Пути оптимизации влагообеспеченности растений на дерново-подзолистых почвах в условиях Центра Нечерноземья РФ

извлекаемого 0,1 н №ОН. Коэффициенты корреляции линейной регрессии равнялись соответственно 0,868 и 0,818, а для степенной взаимосвязи -0,895 и 0,819. Коэффициенты корреляции для линейной взаимосвязи урожая ячменя с углеродом гумуса, извлекаемым пирофосфатной вытяжкой и горячей водой, составили соответственно 0,590 и 0,514%, а для степенной взаимосвязи - 0,600 и 0,517% массы почвы.

Таким образом, учитывая простоту определения содержания нитратов с помощью ион-селективного нитратного электрода, рекомендуется оценивать эффективное плодородие серых лесных почв Ополья по запасам нитратного азота в слое почвы

УДК 631.445.53:631.432.2

0-40 см в период всходов возделываемых культур. В этом случае определяется и необходимость проведения азотных подкормок.

Литература 1. Карабутов А.П. Изменение свойств чернозема типичного при длительном применении способов обработки и удобрений в ЦЧР. Автореф. ... кандидата с.-х. наук. Курск, 2012. - 19 с.

2. Кузнецов А.В. Влияние степени агрогенного воздействия на агроэколо-гическое состояние чернозема типичного ЦЧР. Автореф. дисс. ... кандидата с.-х. наук. Курск, 2012. - 24 с.

3. Окорков В.В. Удобрения, плодородие и урожай на серых лесных почвах Владимирского ополья. Суздаль: Владимирский НИИСХ, 2001. - 337 с.

V. V. Okorkov, O.A.Fenova, L.A .Okorkova. FACTORS OF EFFECTIVE FERTILITIES OF GREY FOREST SOILS OF THE VLADIMIR OPOLYE

It was revealed the disparity ammonium and nitrate forms of nitrogen in the nutrition of field crops on grey forest soils. Their productivity is closely correlated with stocks mostly nitrate nitrogen determined in the early phases of plant growth and development, and the humus content of the alkaline extract.

Keywords: grey forest soils, labile organic matter, nitrate nitrogen, ammonium nitrogen, the average productivity of crop rotation.

пути оптимизации влагообеспеченности растений на дерново-подзолистых почвах в условиях центра нечерноземья рф

Г.А. Сурова, к. с. х. н. — Ивановская ГСХА им. академика Д.К. Беляева

E-mail: surova.65@yandex.ru Исходя из разнообразия природно-климатических условий областей Центра Нечерноземья, предлагаются различные мероприятия по оптимизации влагообеспеченности. Показаны причины невысокой экономической эффективности мелиораций в Нечерноземье, главная из них - слабое окультуривание мелиорированных земель. В засушливые сезоны даже при максимальном накоплении влаги от снеготаяния здесь необходима влагосберегающая агротехника.

Ключевые слова: влагообеспеченность растений, мелиорация, плодородие почв, водно-воздушный режим, экономическая эффективность, интенсивные культуры, горизонты почвы, коэффициент фильтрации, дренажный сток, глубокое безотвальное рыхление, дефицит влаги, почвенно-грунтовые воды, влагосберегающая агротехника.

В Центральный экономический район входят 12 областей: Брянская, Владимирская, Ивановская, Тверская, Калужская, Костромская, Московская, Орловская, Рязанская, Смоленская, Тульская, Ярославская. Согласно при-родно-мелиоративному районированию Нечерноземной зоны РФ [1], Центр Нечерноземья расположен в

южно-таёжной подзоне, частично в подзоне широколиственно-хвойных лесов, а юго-восточные области: Орловская, Тульская и Рязанская - входят в лесостепную зону. Из этого следует, что природно-климатические условия региона довольно разнообразны, значит, и комплекс мероприятий по оптимизации влагообеспеченности растений по областям региона также должен различаться. Это: гидротехнические (орошение, осушение, осуши-тельно-увлажнительные мелиорации), агромелиоративные, агротехнические, лесомелиоративные, а также мероприятия холодного периода, или снежные мелиорации (различные способы снегозадержания и снегонакопления, регулирование снеготаяния и размер-зания почвы и др.).

