Природно-экономическая и экологическая характеристика хозяйства. Агротехника возделывания озимой пшеницы. Характеристика почв опытного участка. Влияние не продуваемой лесополосы на величину сухого остатка, полезащитной лесополосы на урожайность пшеницы.
Аннотация к работе
Древесные насаждения полезащитных лесных полос также способствуют изменению количества и качества поступления органического вещества, физических, физико-химических и химических свойств почвы (Зайцев, 1964). Поэтому целью наших исследований явилось оценить действие непродуваемой лесополосы на физико-химические свойства почвы спустя 37 лет после посадки полезащитных лесных полос и начала изменений условий почвообразования. Приобретая в системе высокие ветроломные свойства, лесные полосы до такой степени локализуют метели, что полностью предотвращают вынос снега с межполосных полей в гидрографическую сеть и другие защищенные от ветра места, а также образование больших скоплений снежной массы в насаждениях и возле них. Ослаблением скорости ветра и турбулентности снижается воздушных масс полезащитные лесополосы сокращают испарение с почвы в Сальской, Каменностепной, Тимашевской, Светлоградской, и Деминской СПЛП в невегетационный период на 64, 65, 37, 67 и 35 мм. Через такие полосы ветер почти не проникает, а переваливается над ними и создает зону штиля в приземном слое за полосой; по мере удаления от полосы скорость ветра быстро возрастает.Совхоз имени Поляченко организован в 1961 году, в 1993 г. был реорганизован в акционерное общество закрытого типа «Новорепинское» и в начале 2000 года - в колхоз «Новорепинский», в 2006 году - в хозяйстве была проведена процедура банкротства, основное оборудование и помещения были выкуплены и организовано новое ООО «Узень». Важной отраслью производства в колхозе является растениеводство, основу которого составляет производство зерна пшеницы, ячменя и подсолнечника. Продолжительность периода от схода снегового покрова до наступления физической спелости почвы составляет 19-20 дней, что вызывает необходимость подготовки и проведения весенних полевых работ в предельно сжатые сроки. Летом осадки выпадают в виде ливней, слабо впитывающихся в почву, а высокие летние температуры падение относительной влажности воздуха в дневные часы до 38-40% способствует непроизвольному расходованию влаги на испарение с поверхности почвы. (1994 г.) к началу сева яровых средние многолетние запасы влаги вполне удовлетворяют потребности растений во влаге в 70-80% лет, в период всходов - кущения - 60%, в период кущения - выхода в трубку - 40-70%, в период колошения молочной спелости - 10-20% лет, в период молочно-восковой спелости - запасы влаги неудовлетворительные.Изменение количества накопленного за зиму снега, глубины промораживания почвы, скорости снеготаяния и характера поступления влаги в почву вероятно отразится на солевом режиме почв. Наблюдение за величиной сухого остатка показало, что в горизонте А максимальное скопление солей было на расстоянии 12Н от лесополосы, т.е. там где действие лесополосы на снегонакопление, по нашим данным было минимальным, и составило - 0,0913%, на целине величина сухого остатка была чуть меньше - 0,0836%. Повышенное накопление снега на вариантах «Лесополоса», «3Н» и «6Н» от лесополосы способствовало некоторому рассолению почвенного профиля. При изучении содержания водорастворимых соединений в горизонте В, установлено, что в зависимости от удаленности от лесополосы наблюдается синусоидообразное изменение величины сухого остатка по вариантам опыта: - на целине 0,096%, затем снижение содержания солей в лесополосе - 0,0825%, на расстоянии 3Н - увеличение до 0,1089%, на варианте 6Н-0,0891%, максимальная величина сухого остатка на расстоянии 12Н 0,1094%. По мере удаления от лесополосы отмечается рост содержания изучаемого иона по обоим горизонтам, и достигает порога токсичности в иллювиальном горизонте на расстоянии 120 метров от лесополосы или 12Н - 0,06%.Анализ антропогенной преобразованности территории ООО «Узень» показывает, что суммарный индекс антропогенной преобразованности составляет 516 единиц, что соответствует средней антропогенной преобразованности территории хозяйства. Общая оценка экологического состояния землепользования в хозяйстве включает определение степени распаханности территории. Общая земельная площадь хозяйства составляет 22411 га, из которых в обработке находится 7780 га пашни. В непосредственной близости от ООО «Узень» протекает река Большой Узень, а также на территории хозяйства расположено 7 прудов. Качество воды в осенний, зимний и летний периоды является удовлетворительным, а в весенний период вода загрязнена почвенными частицами вследствие стока талых вод в пруд с территорий, подверженных водной эрозии.Полезащитная лесополоса не продуваемой конструкции оказывает влияние на физико-химические свойства почв. Повышенное накопление снега на вариантах «Лесополоса», «3Н» и «6Н» от лесополосы способствовало некоторому рассолению почвенного профиля. Увеличение поступления влаги в профиль почвы на варианте трех высот от лесполосы способствовало повышению растворимости гумусовых веществ.
Введение
Саратовская область входит в число административных регионов юга России, остро испытывающих недостаток влаги, подвергшихся деградации и нуждающихся в комплексных лесомелиоративных мероприятиях.
В комплексе мер, направленных на борьбу с засухой, водной и ветровой эрозией почв, важное место принадлежит агролесомелиорации. Агролесомелиорация - это доступный, мощный и длительно действующий и экологически чистый способ биологической мелиорации степных почв. Созданием защитных лесонасаждений занимаются в России более 500 предприятий. Ими заложено 2,8 млн. га на землях сельскохозяйственного пользования, в основном в районах с интенсивным ведением сельского хозяйства.
Одним из важнейших условий протекания почвообразовательного процесса является наличие влаги в почве. Существенные изменения водного режима почв засушливого Заволжья произошли в результате мощного развития лесомелиорации во второй половине 20 века. Древесные насаждения полезащитных лесных полос также способствуют изменению количества и качества поступления органического вещества, физических, физико-химических и химических свойств почвы (Зайцев, 1964).
