности почв основаниями, % Содержание гумуса, %
Верхняя 6,8 2,4 28,4 25,5 92,5 4,4
6,5 3,0 38,3 35,5 92,5 4,3
Средняя 5,3 2,7 19,3 18,6 85,1 4,2
6,3 2,4 37,9 35,0 93,0 6,3
Нижняя 4,1 5,1 16,5 15,9 66,7 4,1
7,5 2,0 43,1 42,6 96,5 7,8

Примечание: в верхней строке — тёмно-серая лесная почва, в нижней строке — выщелоченный чернозём.

По состоянию увлажнения в убывающем порядке склоны по экспозициям располагались в следующий ряд: северные → восточные → западные → южные; а по частям склонов в порядке уменьшения влажности: низины → нижние части склонов → средние части склонов → вершины склонов. Проведённые нами исследования показали, что эта наиболее подходящая и логически правильно построенная типизация склонов по влагообеспеченности не является вполне бесспорной. Из полученных нами данных (табл. 3) следует, что на юго-восточном склоне более высокие запасы продуктивной влаги во всех частях почвенного профиля тёмно-серой лесной почвы содержались в верхней части склона. Средняя часть склона по степени увлажнения занимала промежуточное положение между верхней и нижней.

На северо-восточном склоне выщелоченный чернозём характеризовался запасами влаги, имеющими обратную зависимость от склона с тёмно-серой лесной почвой.

3. Запасы продуктивной влаги по слоям почвенного профиля тёмно-серой лесной почвы на разных частях склона (среднее по севообороту за 2005–2010 гг.), мм

Часть склона Срок определения
15.05 15.06 15.07 15.08 15.09
0–30 см 0–100 см 0–30 см 0–100 см 0–30 см 0–100 см 0–30 см 0–100 см 0–30 см 0–100 см
Верхняя 56 186 48 174 49 176 60 189 50 166
Средняя 47 158 42 152 42 160 49 168 44 153
Нижняя 46 150 41 149 38 144 45 163 42 144

Выявленные особенности указывают на то, что влагообеспеченность растений на склоновых землях зависела не только от количества осадков и их распределения по месяцам вегетационного периода, но и во многом определялась разнокачественностью почвенного покрова по агрофизическим свойствам.

Содержание подвижных форм азота, фосфора, калия в разных агроландшафтах лесостепной зоны зависит в большей степени от расположения в различных частях склонов, чем от предшественников и удобрений. В закрытой лесостепи на юго-восточном склоне с тёмно-серой лесной почвой в среднем по севообороту (кукуруза–ячмень–однолетние травы–пшеница) содержание N-NO3, P2O5 и K2O повышалось от верхней к нижней части склона. В закрытой лесостепи наиболее благоприятные условия для накопления потенциального запаса семян сорняков складывались в верхних частях склонов, а в открытой лесостепи, напротив, в нижних частях.

Данные о влиянии особенностей отдельных частей юго-восточного склона с тёмно-серой лесной почвой на урожайность культур плодосменного севооборота (табл. 4) показали, что разброс урожайности по отдельным культурам в зависимости от их размещения по склону достигает почти кратных величин.

На неудобренном фоне урожайность зелёной массы кукурузы от верхней к нижней части склона снизилась в 1,6 раза, или на 40% (от 32,3 до 19,3 т/га), однолетних трав — в 1,3 раза, или на 25% (от 35,4 до 26,7 т/га), ячменя — в 1,4 раза, или на 31% (от 2,20 до 1,51 т/га) и пшеницы — в 1,8 раза, или на 44% (от 3,76 до 2,09 т/га). Кукуруза и яровая пшеница оказались более требовательными к месту расположения на склоне, а ячмень и горохо-овёс — менее требовательными.

На удобренном фоне разница по частям склона в урожайности кукурузы сохранилась на одном уровне, пшеницы — уменьшилась (с 1,8 до 1,5 раза, или с 44 до 35%), ячменя и горохо-овсяной смеси — практически сохранилась.