Существующая недостаточность увлажнения почвы в период вегетации даже в наиболее влажных северо-западных областях Нечерноземья говорит о необходимости орошения автоморфных почв на всей террито-

рии южно-таёжного Нечерноземья [2]. Больше того, практика и научные исследования [3,4] показали, что орошение целесообразно и эффективно в засушливые сезоны и на переувлажненных землях. Значит, в этих условиях должны действовать совмещенные осушительно-увлажнительные системы. Если на переувлажненных минеральных землях они целесообразны для обеспечения благоприятного водно-воздушного режима растениям, то на торфяниках дополнительное увлажнение (субирригация) необходимо и для сохранения самих почв от переосушки, которая может привести к быстрой сработке торфа, ветровой эрозии и пожарам. Изложенные научные обоснования пока относятся к области теории и далеки от реализации, т.к. кроме целесообразности применения мелиоративных мероприятий необходимо обеспечить их экономическую эффективность.

В условиях Нечерноземья РФ, в том числе и Центральном экономическом

№ 2 (60) 2012

ВлаЭимгрскш ЗемдеШеДО

районе, основная причина, сдерживающая широкомасштабные мелиорации - низкое потенциальное плодородие почв, а для окультуривания их в сельхозпроизводстве недостаточно средств. Почвы Центрального экономического района в основном автоморф-ные, их площадь составляет 42965 тыс. га, или 88,7% общей площади региона. Среди них преобладают дерново-подзолистые - 72,2% и серые лесные -8,3%. Площадь гидроморфных, т.е. переувлажненных земель - 5474 тыс. га, или 11,3% от общей площади региона. Среди них преобладают дерново— подзолисто-глееватые - 2373 тыс. га, или 4,9% и торфяные и торфяно-глее-вые - 1405 тыс.га, или 2,9% от общей площади региона (данные СОПСа, 1975 г.). Среди перечисленных почв наиболее плодородные серые лесные почвы, дерново-подзолистые оцениваются как среднеплодородные и почвы разной степени оглеения наименее плодородные.

Чтобы гарантировать экономическую эффективность мелиораций, установлены ориентиры их применения [5]. Так осушительно-увлажнительные мелиорации экономически целесообразны при возделывании интенсивных культур (овощи, картофель), а также на пастбищах с исходной продуктивностью 4,0-4,5 тыс. корм. ед. и сенокосах в поймах южных и юго-восточных районов Нечерноземья. Орошение дождеванием экономически эффективно в овощекартофельных севооборотах и на пастбищах с исходной продуктивностью свыше 3,5-4,0 тыс. корм. ед. Под сенокосы и пастбища целесообразно отводить низинные болота. Хороший эффект дают культуртехнические работы и мероприятия по окультуриванию почв.

Своевременная окупаемость капиталовложений в осушительные системы достигается так же, как и при орошении в увязке с культуртехническими и агротехническими мероприятиями. С учетом изложенных требований на ближайшую перспективу в Центральном экономическом районе из 21077 тыс. га сельхозугодий было намечено под орошение только 3,3 млн.га, под осушение - 4,8 млн. га. На 01.11. 1990 г. осушено 690 тыс. га, или 14,4%; орошаемых площадей несколько меньше. В настоящее время большая часть оросительных и осушительных систем нарушена.

В Ивановской области из 921 тыс. га сельхозугодий на 01.11.1990 г. осу-

шено 54,4 тыс.га (5,9%) и орошалось 31,6 тыс.га (3,4%), а всего 86 тыс.га (9,3%). В настоящее время оросительные и осушительные системы сохранились и действуют только в единичных хозяйствах.

