Агроэкологическая характеристика условий опытного поля Фаленской селекционной станции

Аграрная наука Евро-Северо-Востока, № 4 (35), 2013 г. УДК 577.3:63:576.8

Агроэкологическая характеристика условий опытного поля Фаленской селекционной станции

Фарзутдин Фаткутинович Мухамадьяров, доктор техн. наук, профессор, зав. лабораторией,

Сергей Леонидович Коробицын, кандидат с.-х. наук, доцент, ст. научный сотрудник, Наталья Ефимовна Рубцова, кандидат с.-х. наук, доцент, ст. научный сотрудник, Виктор Петрович Ашихмин, кандидат с.-х. наук, ст. научный сотрудник, Юрий Павлович Савельев, кандидат с.-х. наук, ст. научный сотрудник, Виктор Николаевич Вологжанин, кандидат техн. наук, научный сотрудник, Дмитрий Владимирович Кайсин, исследователь ГНУ НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии, г. Киров, Россия

E-mail: niish-sv@mail.ru

Приводятся данные об агроклиматических условиях Фаленской селекционной станции (Фаленской СС), агромикроландшафтных особенностях опытного поля, генетических особенностях почвенных профилей и агрохимических свойствах почвы реперных площадок.

Ключевые слова: агромикроландшафт, агроклиматические факторы, агроэкологические условия, рельеф, почвенные условия, агрохимические свойства почвы, агроэкологически однотипные территории

В многочисленных исследованиях приводятся данные о самом разнообразном проявлении климатических и эдафических факторов среды на развитие растений, количественные и качественные показатели их урожая. Особый интерес представляет изучение их влияния на микроуровне организации территории. Данные о микроклиматической изменчивости агроэкологических условий важно учитывать в сельскохозяйственной практике при распределении площадей под определенные культуры и сорта, планировании дифференцированной и высокоадресной оптимизации факторов среды, лимитирующих показатели урожая сельскохозяйственных культур, а также корректировке типовых агротехнологий, заключающихся в определении оптимальных сроков и режимов агротехнологических мероприятий.

Вычленение или объединение АОТ наиболее сложно в условиях пересеченного рельефа, поскольку при этом экономическая и экологическая целесообразность размещения тех или иных культур обусловлена и их противоэрозионными свойствами, что существенно ограничивает возможность использования, например, пропашных культур, а также некоторых средств оптимизации условий среды (обработки почвы, орошение и т.д.). Размеры АОТ будут меньше в условиях пересеченного рельефа, где вертикальная азональность распределения факторов природной среды выражена особенно резко.

В условиях высокой неоднородности природной среды выделение АОТ может привести к уменьшению размеров полей севооборотов и определенным ограничениям в использовании высокопроизводительной техники.

Цель исследований - выявить агро-экологические особенности территории опытного поля.

Результаты исследований. Опытное поле, выбранное для проведения работ по прецизионно-адаптивному растениеводству, расположено на территории Фаленской СС. Ее условия типизируют Вятско-Камскую АОТ, выделенную по результатам агроэко-логического районирования зерновых культур на макроуровне Северо-Востока европейской части России и включающую восточный агропочвенный район Кировской области, северную и центральную агроклиматические зоны Удмуртской Республики и западную часть Пермского края (за исключением территории бывшего Коми-Пермяцкого округа) [1].

Климат территории Фаленской СС среднеконтинентальный с умеренным режимом увлажнения (ГТК - 1,37). Сумма температур выше 10°С на южных склонах достигает 1900°С и более, а на северных и пониженных местах - около 1700°С. Термических ресурсов достаточно для выращивания среднеранних культур умеренного пояса: озимой ржи, овса, ячменя, яровой пшеницы, зернобобовых, многолетних трав,

льна, картофеля, длительность вегетационного периода которых составляет от 141 до 198 дней. Среднегодовое количество осадков составляет 550 мм. Обеспеченность влагой в период активного роста растений характеризуется как умеренная. Однако выпадение осадков по годам в сочетании с термическими ресурсами неодинаково. По нашим данным [2], за последние 30 лет произошло значительное уменьшение избыточно влажных лет, составив около 30%, при одновременном увеличении слабозасушливых до 50%. Причем необходимо отметить, что решающим фактором, влияющим на режим увлажнения, является количество выпадающих осадков. Коэффициент вариации этого фактора составил 31%. Из анализа динамики эффективных и среднемесячных температур воздуха в январе и июле выявили явный рост эффективных температур за последние 30 лет. Коэффициент, характеризующий величину изменения данного фактора, равен 7,8, то есть прибавка суммы температур составляет 7,8° в год. В основном наблюдается увеличение январских температур и небольшой рост (с темпом в 10 раз ниже) июльских.

Продолжительность вегетационного периода в целом увеличивается. Причем наблюдается явный рост осенней его составляющей при небольшом снижении весенне-летней. С этим связано смещение сроков посева озимых на более поздний период (примерно на 2 недели).