4. Урожайность культур плодосменного севооборота на тёмносерой лесной почве по разным частям юго-восточного склона (среднее за 2005–2010 гг.), т/га

Часть склона Фон удобрений Культура севооборота Выход с 1 га севооборотной площади
кукуруза ячмень горохо-овёс пшеница зерна корм. ед.
Верхняя Без удобрений 32,3 2,20 35,4 3,76 1,49 4,56
N45P45K45 45,3 2,72 39,6 4,33 1,76 5,61
Средняя Без удобрений 26,5 1,92 29,6 3,11 1,26 3,83
N45P45K45 39,7 2,50 35,5 3,67 1,54 4,95
Нижняя Без удобрений 19,3 1,51 26,7 2,09 0,90 3,01
N45P45K45 28,2 2,28 32,8 2,78 1,26 4,06
НСР0.5,т/га 3,01 0,32 2,60 0,21

По большинству культур севооборота (за исключением посевов ячменя) даже внесение удобрений в средней дозе не компенсировало разницу в урожайности, обусловленную влиянием специфики частей склона, хотя частично её и сглаживало.

Влияние особенностей частей склона на урожайность культур настолько велико, что оно даже превышает действие минеральных удобрений. Такие культуры, как кукурузу на силос и пшеницу, нецелесообразно возделывать на пониженных элементах склона, а лучше отводить под них хорошо прогреваемые и более влажные высокие участки рельефа.

В зернопаровом севообороте на северо-восточном склоне с выщелоченным чернозёмом в верхней смытой и дефлированной части склона урожайность пшеницы и ячменя при принятой зональной агротехнике и дозах удобрений была на 0,51–0,54 т/га ниже, чем в нижней. Средние части склона по урожайности занимали промежуточное положение между верхней и нижней (табл. 5).

5. Урожайность яровой пшеницы и ячменя на выщелоченном чернозёме в разных частях северо-восточного склона (среднее за 20052007 гг.), т/га

Часть склона Культура севооборота Выход с 1 га севооборотной площади, т
пшеница ячмень зерна корм. ед.
Верхняя 2,02 2,22 1,41 1,64
Средняя 2,30 2,42 1,57 1,82
Нижняя 2,53 2,76 1,76 2,04
НСР0.5,т/га 0,25 0,29

Примечание: доза удобрений под пшеницу по пару — N30P30K30, под ячмень — N45P45K45

Следует отметить, что в период исследований не было годов с проявлением весенне-летней засухи, частота которой в обоих агроландшафтах составляет 4–5 лет из 10. Однако, исходя из полученных результатов, можно предполагать, что и в засушливые годы эта разница сохранится и даже будет более резко выраженной.

Заключение. В закрытой (облесённой) лесостепи на юго-восточных склонах наиболее оптимальные агрофизические и агрохимические свойства почв складываются в верхних частях склонов. Лучшие условия по физическому сложению, строению тёмно-серых лесных почв, а также по обеспеченности основными питательными веществами в верхних частях склонов обусловлены преобладанием тонких гранулометрических фракций размером менее 0,01 мм (физической глины).

В открытых агростепных ландшафтах лесостепи на северо-восточных склонах с выраженными процессами смыва и дефляции лучшие агрофизические свойства выщелоченного чернозёма формируются в средних и нижних частях склонов. Агрохимические показатели плодородия выщелоченных чернозёмов более высокие, чем у тёмно-серых лесных почв, и остаются достаточно благоприятными для возделываемых растений на всех частях склонов.

Рельеф оказывает существенное влияние на урожайность всех возделываемых в севооборотах культур. Эффект от правильного выбора той или иной части склона для посева равен или превышает эффект от предшественника или удобрений. В закрытой лесостепи на неудобренном фоне на тёмно-серой лесной почвы урожайность зелёной массы кукурузы от верхней к нижней части юго-восточного склона снижалась в 1,6 раза (на 40%), однолетних трав (горохо-овса) — в 1,3 раза (на 25%), ячменя — в 1,4 раза (на 31%) и пшеницы — в 1,8 раза (на 44 %). Применение удобрений в средних дозах не компенсировало разницу в урожайности, обусловленную рельефом, хотя и несколько сглаживало её.

Литература

1. Научные основы адаптивно-ландшафтных систем земледелия Предбайкалья / В. И. Солодун, А. М. Зайцев, А. С. Филиппов, Г. О. Такаландзе. — Иркутск: ИрГСХА, 2012. — 448 с.

2. Амакова Т. В. Влияние элементов агроландшафта на урожайность и качество зерна зерновых культур в условиях Предбайкалья / Т. В. Амакова // Сибирский Вестник сельскохозяйственной науки. — 2008. — Вып. 2. — С.21–24.