Несмотря на серьёзную неустроенность, мелиоративные работы в Нечерноземье в настоящее время прекращены. Объяснение этому - неэффективность мелиораций, хотя мировой опыт, а также многочисленные примеры высокой эффективности оросительных, осушительных и особенно культуртехнических мелиораций во всех областях Центра Нечерноземья, особенно в Московской области, свидетельствуют об обратном. Действительно, окупаемость вложенных в мелиорации средств во многих случаях была ниже проектной, и причин этому немало, в том числе низкое исходное плодородие мелиорированных земель, невысокое качество строительных работ и неудовлетворительная эксплуатация мелиоративных систем. Основная же причина недостаточной эффективности мелиораций, на наш взгляд, - непродуманное планирование и организация работ. Большая часть средств вкладывалась в гидротехнические мелиорации, расширяли площади осушаемых и орошаемых земель, но забыли об их окультуривании. Отсюда невысокая урожайность, затягивание сроков окупаемости капиталовложений, убыточность мелиораций. Не случайно СевНИИГиМ [6], хотя и с опозданием, разработал корректирующие предложения развития мелиораций на перспективу, в которых намечено за счет сокращения строительных работ в 2-2,5 раза увеличить затраты на окультуривание мелиорированных земель и их сельскохозяйственное освоение и довести долю этих затрат до 60-70% от общей суммы.

Особые трудности в условиях избытка влаги вызывают тяжелые по гранулометрическому составу почвы, доля которых в Центральном экономическом районе составляет 17,8% площади сельхозугодий. Эти почвы являются сложным объектом мелиорации. Из-за плохой водоотдачи только осушительные системы здесь способны отвести не больше половины избыточной для растений влаги. Кроме того, активному сбросу избыточных вод в дренажную сеть препятствуют залегающие под пахотным слоем водоупорные иллювиальные горизонты, коэффициент

фильтрации которых не превышает 0,п-0,00п м/сутки [7]. Весной или в период обильных дождей корнеобитае-мые горизонты переувлажнены даже при наличии густой дренажной сети. Поэтому для эффективной мелиорации этих почв важно резко изменить неблагоприятные физические свойства подпахотных горизонтов во всей толще почв выше дрен, уменьшить их плотность, увеличить водопроницаемость, а также создать условия для отвода избыточной влаги поверхностным стоком и через пахотный слой. Практика показала, что достигнуть этого можно осушительными системами в сочетании с агромелиоративными мероприятиями - глубоким (до 80 см) безотвальным рыхлением почвы,кротованием и кротовым дренажем, узкозагонной и гребневой вспашкой, планировкой поверхности и др. Особая роль отводится безотвальному глубокому рыхлению. В Московской, Кировской, Вологодской и Новгородской областях установлено [7], что наиболее эффективно такое рыхление проводить рыхлителями с активным рабочим органом, обеспечивающим резкое встряхивание почв, увеличивающим ее трещиноватость. При этом в разрыхленный слой вносят известь и удобрения. Установлена зависимость эффективности глубокого рыхления тяжелых почв от подстилающих пород. Оно целесообразно на почвах, образованных на покровных, моренных, лессовидных и пермских породах. Его применение неоправдано на кислых озерно-ледниковых (ленточных) глинах, особенно глеевых, так как из-за высокого содержания коллоидов они сильно набухают при обводнении и резко садятся при усыхании. В результате через 1-2 года после рыхления восстанавливается исходная плотность и водопроницаемость. Глубокое рыхление неосушенных глееватых и глеевых почв нецелесообразно, так как не обеспечен водосброс избыточной влаги. Водный режим их в результате рыхления ухудшается, они сильнее переувлажняются.

Опыты показали, что в почвах на моренных отложениях (Кф 0,010,02 м/сут.) дренажный сток после глубокого рыхления увеличивается на 2040%, а в почвах на пермских глинах и лессовидных суглинках (Кф 0,2 м/сут.) -в 1,5-2 раза, по сравнению с нерыхлен-ными почвами. Установлено также, что глубокое рыхление экономически эффективно: прибавка урожая на кислых

ВлаЭимгрскт Земле ЗЪдецТ)

№ 2 (60) 2012

дерново-подзолистых почвах, приуроченных к моренным суглинкам, по зерновым составляет до 15%, а по травам - 20%. На окультуренных почвах прибавка урожая возрастает до 20-30%.