Почвообразовательный процесс - это длительное по продолжительности явление. С момента посадки лесных полос изменяются условия его протекания, начинаются эволюционные процессы почв. Поэтому целью наших исследований явилось оценить действие непродуваемой лесополосы на физико-химические свойства почвы спустя 37 лет после посадки полезащитных лесных полос и начала изменений условий почвообразования.
В задачи исследования входило выяснить влияние непродуваемой лесополосы на: - величину сухого остатка;
- содержание водорастворимого гумуса;
- содержание гидрокарбонатов;
- реакцию почвы;
- содержание хлор-ионов;
- содержание ионов кальция и магния;
- урожайность озимой пшеницы.
1. Литературный обзор
Первые попытки разведения защитных лесов в России относятся к 18 в. В 19 в. приступают к посадке леса по водоразделам больших рек, песчано-овражным, горным и др. работам; в конце 19 в. - к полосному лесоразведению на Ю.-В. Европейской России. Массовое применение агролесомелиорации стало возможным в СССР после коллективизации сельского хозяйства и оснащения колхозов и совхозов техникой. К 1917 в стране было 130 тыс. га защитных насаждений, а в начале 40-х годов их стало около 500 тыс. га. Во время Великой Отечественной войны многие насаждения погибли. После войны, особенно в 1948-52, начался новый подъем агролесомелиорации. Наряду с поле- и почвозащитными полосами закладываются крупные государственные лесные полосы на водоразделах, по берегам крупных водохранилищ, насаждения вдоль дорог и вокруг населенных пунктов. В 1967 под защитными лесными насаждениями было свыше 2 млн. га, в том числе под государственными лесными полосами 89 тыс. га.
Защитные насаждения в безлесных районах выращивают свыше 20 стран, среди них Болгария, Венгрия, Румыния и другие страны бывшего соцлагеря; из капиталистических стран наибольший опыт защитного лесоразведения имеют США, Канада, Италия, Франция, Швейцария, Дания, Ирландия и ряд африканских стран.
В России действуют около двух тысяч систем полезащитных лесных полос (СПЛП). Многолетними исследованиями ВНИАЛМИ и других научных учреждений показаны многие стороны гидрометеорологического, почвозащитного и агрономического влияния.
Приобретая в системе высокие ветроломные свойства, лесные полосы до такой степени локализуют метели, что полностью предотвращают вынос снега с межполосных полей в гидрографическую сеть и другие защищенные от ветра места, а также образование больших скоплений снежной массы в насаждениях и возле них. По данным М.М. Лазарева (2006), масса снега увеличивается Сальской, Светлоградской и Деминской СПЛП на 74-80%. Под влиянием систем Каменностепной и Тимашевской (Н.Н. Валькова, 1975) количество снега на полях возрастает соответственно на 39 и 106%. С улучшением гидрометеорологических условий вегетации системы ПЛП снижают расход растениями воды на образование единицы сухого вещества.
По расчетам Каргова К.Н. (2002), 20-30% годовых осадков в степной зоне Российской Федерации расходуется на поверхностный сток. На землях, защищенных СПЛП, сток резко ограничен. Связано это с насыщением почвогрунта водой, обладающей в несколько раз более высокой теплоемкостью, чем глина, песок и гумус, и снежной мелиорацией, оказывающей сильное противодействие охлаждению и промораживанию почвогрунта, что благоприятствует сохранению им высоких водопоглотительных свойств до наступления схода снегового покрова. По данным Басова (1954), СПЛП в степной зоне европейской части страны сокращают поверхностный сток талых вод в 4-5 раз.
Ослаблением скорости ветра и турбулентности снижается воздушных масс полезащитные лесополосы сокращают испарение с почвы в Сальской, Каменностепной, Тимашевской, Светлоградской, и Деминской СПЛП в невегетационный период на 64, 65, 37, 67 и 35 мм. Как показали расчеты Лазарева М.М., экономия расхода влаги на поверхностный сток и физическое испарение с почвы при использовании ПЛП увеличивает поступление ее в почвогрунт в среднем в 3,5 раза.
В итоге многолетнего обводняющего влияния взаимодействующих лесных полос в условиях с исходным периодически промывным типом водного режима, каковым он был в во время закладки Деминской и Тимашевской систем ПЛП, уровень грунтовых вод постепенно поднялся с глубины 7-10 м до 3-4 м. В результате тип водного режима на всей защищаемой территории переведен в устойчивый промывной.
В России научные основы агролесомелиорации заложены экспедицией В.В. Докучаева, организовавшей в 1892. В своей работе «Как высохла наша степь (1894) проф. А.А. Измаильский писал о первом периоде в жизни степей, главной причиной иссушения российский степей он считает бурное развитие в 19 веке земледелия, превратившего девственные степи с их буйной растительностью в пашню, что коренным образом изменило распределение снежного покрова в ландшафте. «Очевидно, что степь, покрытая сплошь непролазными ковылями, иначе относилась к выпадающим атмосферным осадкам. По уверению местных жителей, ковыльная степь даже в малоснежные зимы набита снегом». С распашкой и уничтожением ковыльных степей снег стал сдуваться в балки и овраги, количество их возросло.
Выдающийся русский ученый-почвовед В.В. Докучаев, подчеркивал важное значение в обводненности степей не только растительного покрова, но и рельефа. В работе «Наши степи прежде и теперь» (1949) указывалось, что ранее девственные степи были покрыты огромной массой мелких блюдцеобразных котловинок, игравших важную роль в обеспечении влагой почвы.
С приходом в девственные степи земледельца начался период иссушения степей. В первую очередь изменился ландшафт. Степи с некогда буйной растительностью и громадным количеством западин были распаханы, растительность уничтожена, а большинство западин выровнено; общая емкость оставшихся западин сильно уменьшилась и перестала вмещать прежнее количество воды. Вешние воды стали стекать по распаханным уклонам местности, образуя промоины и овраги. Основная масса снега не смогла скапливаться на ровных пространствах, где ранее удерживалась степной растительностью, а сдувалась по голым вспаханным полям в балки и овраги. Все это привело к резкому снижению обводненности степных ландшафтов. Сразу участились засушливые годы.