3. Амакова Т. В. Влияние частей юго-восточного склона на агрофизические свойства тёмно-серой лесной почвы / Т. В. Амакова // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. — 2009. — Вып. 3 (16). — С.13–15.

4. Научные основы склонового земледелия Бурятии: монография / А. П. Батудаев, О. А. Алтаева, Е. Э. Куклина, В. М. Коршунов; под общей редакцией проф. А. П. Батудаева. — Улан-Удэ: БГСХА им. В. Р. Филиппова, 2014. — 172 с.

5. Влияние компоста многоцелевого назначения на продуктивность яровой пшеницы в различных ландшафтных условиях / Д. А. Иванов, Н. Г. Ковалёв, В. А. Тюлин, М. В. Рублюк, О. В. Карасёва, В. А. Абрамов // Кормопроизводство. — 2014. — № 6. — С.29–33.

6. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. — М: Агропромиздат, 1985. — 450 с.

Crop productivity on slope area of southeastern Cisbaikalia

Solodun V. I., Dr. Agr. Sc.

Smetanina O. V., PhD Agr. Sc.

Zaytsev A. M., PhD Agr. Sc.

Gorbunova M. S., PhD Agr. Sc.

Irkutsk Agricultural Research Institute

664511, Russia, the Irkutsk region, Irkutskiy rayon, selo Pivovarikha, Dachnaya str., 14

Е-mail: smetanina-olesya@mail.ru

This paper reports on slope lands, used as farm fields in a forest-steppe. Forest-steppe comprises open steppe and high-density woodlands, varying in microclimate, soil fertility and productivity. Nonerodible forest-steppe provides the most favorable microclimatic and soil conditions for high crop productivity in the upper zones of south-eastern slopes. Open steppe, affected by erosion processes shows better conditions and higher grain crop yield in the lower and middle zones of north-eastern slopes. High-density woodland of south-eastern slopes has the most optimal physical and chemical soil parameters in the upper area. Better conditions of dark-gray forest soil, such as physical texture, profile and nutrient availability in the upper zones are the result of predominated fine particle-size fractions of less than 0.01 mm in size (silt-and-clay). Open north-eastern steppe slopes, affected by intensive scouring and drifting form better physical properties of leached chernozem in the middle and lower zones. Leached chernozem has higher fertility-defining chemical values, compared to dark-grey forest soil, providing optimal conditions for crops, cultivated on all the slope sections. Agrotechnological complex in the Irkutsk region does not utilize slope lands, ignoring their potential. Territorial division for farming should consider slope land properties and differentiate methods of land cultivation.

Keywords: agrolandscape, slope, microclimate, crop rotation, fertility, productivity.

References

1. Nauchnye osnovy adaptivno-landshaftnykh sistem zemledeliya Predbaykalya / V. I. Solodun, A. M. Zaytsev, A. S. Filippov, G. O. Takalandze. — Irkutsk: IrGSKhA, 2012. — 448 p.

2. Amakova T. V. Vliyanie elementov agrolandshafta na urozhaynost i kachestvo zerna zernovykh kultur v usloviyakh Predbaykalya / T. V. Amakova // Sibirskiy Vestnik selskokhozyaystvennoy nauki. — 2008. — Ed. 2. — P.21–24.

3. Amakova T. V. Vliyanie chastey yugo-vostochnogo sklona na agrofizicheskie svoystva temno-seroy lesnoy pochvy / T. V. Amakova // Vestnik Buryatskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii im. V.R. Filippova. — 2009. — Ed. 3 (16). — P.13–15.

4. Nauchnye osnovy sklonovogo zemledeliya Buryatii: monografiya / A. P. Batudaev, O. A. Altaeva, E. E. Kuklina, V. M. Korshunov; pod obshchey redaktsiey prof. A. P. Batudaeva. — Ulan-Ude: BGSKhA im. V. R. Filippova, 2014. — 172 p.

5. Vliyanie komposta mnogotselevogo naznacheniya na produktivnost yarovoy pshenitsy v razlichnykh landshaftnykh usloviyakh / D. A. Ivanov, N. G. Kovalev, V. A. Tyulin, M. V. Rublyuk, O. V. Karaseva, V. A. Abramov // Kormoproizvodstvo. — 2014. — No. 6. — P.29–33.

6. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta. — Moscow: Agropromizdat, 1985. — 450 p.

Комментарии запрещены.