Важную роль в регулировании водного режима играет кротовый дренаж. Его назначение, как и глубокого рыхления, - отводить избыточную влагу за пределы осушаемого поля. Эффективность его, т.е. срок работы кротовин (устойчивость) зависит от оструктуренности и водопроницаемости агрегатов диаметром 3-5 мм. При высокой их водопрочности кротовины сохраняются более 3-4 лет. Кротовые дрены нестабильны в почвах подзолистого и болотно-подзолистого типов, независимо от их гранулометрического состава и разрушаются через 1-3 года. Особенно нестабильны они на почвах этого типа, подстилаемых ленточными глинами. Кротовые дрены заплывают здесь после первого же дождя. Более устойчивы они на луговых почвах, на дерновых зернистых почвах современных пойменных террас.

К сожалению, проблема нормализации влажности на тяжелых по гранулометрическому составу дерново-подзолистых почвах на сегодняшний день не решена из-за недооценки важности сочетания осушительных систем с агромелиоративными мероприятиями. Они даже не закладываются в проекты мелиорации земель.

Кроме перечисленных приемов регулирования водного режима почв, в южно-таежной подзоне эффективны и применяются с той же целью и некоторые другие. Так, мелколесье и лесные полосы на полях в условиях Нечерноземья выполняют полезащитную и почвозащитную роль (влияют на скорость ветра, температуру воздуха и почвы, уменьшают испарение, переводят поверхностный сток во внутрепоч-венный), уменьшают перенос снега, обеспечивая более равномерное распределение его на полях, в конечном счете, повышают влагозапасы в почве.

В областях Нечерноземного Центра, особенно в более северных, поля заросли кустарником и мелколесьем, и расчистка их неизбежна, ибо легче и дешевле расчистить, чем осваивать новое поле путем осушения. Но при этом надо иметь в виду, что оптимальные площади и формы полей должны отвечать требованиям сельхозпроизвод-ства: длина гона не менее 500 м, а площадь контура пашни не менее 5-10 га,

а остатки окружающего мелколесья должны выполнять поле- и почвозащитное назначение, обеспечивать равномерное снегораспределение и влагонакопление. В условиях Нечерноземья имеется положительный опыт использования мелколесья, отвечающий вышеназванным требованиям. Так, в Уральском экономическом районе (Пермская и Екатеринбургская области) поля расчищают от мелколесья, но с оставлением лесополос шириной от 10 до 30-40 м, в зависимости от их поле- и почвозащитного назначения. В этих условиях важна и утепляющая роль лесополос (защита садов и теплолюбивых культур от холодных ветров). Практика показала [8,9], что затраты на их создание окупаются прибавкой урожая за 1-3 года.

Большую роль во влагообеспеченности растений должны играть зимние осадки. Надолюих вобластях Центра Нечерноземья РФ приходится до 200 мм, или до 30% годового количества. Однако используются они также, как и летние осадки, не всегда эффективно. Большая часть талых весенних вод (до 80%) почти ежегодно стекает по мерзлой поверхности. Повышение эффективности использования зимних осадков - один из путей оптимизации влагообеспеченности растений. С этой целью разработано немало приемов по снегозадержанию и снегонакоплению на полях, или мероприятия под общим названием «снежные мелиорации», имеющие многоцелевое назначение: регулирование запасов влаги в снеге и почве; регулирование продолжительности залегания снега; регулирование поверхностного стока талых весенних вод; регулирование температурного режима почвы.

Сюда можно отнести мероприятия: бороздование (вспашка) снега снегопахами, устройство снежных валов и куч, полосное прикатывание снега, посыпка снега слоем золы, сажи, перегноя, опилками, сохранение на зиму на полях стеблей высокостебельных культур, расстановка в снегу высоких стеблей, снопов соломы, переносных щитов, разброска хвороста, создание лесных полос и живых изгородей из кустарников, посев озимых по необработанной стерне яровых и пропашных культур, бороздование пашни, бороздовой посев озимых, глубокое рыхление почвы осенью без оборачивания пласта с оставлением высокой стерни, уменьшение глубины промерзания по-

чвы и потерь тепла из почвы (покрытие пленкой), увеличение водопроницаемости мерзлой почвы путем поделки щелей с осени, ускорение размерзания почвы путем расчистки полос от снега весной, перед началом снеготаяния, нарезка плужных борозд поперек склона с осени для задержания талых вод с целью ускорения размораживания почвы. Последние два приема влагона-копления: полосная расчистка снега и нарезка плужных борозд - позволяют в условиях Ивановской области увеличить запас влаги в почве по сравнению с контролем в 1,5-2,6 раза [10,11]. При благоприятных погодно-климатиче-ских условиях расчищенные от снега полосы увеличивают запас влаги, по сравнению с контролем, на 35-40% от количества весенних вод, или на 70-95 мм, а плужные борозды - до 10-12%, или до 25-30 мм.