В связи с данным обстоятельством правительство направило в засушливые степные районы Особую экспедицию, возглавляемую В.В. Докучаевым. В задачу экспедиции входила реставрация и преобразование степи, т.е. улучшение обводненности степных ландшафтов путем создания прудов и лесных полос.
Еще в 1766 году знаменитый русский ученый А.Т Болотов выдвинул идею использования леса для полезащитных целей (Н.Г. Васильев, 1992). Многие русские ученые, такие как А.А. Измаильский, В.В. Докучаев, Г.Н. Высоцкий, активно придерживались взглядов на обводняющую роль лесных насаждений в ландшафте. В работе «Наши степи прежде и теперь» В.В. Докучаев отмечал, что «жизнь и богатство источников и вообще грунтовых вод находятся в тесной зависимости от снеговых вод» (В.В. Докучаев, 1949).
Возвращаясь к деятельности Особой экспедиции в засушливых степях России, необходимо подчеркнуть, что основной ее задачей было стабилизировать сельскохозяйственное производство путем улучшения обводненности ландшафта. При этом, возвращение прежней обводненности в степи было возможным только при возвращении в степные просторы прежней степной растительности, но в этом случае надо было либо прекращать земледелие, либо сильно сокращать площади возделывания сельскохозяйственных культур, что при имеющейся в то время заселенности степи привело бы к голоду. Поэтому единственным выходом из создавшегося положения стала посадка лесных насаждений. Которые занимали бы в тысячи раз меньшую плошадь, чем степная растительность, но задерживали бы снег и равномерно распределяли его по поверхности (не давая ему сдуваться по голым распаханным площадям в балки и овраги).
За короткое время деятельности экспедиции было заложено 43 лесополосы, представляющих собой 80 оригинальных научных опытов, значение которых не утрачено и по сей день. В эти несколько лет К.Э. Собеневским, Г.Ф. Морозовым и другими выдающимися лесоводами была сформирована и тактика, и технология степного лесоразведения, определены оптимальная ширина полос и расстояние между ними.
Вопросы теории агролесомелиорации получили всестороннее развитие после 1917. Были проведены исследования по влиянию защитных лесных насаждений на микроклимат, отложение снега, сток воды, водный режим почвы и урожай с.-х. культур; по установлению эффективных конструкций лесных полос, их ширины, размещения, агротехники и т.д. В агролесомелиоративную науку значительный вклад внесли ученые Г.Н. Высоцкий, Н.И. Сус, А.С. Козменко, М.А. Орлов и многие другие. Научной разработкой вопросов агролесомелиорации занимаются Всесоюзный научно-исследовательский институт агролесомелиорации, координирующий исследования по защитному лесоразведению, и многие другие научно-исследовательские институты, вузы, опытные станции и опорные пункты. Значительную помощь в развитии А. оказывают Общество охраны природы, Научно-техническое общество лесной промышленности и лесного хозяйства и др. организации.
При размещении защитных лесных полос решается ряд задач: обеспечить защиту пахотных земель от ветровой эрозии посредством снижения скорости вредоносных метелевых ветров и суховеев;
обеспечить защиту от водной эрозии, смывов и размывов на пашне, образования оврагов. Эта задача решается посредством уменьшения интенсивности потоков паводковых и дождевых вод;
способствовать накоплению влаги на полях, регулируя распределение осадков, равномерное таяние снега и снижение интенсивности испарения;
способствовать благоприятному микроклимату на полях.
Зашитые лесные полосы, создаваемые на пахотных землях по функциональному назначению и условиям размещения подразделяются на следующие виды: 1. Полезащитные, размещаемые на равниной территории и пологих склонах, где нет водной эрозии почв, состоящие из продольных и поперечных полос.
2. Приводораздельные, размещаемые на выпуклых и гребнистых водораздельных элемента рельефа.
З. Водорегулирующие, размещаемые поперек склонов для задержания поверхностного стока и предотвращения смыва почв. Если поля примыкают непосредственно к бровкам балок и оврагов, по их границам размешают прибалочные и приовражные лесные полосы. В равниной местности проектируют систему полезащитных лесных полос. Ее назначение - снижение скорости ветра, задержание снега и равномерное снегораспределение, увеличение влажности почвы и воздуха, повышение числа естественных врагов сельскохозяйственных вредителей - птиц, насекомых. На защищенной лесополосами площади повышается урожай сельскохозяйственных культур. Направление продольных лесных полос в равниной местности устанавливают по возможности перпендикулярные преобладающему направлению вредоносных ветров. Продольные лесные полосы обычно совмещают с длинным сторонами полей севооборота, а при большой плошали их проектируют и внутри полей. Перпендикулярно продольным полосам размешают поперечные лесополосы по коротким сторонам полей.
Расстояние между продольными лесными полосами должно обеспечивать хорошую защищенность полей от вредоносных ветров. 25-30 кратной высоте деревьев: от 350 до 600 м., расстояние между поперечными полосами, устанавливают до 2000 м. Ширину лесных полос увязывают с их конструкцией.