В условиях лесостепи влагообе-спеченность полей значительно повышают лесные полосы. Они не только задерживают и накопляют снег на полях, но и уменьшают сток талых вод, переводя его во внутрипочвенный [12]. Приемы обработки почвы по-разному влияют на влагонакопление. Так, коэффициент стока по зяби с оборотом травяного пласта составляет 0,14, на зяби по пласту - 0,04, на многолетних травах - 0,60 . Установлено [13], что поверхностный сток под влиянием зяби уменьшается в лесостепи в 2-3, в лесной зоне - в 1,5-2 раза по сравнению со стоком на невспаханных землях. Важно отметить, что применение того или иного метода или способа должно определяться особенностями местных почвенно-климатических условий и требованиями растений.

Казалось бы, дополнительное и даже избыточное увлажнение за счет талых весенних вод или другими способами должно устранить возможный дефицит влаги в вегетационный период. Однако, как показали наши исследования, для обеспечения оптимального водного режима этого недостаточно. Водный режим почвы и соответственно урожайность сельхозкультур корректируется погодными условиями, складывающимися в вегетационный период. Убедительным примером этого может служить вегетационный период экстремального периода 2002 г. В осенне-зимне-весенний период 2001-2002 гг. в условиях Ивановской области выпало 300 мм зимних осадков (это полуторная норма) и, благодаря раннему раз-

№ 2 (60) 2012

влаэимгрскш землейлод

мерзанию почвы, вся талая вода поглотилась. Глубина почвенно-грунтовых вод на опытных участках № 1 и № 2 к началу полевых работ была на уровне 100-110 см от поверхности земли. Несмотря на это, оптимальный режим не был обеспечен. Засушливая весна и особенно летний период привели к иссушению верхних горизонтов почвы до влажности разрыва капилляров. Так, на 27.07.2002 г. влажность в слое 0-60 см на опытном участке № 2 составила 12,5-13,0% от массы сухой почвы [14].

Для оценки условий, сложившихся в вегетационный период 2002 г., на опытных участках посеяли овес. На опытном участке № 1 был правильно и своевременно выполнен весь комплекс агротехнических мероприятий. Эту нормальную для условий Ивановской области агротехнику в засушливый период можно назвать влагосбе-регающей. На опытном участке № 2 по объективным и субъективным причинам допущены нарушения агротехники и, главное, все агротехнические мероприятия проведены с запозданием. В результате получен урожай в 1,6 раза ниже, чем на опытном участке № 1, соответственно 15,4 и 25,7 ц/га. Основная причина этого - значительные потери влаги в верхних горизонтах почвы. Отметим, что подобное нарушение агротехники характерно для многих хозяйств области. Если на наших опытных участках с разной агротехникой урожай зерновых различался в 1,6 раза, то в хозяйствах области - в 10 раз (от 30-40 до 4 ц/га).

На юге России, в условиях степи и лесостепи засушливые сезоны, подобные сезону 2002 г. в Нечерноземье, повторяются часто, и там давно разработали и успешно применяют влагос-берегающую агротехнику, позволяющую получать неплохие урожаи.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1. Основная причина недостаточной экономической эффективности мелиораций — низкое исходное естественное плодородие дерново-подзолистых почв. Поэтому под мелиорации следует отводить, в первую очередь, земли с повышенным плодородием. На мелиорированных же землях резко увеличить затраты на окультуривание, что позволит использовать их под интенсивные культуры и обеспечить быструю окупаемость капиталовложений прибавкой урожая. 2.На тяжелых по гранулометрическому

составу дерново-подзолистых почвах своевременное удаление избыточной для растений влаги осушительными системами возможно только в сочетании с агромелиоративными мероприятиями. З.При сведении мелколесья в условиях Нечерноземья экономически целесообразно оставлять лесополосы шириной от 10 до 40 м. Выполняя поле- почвозащитную и отепляющую роль, они повышают влагозапасы в почве, обеспечивают более экономное расходование влаги. 4.В условиях неустойчивого увлажнения Центра Нечерноземья РФ эффективны различные приемы «снежных мелиораций». Они позволяют полнее использовать зимние осадки. Так, полосная расчистка снега весной, перед снеготаянием, увеличивает запас влаги в почве по сравнению с контролем в 1,5-2,6 раза, или на 700-900 м3/га. 5.Максимум накопленной влаги при снеготаянии в условиях Ивановской области не гарантирует удовлетворительный водный режим почвы в засушливый вегетационный период. Чтобы не допустить иссушения верхних горизонтов почвы (в слое 0-60 см), обязательным условием в данном случае является проведение влагосбе-регающих агротехнических мероприятий.

Литература

1. Панов Е.П., Филенко Р.А., Ильиных Н.И. Комплексное природно-мелиоративное районирование Нечерноземной зоны РСФСР. Изд. Ленинградского университета: 1980. 232 с.

2. Сурова Г.А. Влагообеспечен-ность растений на дерново-подзолистых почвах в условиях Центра Нечерноземья РФ: 2011.

3. Маслов Б.С. и др. Осушитель-но-увлажнительные системы. М: 1980. 294 с.

4. Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв. Изд. МГУ:1987. 304 с.

5. Губер К.В., Круцко В.Г., Панов Е.П. Мелиорация земель в Нечерноземной зоне РСФСР. М. Россельхозиз-дат: 1986. 224 с.

6. Никитин И.Д. Экологическое обоснование мелиораций в Нечерноземной зоне РСФСР. В кн. «Основные направления мелиорации в Нечерноземной зоне РСФСР». Сев. НИИГиМ. Л: 1984, с. 142-162.

7. Зайдельман Ф.Р. Эколого-ги-дрологические основы глубокого мелиоративного рыхления почв. Изд. МГУ: 1986. 200 с.

8. Альбенский А.В. Защитное лесоразведение в Нечерноземной зоне. М. Россельхозиздат: 1977, 56 с.

9. Мочалкин Л.С. Естественные защитные лесные полосы в Нечерноземье. М: Лесная промышленность. 1981, 88 с.

10. Сурова Г.А. Повышение влаго-запаса дерново-подзолистых почв за счет задержания и накопления зимних осадков // Почвоведение: 2003, № 11, с 1354-1360.

11. Сурова Г.А. Основные факторы влагонакопления стока талых весенних вод // Земледелие, 2004, № 6, с. 21-22.

12. Сухарев И.П. Регулирование и использование местного стока. М. «Колос»: 1976. 272 с.

13. Алпатьев А.М. Влагообороты в природе и их преобразование. Л: Ги-дрометеоиздат. 1969, 324 с.

14. Сурова Г.А. Агротехника как влагосберегающий фактор в условиях Центра Нечерноземья РФ. Сб. научных трудов ВНИИА «Актуальные проблемы стабилизации почвенного плодородия и урожайности в Верхневолжье». М.: 2005, с. 44-47.

G.A. Surova WAYS TO OPTIMIZE WATER SUPPLY OF PLANTS ON SOD-PODSOLIC SOILS IN THE CONDITIONS OF CENTER OF NON-BLACK SOIL SONE OF RF Coming from the variety of natural and climatic terms of areas of Center Non-black soils zone, different measures are offered on optimization of providing moisture. Reasons of not high economic efficiency of land-reclamations are shown in Non-black soils zone main from them is the weak cultivating of the reclamated soil. In droughty seasons even at the maximal accumulation of moisture from melting of snow an agrotechnics saving moisture is needed here.

Keywords: providing moisture plants, land-reclamations, soil productivity, water-air mode, economic efficiency, intensive cultures, waterproof horizons of soil, coefficient of filtration, agromelioration measures, drainage (interflow) flow, deep loosening, deficit of moisture, soil-ground waters, agrotechnics saving moisture.

ВлаЭимгрскт Земле toity

№ 2 (60) 2012