В неблагоприятных условиях увлажнения для растений на темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые почвах лесные полосы создают из одних высокоствольных пород чистые (из одной главной породы) или смешанные (из нескольких пород). В условиях засушливого климата допускается посадка с наветренной стороны одного ряда низкорослого кустарника, который помогает накопить в полосе необходимое для нормального роста деревьев количество снега. Подбор древесных пород осуществляется с учетом их устойчивости и быстроты роста в местных условиях. Лесные полосы следует создавать продуваемой и ажурно-продуваемой конструкции. В основном выделяют 3 конструкции лесных полос: непродуваемую (плотную), ажурную и продуваемую. Полосы непродуваемой конструкции в облиственном состоянии почти не имеют сквозных просветов в продольном профиле (до 10%). Через такие полосы ветер почти не проникает, а переваливается над ними и создает зону штиля в приземном слое за полосой; по мере удаления от полосы скорость ветра быстро возрастает. Зона ветрозащитного влияния лесной полосы с заветренной стороны, к-рая обычно в среднем равна 15 - 20 высотам полосы (15 - 20 Н), зачастую уменьшается (до 10 - 15 Н), т.к. скорость ветра за полосой быстро нарастает. С наветренной стороны непродуваемые лесные полосы на довольно значит, расстоянии (до 10 Н) снижают скорость ветра, но не более чем на 25%. Ветровой режим определяет распределение снега и мелкозема, большая часть которых задерживается в полосе и на ее опушках в виде высокого вала. Запасы снега за пределами снежного шлейфа резко уменьшаются - образуется зона выдувания. Почва между полосами обычно оттаивает неравномерно. В приопушечной зоне увеличивается суточная амплитуда температур. Лесные полосы непродуваемой конструкции по сравнению с ветропроницаемыми (ажурными или продуваемыми) обеспечивают и меньшую прибавку урожайности с.-х. культур. Наиболее пригодны для защиты животноводческих зданий, скота на пастбищах, дорог от снежных и песчаных заносов, оврагов от размыва (сайт «Лесная энциклопедия», http://forest.geoman.ru/forest/item/f00/s01/e0001231/index.shtml).
Лесные полосы ажурной конструкции - узкие с мелкими, сквозными, равномерно распределенными по всему профилю просветами (их площадь 15-35%). Они делят ветровой поток на две части: одна часть проходит через полосу, не меняя основного направления, другая - переваливается через насаждение. Вследствие тормозящего взаимодействия двух частей ветрового потока ажурные полосы на значительном расстоянии (30 Н) снижают скорость ветра, в основном на заветренной стороне. Они уменьшают скорость ветра на защищаемой территории в среднем на 50-55%. Полосы ажурной конструкции рекомендованы для защиты полей в районах, подверженных пыльным бурям, сильным суховеям, с неустойчивым снеговым покровом, а также с мягкой зимой (Сев. Кавказ, Нижнее Поволжье, юг Украины, Молдавия, республики Средней Азии).
Лесные полосы продуваемой конструкции сильно ветропроницаемы снизу благодаря крупным просветам между стволами деревьев (площадь просветов 60-70%), но мало ветропроницаемы в верхней части (площадь просветов до 10%). Они также делят ветровой поток на две части и уменьшают скорость ветра на расстоянии 30 Н, в основном с заветренной стороны. Продуваемые лесные полосы равномернее, чем ажурные, распределяют снег на полях и достаточно эффективно защищают посевы от суховеев. Их выращивают в осн. в районах с холодной и снежной зимой (Сибирь, Сев. Казахстан, Заволжье, север Центрально-черноземной зоны).
Конструкцию лесных полос предусматривают при ее проектировании (ширину полосы, число рядов, состав пород). При необходимости Конструкцию лесных полос формируют рубками ухода, обрезкой нижних ветвей. Ажурные и продуваемые лесные полосы создают 1 - 5-рядными, из высокоствольных быстрорастущих древесных пород (1 - 3) без кустарников; непродуваемые - 3-5-рядными и более, формируют из деревьев и кустарников.
Лучшими аэродинамическими свойствами обладают ажурные лесные полосы, снижающие скорость ураганного ветра на 40-60%. Лесные полосы с большей ажурностью могут найти применение внутри систем, особенно на заветренных склонах, а с меньшей - на окраинах, особенно на ветроударных склонах. Продуваемые лесные полосы способствуют более равномерному распределению снежного покрова и увлажнению почвы на полях, чем ажурные. Снеготаяние на полях, защищенных продуваемыми полосами, протекает медленнее, чем на открытых, и значительная часть талых вод, особенно при глубокой осенней обработке впитывается в почву. В летний период эти лесополосы способствуют лучшему сбережению выпадающих осадков и ослаблению дефляции. Для задержания снега на полях с черноземной почвой (в Заволжье, Западной Сибири) в наибольшей мере подходят ажурно-продуваемые лесные полосы. Вследствие особенностей воздушного потока они не собирают много снега, а равномерно откладывают его на межполосных полях.
Основным фактором, влияющим на размещение приводораздельных лесополос, является рельеф местности. Приводораздельные полосы шириной до 10 м проектируют в направлении водораздельных линий со смешением от них в сторону более сухих склонов южных и юго-восточных экспозиций.
Водорегулирующие лесополосы закладываются на эродированных склонах, используемых под сельскохозяйственные культуры, и предназначены для перевода поверхностного стока во внутрипочвенный, распыления концентрированных струй водного потока и уменьшения их скорости, осаждения мелкозема. Число лесополос и расстояние между ними зависят главным образом от крутизны и длины склона: с увеличением крутизны расстояние между лесополосами уменьшается. Располагаются водорегулирующие лесополосы вдоль горизонталей. Ширина полос должна быть не менее 12,5 м. Их формируют из высокополнотных насаждений (с шириной междурядий не более 1,5-2,0 м). Сокращение или прекращение смыва почвы и улучшения водного режима водорегулирующими полосами повышают продуктивность сельскохозяйственных угодий в полтора-два раза.
Водоохранные лесные насаждения вокруг прудов и водоемов создаются для защиты берегов от разрушения, водоемов - от заиления продуктами эрозии. Ширина водоохранных лесных насаждений (полос) вокруг прудов и водоемов в зависимости от крутизны склона и механического состава почвы колеблется от 10 до 20 м.
Вода - важный фактор, который регулирует образование растительных сообществ, влияющих на флористический состав и структуру ценоза. Изменение свойств почвы, аккумуляция гумуса и биофильных элементов наблюдается не только под лесными насаждениями, но и на прилегающих сельхозугодиях.
На участках, защищенных полосными лесными насаждениями, создаются особые условия микроклимата, микрофлоры и фауны, улучшаются условия роста и развития растений, что ведет к повышению плодородия почпеппвы. (Н.И. Данилов, 1983, В.М. Кретинин, 2000).
Посадка лесополос приводит к возникновению принципиально нового образования - лесоаграрного ландшафта со специфической структурой, функциями, своеобразной динамикой круговорота вещества и необычайно мощной энергией воздействия на окружающую среду. Дефицит продовольствия и природно-сырьевых ресурсов на аридных, песчаных и склоновых территориях до сих пор является важным стимулом развития агролесомелиорации. На полях, защищенных лесными полосами, скорость ветра снижается на 20-30%, влажность воздуха увеличивается на 3 5%, в два раза снижается непродуктивное испарение влаги. Лесные полосы сокращают вынос мелкозема. После пыльных бурь сохранность посевов под защитой насаждений в 2-4 раза выше, чем открытых полей. Противоэрозионнные лесные насаждения уменьшают сток и смыв. Пастбищезащитные полосы и зеленые зонты повышают надои молока, выживаемость и выход ягнят, настриг шерсти и привес животных. Мелиоративно - кормовые насаждения прекращают дефляцию, создают условия для зарастания песков травами, служат источником полноценных кормов в течение всего вегетационного периода. Кроме того полезащитные лесные насаждения увеличивают видовое разнообразие и числеенность как вредных так и полезных насекомых в краевых полосах полей озимой пшеницы (Н.Н. Глазунова, 2007. №4.). При этом обилие энтомофагов затрудняет размножение большинства вредных видов.
Лесополосы оказывают и отрицательное влияние на близко расположенную территорию, которое выражается в теневом угнетении посевов, образовании сугробов, чрезмерное увеличение влажности почвы и воздуха влияние корней деревьев на полевые растения, заминание растений на поворотных полосах. Это явление проявляется как правило 1.5 Н (до 50 м от лесополосы).
Здоровцовым И.П. и др. в Курской области (2006) установлено депрессивное влияние древесно-кустарниковых насаждений лесополос на растительность. В самых ближних от защитных лесных насаждений полосах посевах озимой пшеницы (5 и 10 м) ими зафиксировано снижение количества и массы сорных растений. Возросло лишь количество отдельных видов растений, например вьюнка полевого, щирицы запрокинутой. Угнетающее действие полосы наблюдается и в отношении культурных растений.
На более удаленном расстоянии от лесополосы отмечается повышение засоренности посевов сорняками. Так на ячмене наибольшая засоренность отмечена на расстоянии 60 м от полезащитных лесных насаждений. При продвижении в открытое поле она снижалась и была самой низкой на отметке 200 м.
Максимум распространения ранних сорняков на озимой пшенице, по их данным, пришелся на расстояние 20 м от ЛП. Самое большое количество поздних яровых сорняков находилось на отметках 80 и 200 м, зимующих - 40, эфемеров - 10 м.
Пик распространения сорных многолетников, в отличие от малолетних сдвинут от лесополосы в сторону открытого поля. У корнеотпрысковых и клубневых сорняков он находился на расстоянии 70, корневищных - 80 м. Довольно высокая засоренность корнеотпрысковыми сорняками отмечена также в полосах посевов, непосредственно примыкавших к лесным насаждениям. А на отметке 5 и 10 м от ЛП наоборот зафиксирована самая низкая засоренность корневищными сорняками.
В целом, по оценкам специалистов, окупаемость лесонасаждений необычайно высока. На каждую тысячу рублей, вложенную в лесомелиорацию, хозяйства получают в итоге в 1.5-2 раза больше валовой продукции, чем на такую же сумму капиталовложений, израсходованных на другие основные средства.
Рассматривая взаимосвязь в системе «лес-почва-влага», следует отметить, что мелиоративная роль лесных насаждений, выраженная в улучшении водного режима - одного из главнейших почвообразующих факторов и микроклимата, отражается и на других свойствах почвы. Помимо таких признаков, как степень гумусированности, оструктуренность, плотность почвы, очень чутким индикатором уровня обеспеченности почвы влагой является мощность ее гумусовых горизонтов и профиля в целом.
Из краткого литературного обзора следует, что многими исследователями показаны положительные и отрицательные стороны влияния лесополос на процессы влагораспределения, на растительность, создание нового микроклимата на защищенной территории. Но отсутствуют комплексные исследования по изучению влияния ее на физико-химические свойства почв и воспроизводство почвенного плодородия.
2. Агрохимическая характеристика района, методы и условия проведения исследований
Вывод
3.1 Влияние не продуваемой лесополосы на величину сухого остатка
Применение агролесомелиорации в засушливых районах в первую очередь направлено на изменение водного режима почвы. Кроме создания микроклимата на сельскохозяйственных территориях, снижения неблагоприятного влияния суховеев в летний период мелиорирующее действие полезащитной лесополосы основано на задержании на поле зимних осадков в виде снега. Изменение количества накопленного за зиму снега, глубины промораживания почвы, скорости снеготаяния и характера поступления влаги в почву вероятно отразится на солевом режиме почв.
Представление об общем содержании минеральных и органических соединений водной вытяжке дает сухой или плотный остаток. Это один из важнейших показателей засоленности почвы, определения растворимых в воде соединений для получения характеристики общего засоления почв и проверки результатов анализа водных вытяжек.
Сухой или плотный остаток водной вытяжки - массовая доля (%) высушенная при 100-105?С полученного выпариванием водной вытяжки.
В результате наших исследований в зимний период были выделены высоты снежного шельфа от лесополосы.
Рис. 1. Влияние лесополосы на накопление снега (см)
Наблюдение за величиной сухого остатка показало, что в горизонте А максимальное скопление солей было на расстоянии 12Н от лесополосы, т.е. там где действие лесополосы на снегонакопление, по нашим данным было минимальным, и составило - 0,0913%, на целине величина сухого остатка была чуть меньше - 0,0836%. Повышенное накопление снега на вариантах «Лесополоса», «3Н» и «6Н» от лесополосы способствовало некоторому рассолению почвенного профиля. В лесополосе и на расстоянии 3Н от лесополосы величина сухого остатка была минимальная (0,0693%), на расстоянии 6Н величина сухого остатка незначительно больше - 0,0726% (табл. 5).
Таблица 5. Влияние не продуваемой лесополосы на величину сухого остатка
Вариант Горизонт Величина сухого остатка, %
1. целина 30 м от лесополосы А 0,0836
В1 0,096
2. Лесополоса А 0,0693
В1 0,0825
3. 30 м от лесополосы An 0,0693
В1 0,1089
4. 60 м от лесополосы An 0,0726
В1 0,0891
5. 120 м от лесополосы (контроль) An 0,0913
В1 0,1094
Рис. 2. Изменение величины сухого остатка по вариантам опыта
При изучении содержания водорастворимых соединений в горизонте В, установлено, что в зависимости от удаленности от лесополосы наблюдается синусоидообразное изменение величины сухого остатка по вариантам опыта: - на целине 0,096%, затем снижение содержания солей в лесополосе - 0,0825%, на расстоянии 3Н - увеличение до 0,1089%, на варианте 6Н -0,0891%, максимальная величина сухого остатка на расстоянии 12Н 0,1094%. Это, вероятно свидетельствует о вымывании части водорастворимых веществ верхнего горизонта на некоторую глубину, о чем свидетельствует пик содержания сухого остатка на варианте «3Н».
Вместе с тем, следует отметить, что по всем вариантам общее содержание солей не превышает 0,25%, а это означает, что почва по всем вариантам относится к незасоленной.
3.2 Влияние не продуваемой лесополосы на содержание водорастворимаго гумуса
Гумус - органическая часть почвы представленная совокупностью специфических и неспецифических органических веществ почвы за исключением соединений, входящих в состав живых организмов и их остатков. Гумус представляет собой высокомолекулярные азотосодержащие соединения специфической природы.
Количество гумуса в почве бывает различным, и зависит от многих факторов, особенно от типа почвы, природно-климатических условий, специализации севооборота, характера и интенсивности земледелия.
Обладая коллоидными свойствами, гумусовые вещества склеивают и цементируют механические элементы почвы в структурные агрегаты, тем самым улучшая тепловые и водно - воздушные свойства почвы. Водорастворимые формы гуминовых кислот, разлагаясь, поглощаются растениями, активизируют окислительно - восстановительные процессы, а также стимулируют рост и развитие растений (В.И. Пожилов, Е.Н. Островская, Г.П. Диканев, 2000).
Содержание в водной вытяжке некоторого количества водорастворимых органических веществ является показателем подвижности почвенного гумуса и более четко выражено в солонцеватых почвах и солонцах, подзолистых и болотных почвах.
Рис. 3 Влияние не продуваемой лесополосы на содержание водорастворимаго гумуса
В результате определения содержания гумуса установлено, что на расстоянии 3 высот от лесной полосы (целина) содержание гумуса на целинном участке было наибольшим и составляло 2,88% в горизонте А и 2,39% - в горизонте В1 (рис. 3). Несколько ниже на варианте лесополосы и 12 высот от нее - 2,32 и 2,32% - в пахотном слое и 1,71 и 1, 56%, соответственно вариантам, в подпахотном. Еще более низкие значения отмечались на вариантах 3-х и 6-ти высот от лесной полосы и составляло 1,86 - 2,2 в верхнем слое и 1,41 и 1,41% в нижнем подпахотном горизонте.
Таким образом, по нашим данным, увеличение поступления влаги в профиль почвы способствовало повышению растворимости гумусовых веществ.
3.3 Влияние не продуваемой лесополосы на содержание гидрокарбонатов
Щелочность определяется содержанием в почвенном растворе или водной вытяжке гидролитических щелочных солей, преимущественно гидрокарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов. Ее величина в почвенном растворе служит характеристикой баланса угольной кислоты в растворе. Количество угольной кислоты определяется, кроме прочих факторов, интенсивностью микробиологических процессов и скоростью разложения органического вещества.
В результате анализа полученных данных, нами установлено, что изменение в поступлении влаги в почву отразилось не только на общем перераспределении водорастворимых веществ по профилю, но и на содержании гидрокарбонатионов. В большей степени промыванию профиля почвы от данного иона способствовало накопление снега в зоне 3Н от лесополосы, причем как на целинном, так и на пахотном участках (табл. 6), где содержание иона составило 0,028 и 0,018% в верхнем горизонте, соответственно вариантам, 0,025 и 0,046%.
Несколько уступал по своему действию на содержание гидрокарбонат-иона вариант действия лесополосы 0,042 и 0,049%, соответственно в верхнем и нижнем горизонтах. По мере удаления от лесополосы отмечается рост содержания изучаемого иона по обоим горизонтам, и достигает порога токсичности в иллювиальном горизонте на расстоянии 120 метров от лесополосы или 12Н - 0,06%.
Таблица 6. Влияние не продуваемой лесополосы на содержание гидрокарбонатов
Вариант Горизонт Содержание HC03, %
1. целина 30 м от лесополосы А 0,028
В1 0,046
2. Лесополоса А 0,042
В1 0,049
3. 30 м от лесополосы An 0,018
В1 0,025
4. 60 м от лесополосы An 0,052
В1 0,056
5. 120 м от лесополосы (контроль) An 0,051
В1 0,06
3.4 Влияние не продуваемой лесополосы на реакцию среды почвы
Для растений и живущих в почвах полезных микроорганизмов большое значение имеет реакция почвы. Благоприятной реакцией для них является нейтральная, слабокислая и слабощелочная. Заметное отклонение реакций почвы в кислую или щелочную сторону губительно действует на растение. Реакция почвы характеризуется концентрацией водородных ионов в почвенном растворе, которую обычно выражают в условных единицах PH.
Рис. 4. Влияние не продуваемой лесополосы на реакцию почвы
Определение PH водной вытяжки показало, что в лесной полосе и по обе стороны от нее, т.е. на целинном участке и в пашне на расстоянии 3-х высот от лесополосы реакция среды водной вытяжки была нейтральной по всему изучаемому профилю и составляла 7,1-7,2. (рис. 4). По мере удаления от лесополосы, т.е. на расстоянии 6-12Н, наблюдается некоторое подщелачивание почвенного раствора до 7,4 - в верхнем горизонте и до 7,5 - в нижнем слое. Данное явление по-видимому связано с поднятием гидрокарбонатов почвы из более глубоких слоев по мере иссушения почвы.
3.5 Влияние не продуваемой лесополосы на содержание хлор-ионов
Ионы хлора жизненно необходимы растениям. Хлор учавствует в энергетическом обмене у растений, активируя окислительное фосфорилирование. Он необходим для образования кислорода в процессе фотосинтеза изолированными хлоропластами, стимулирует вспомогательные процессы фотосинтеза, прежде всего те из них, которые связанны с аккумулированием энергии. Хлор положительно влияет на поглощение корнями кислорода, соединений калия, кальция, магния. Чрезмерная концентрация ионов хлора в растениях может иметь и отрицательную сторону, например, снижать содержание хлорофилла, уменьшить активность фотосинтеза, задерживать рост и развитие растений.
Рис. 5 Влияние не продуваемой лесополосы на содержание хлор-иона
В результате определения ионов хлора в водной вытяжке почвы, установили, что полезащитная лесополоса способствует снижению содержания данного иона. В большей степени это протекает на расстоянии 3Н от лесополосы как в горизонте А так и в горизонте В1, где содержание Cl - составило соответственно и 0,0043 и 0,0088% (рис. 5)..На вариантах целина и лесополоса и «6Н» в горизонте А содержание хлора не превышает порог токсичности данного иона и составляет 0,0092 - 0,0095%. На варианте 12Н его количество в указанном горизонте несколько превысило 0,01% (0,0116%) и может оказывать неблагоприятное влияние на растения. В горизонте В1 количество изучаемого иона пропорционально повышается по сравнению с верхним горизонтом и составляет 0,0088 - 0,17%. Также следует отметить, что в нижних слоях содержание хлора несколько превышает порог токсичности, за исключением варианта «3Н» на пашне.
3.6 Влияние не продуваемой лесополосы на содержание ионов кальция и магния
Кальций и магний необходимые элементы питания растений. Им принадлежит важная физиологическая роль. Магний входит в состав хлорофилла. Кальций имеет большое значений в создании благоприятных для растений физических, физико-химических и биологических свойств почвы. В почве кальций и магний находятся в кристаллической решетке минералов, в обменно-поглощенном состоянии и в форме простых солей (хлоридов, нитратов, карбонатов, сульфатов и фосфатов). Кальций среди поглощенных катионов занимает в большинстве почв первое место, магний - второе. Ионы кальция и магния преобладают в почвенном растворе. Карбонаты кальция и магния, как малорастворимые соединения, широко распространены в почвах и служат важнейшими источниками кальция и магния.
Рис. 6 Влияние не продуваемой лесополосы на содержание ионов кальция (мг-экв/100 г. почвы)
Анализ содержания водорастворимого кальция показал, что содержание ионов Ca на всех вариантах (кроме целины) в по горизонтам А и В1 практически не отличаются. Также следует отметить некоторое увеличение содержания водорастворимого кальция на варианте лесополосы и ближайших 3-х высот от нее, где его количество составило 0,26 - 0,35 мг-экв/100 г. почвы. Причем в большей степени это отмечалось на варианте 3Н в пашне (0,35 мг-экв/100 г. почвы).
Рис. 7 Влияние не продуваемой лесополосы на содержание ионов магния
При изучении содержания ионов магния получили следующие данные: в горизонте А максимальное скопление ионов кальция наблюдается на варианте 12 от лесополосы (0,14 мг-экв/100 г. почвы), несколько меньше на целине и на расстоянии 6Н (0,11 мг-экв/100 г. почвы), минимальное значение на расстоянии 3Н от лесополосы (0,04 мг-экв/100 г. почвы). Вместе тем на варианте 3Н от лесной полосы в горизонте В отмечалось резкое увеличение содержания ионов магния (0,19 мг-экв/100 г. почвы). По-видимому, причиной тому послужило вымывание части водорастворимого магния из верхнего горизонта А.
3.7 Влияние полезащитной лесополосы на урожайность озимой пшеницы
Полезащитные лесополосы оказывают комплексное влияние на группу факторов, определяющих урожайность сельскохозяйственных культур, особенно в засушливых условиях сухой степи. Основным из которых является засуха, как почвенная, так и воздушная. Лесная полоса в зоне своего влияния создает не только хорошие условия для перезимовки озимых культур, но и благоприятный микроклимат в летний засушливый период. Кроме того повышение водорастворимости гумусовых веществ способствует дополнительному обеспечению сельскохозяйственных растений элементами питания.
Совокупность всех изменений, произошедших в почве под действием полезащитных лесных полос получили свое отражение на уровне урожайности озимой пшеницы.
По результатам наших исследований, наибольшее положительное действие полезащитной лесополосы на урожайность озимой пшеницы в 2009 году отмечалось на расстоянии 60 м от нее - 1,76 т/га (табл. 8). Несмотря на большие снегозапасы на отметке 30 метров от лесополосы, меньшая урожайность озимой пшеницы (1,58 т/га), по сравнению вышеуказанным вариантом, вероятно связана с большим распространением ближайшей зоне от ЛП сорной растительности. Что увеличило расходование влаги и снижение урожайности. Прибавка урожайности на вариантах максимального скопления снега (30 и 60 м от ЛП) составила соответственно вариантам - 0,33 и 0,51 т/га
Таблица 8. Влияние непродуваемой лесополосы на урожайность озимой пшеницы, 2009 год.
Варианты Урожайность, т/га Прибавка, т/га
1. 30 м от ЛП 1,58 0,33
2. 60 м от ЛП 1,76 0,51
3. 120 м от ЛП 1,25 -
НСР05 0,07
В результатах своих исследований мы не приводим данные урожайности за 2010 год так, как посевы изза засухи были списаны.
4. Экологическая характеристика и экономическая эффективность результатов исследований1. Полезащитная лесополоса не продуваемой конструкции оказывает влияние на физико-химические свойства почв.
2. Повышенное накопление снега на вариантах «Лесополоса», «3Н» и «6Н» от лесополосы способствовало некоторому рассолению почвенного профиля. В лесополосе и на расстоянии 3Н от лесополосы величина сухого остатка была минимальная (0,0693%), при 0,0913% - на контроле.
3. Увеличение поступления влаги в профиль почвы на варианте трех высот от лесполосы способствовало повышению растворимости гумусовых веществ.
4. Изменение режима увлажнения отразилось не только на общем перераспределении водорастворимых веществ по профилю, но и на содержании гидрокарбонатионов, что привело к снижению уровня РН на вариантах максимального скопления снега до 7,1-7,2, против 7,4 - на контроле.
5. На варианте 3Н также отмечалось некоторое повышение содержания водорастворимого кальция и магния. Причем снижение магния в верхних слоях способствовало повышению его содержания в нижних горизонтах.
6. Положительное действие полезащитной лесополосы на урожайность озимой пшеницы в 2009 году отмечалось в большей степени на расстоянии 60 м от нее - 1,76 т/га.
7. С учетом величины урожая, а также затрат на возделывание озимой пшеницы и послеуборочную обработку зерна нами получено, что наибольший экономический эффект получен по варианту озимой пшеницы, расположенной на расстоянии 6 высот лесной полосы (60 м) - величина чистого дохода и окупаемость затрат здесь была наибольшей и составляла 2583 руб. и 1,72 руб., соответственно, при норме рентабельности - 72,2%.
Предложения производству
Для стабилизации производства зерна и повышения эффективности снегонакопительной роли лесных полос рекомендуется выполнять уход за лесополосами и поддерживать их ажурную конструкцию.
Список литературы
озимый пшеница лесополоса почва
1. Агролесомелиорация [Текст]: монография / под ред. А.Л. Иванова и К.Н. Кулика. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2006. - 746 с.
2. Агроклиматический справочник Саратовской области. - Л., 1957. - 326 с.
3. Агрохимическая, агроэкологическая характеристика почв и научно-обоснованная система удобрений. Государственная станция агрохимической службы «Саратовская». Саратов, 2008.
4. Андреев, Б.В. Повышение плодородия солонцовых и солонцеватых почв /Б.В. Андреев. - Саратов: Книжное издательство, 1961.-С. 49-52.
5. Басов Г.Ф. Итоги 60-летнего изучения гидрологической роли лесных полос и режима грунтовых вод Каменной степи // Тр. Ин-та леса АН СССР. Т.22. 1954.С80.
6. Васильев, Н.Г. Лесоводство с основами агролесомелиорации / Н.Г. Васильев, Е.В. Кузнецов, П.И. Мороз, В.В. Паракин. - М., 1992. С. 25.
7. Вильямс, В.Р. Почвоведение / В.Р. Вильямс. - М.: Сельхозиздат, 1936. - 643 с.
8. Гедройц, К.К. Солонцы и их происхождение, свойства к мелиорации / Изрб.соч., Т.3. - М. Сельхозлитература, 1955
9. Глазунова, Н.Н. Влияние лесополос на энтомофауну в агроценозе озимой пшеницы / Н.Н. Глазунова // Защита и карантин растений. - 2007. - №4. - С. 44-45.
10. Годунов, С.И. Роль лесных насаждений в обводненности лесоагрных ландшафтов / С.И. Годунов // Лесное хозяйство. - 2007. - №4. - С. 34-36.
11. ГОСТ 17.2.2.05-97 - Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин. - Взамен ГОСТ 17.2.2.05-86. - Введ. 1999-07-01. - Минск: Межгосударственный Совет по стандартизации метрологии и сертификации. - М.: Изд-во стандартов, 1999. - 11 с.
12. Данилов, Н.И. Гидрологическая роль лесов различного состава / Н.И. Данилов // Лесоведение. - 1983. - №5. - С. 41-47.
14. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь/ Ибр. Соч. Т.2. Труды по геологии и сельскому хозяйству. М., 1949. С. 160-228.
15. Зайцев, Б.Д. Почвоведение / Б.Д. Зайцев. - М.: «Лесная промышленность», 1965. - 368 с.
16. Здоровцов, И.П. Качество зерна озимой пшеницы, возделываемой в системе контурно-мелиоративной организации территории лесостепных агроландшафтов / И.П. Здоровцов, Д.В. Дубовик // Достижения науки и техники. - 2006. - №3. - С. 36-39.
17. Зеленяк, А.К. Резервы повышения эффективности лесомелиоративных насаждений / А.К. Зеленяк // Земледелие. - 2008. - №5. - С. 15-17.
18. Измаильский, А.А. Как высохла наша степь/ А.А. Измаильский. - Избр. Соч.М., 1949. - С. 29-80.
19. Кретинин В.М. Организация и оценка мониторинга плодородия эродированных почв в агролесоландшафтах России/ Сб. лекций международных учебных курсов ЮНЕП, ЦМП, ВНИАЛМИ. Волгоград, 2000. С. 170-172
22. Лазарев, М.М. Система полезащитных лесных полос - эффективное средство защиты хлебов от полегания / М.М. Лазарев // Лесное хозяйство - 2007. - №3. - С. 30-31.
23. Лактионов, Б.И. О природе повышенной дисперсности солонцовых почв и приемов химической мелиорации солонцов / Б.И. Лактионов // Почвоведение. - 1968. - №6
25. Парфенов, А.И. Изучение воднопептизируемого ила солонцов Омской области: Автореф.дис. канд. биол. н. - Казань, 1969
26. Петелько, А.И. Борьба с водной эрозией почвы с помощью контурных лесополос / А.И. Петелько // Земледелие. - 2007. - №1. - С. 8-9.
27. Почвенно-климатический очерк совхоза им. В.И. Поляченко. - Саратов, 1977. - 87 с.
28. Примаков, Н.В. Влияние лесных насаждений на продуктивность степного разнотравья / Н.В. Примаков // Земледелие. - 2007. - №1. - С. 10-12.
29. Синицына Н.Е. Влияние агротехнических и мелиоративных приемов на качественный состав гумуса почв засушливого Заволжья: автореф. дисс. канд. с.-х. наук.-М., 1983. - 19 с.