При очень высокой неравномерности по годам количества выпадения осадков их среднее значение практически не изменяется. Наблюдается небольшое уменьшение при весенне-летней вегетации и такое же увеличение при осенней. Среднее число дней с суховейными явлениями за вегетационный период составляет 16...20. Они сопровождаются в дневные часы температурой воздуха выше 20°С и относительной его влажностью менее 30%. Это усиливает испарение влаги почвы растениями. Агроклиматические факторы среды относятся к нерегулируемым. Поэтому их важно учитывать при изучении взаимодействия "растение-среда", так как доля климатической составляющей изменчивости урожаев по видам сельскохозяйственных культур значительно отличается и достигает более 40% [3].

По рельефу территория Фаленской СС представляет собой холмисто-увалистую равнину на покровных и моренных суглинках. Абсолютные высоты достигают 180 м, перепады высот около 20 м. Овражная сеть развита слабо. Долинами многочисленных ручьев и речек равнина рассечена на небольшие водоразделы с преобладанием склонов крутизной до 3.8°. Облесенность территории станции в настоящее время не превышает 19%, тем не менее, присутствие лесных массивов вблизи отдельных участков пахотных угодий формирует их особый микроклимат.

Общеизвестно, что совокупные свойства рельефа (местоположение участка, крутизна, форма и экспозиция склона) являются первопричиной природного перераспределения гидротермических и радиационных ресурсов, пространственной неоднородности плодородия почв и приводят к высокой вариабельности показателей урожая растений. Поэтому при выборе опытного поля одним из условий было наличие на нем склонов с основными сторонами света.

Агроландшафтные особенности опытного поля площадью 47,8 га позволили выделить на нем 14 реперных площадок, характеризуемых набором свойственных этому полю признаков, прямо или косвенно влияющих на показатели урожая сельскохозяйственных культур (рис.). Контрастность участков обусловлена микрорельефом, пестротой почвенного покрова, особенностями гидротермического режима и другими биотическими и абиотическими факторами внешней среды. По геохимическим особенностям перераспределения веществ и влаги опытное поле включает следующие агро-микроландшафты:

- плоская вершина с нисходящим перемещением влаги и питательных веществ (реп. пл. 13);

- верхние пологие части склонов с вертикальным и боковым перемещением (реп. пл. 9, 1),

- средние и нижние части склонов с боковым перемещением (реп. пл. 6, 2, 4, 7, 3, 8, 12, 14, 10, 11),

- ложбина нижней части склона с боковым перемещением и частичной аккумуляцией (реп. пл. 5).

на опытном поле Фаленской СС

Для почвенных обследований вблизи реперных площадок закладывались разрезы. На основе их описания установлено, что опытное поле сформировано сочетанием дерново-средне- и сильноподзолистых средне-суглинистых почв (склоны и вершины холма) и дерново-глееватой намытой среднесуглини-стой (ложбина нижней части склона). Преобладает дерново-подзолистая среднесуглини-стая почва на покровных бескарбонатных суглинках (реп. пл. 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 14). Ее генетическими особенностями является выраженная оподзоленность профиля. Этим почвам свойственна низкая степень насыщенности основаниями, высокая величина обменной и гидролитической кислотности, наличие в средней части профиля значительных количеств обменного алюминия, в верхних горизонтах - подвижного марганца [2].

В формировании почв на вершине, южных, юго-восточных и юго-западных склонов опытного поля принимали участие моренные отложения. Их морфологические

признаки в виде гальки и небольших валунов обнаруживаются на различной глубине (реп. пл. 1, 2, 3, 4, 9, 13). Агрохимические характеристики профиля близки к почвам, сформированным покровными суглинками.

Материнские породы почв опытного поля глинистого гранулометрического состава сдерживают интенсивность промывного водного режима и соответственно процессы выщелачивания элементов питания. Почвы на подобных породах на ровных и пониженных участках склонны к переувлажнению, однако на склонах сильнее подвержены смыву. Описание почвенных разрезов свидетельствует о наличии морфологических признаков временного переувлажнения поверхностными водами (железисто-марганцевые конкреции, примазки, сизовато-серые пятна) как в верхних (реп. пл. 1, 6), так и в нижних частях склона (реп. пл. 2, 3). Яркие признаки глееватости отмечены в ложбине нижней части склона (реп. пл. 5).

Местоположение агромикроландшаф-тов отражается на формировании почвенного профиля и свойствах генетических подпахотных горизонтов. Исходя из имеющихся данных, наиболее возвышенное местоположение (реп. пл. 1) формирует профиль с максимальным уровнем почвенной кислотности уже с глубины 0,28 м (рНсол - 3,7; AL - 32,9 мг/100 г; Нг - 10,8 мг-экв/100 г). Об интенсивном развитии подзолистого процесса до глубины 0,47 м свидетельствует накопление обменных форм алюминия в средней части профиля (41,5 мг/100 г).

В средних частях склонов, где начинает преобладать боковое перемещение веществ (реп. пл. 2, 7), на что указывает уменьшение мощности пахотного горизонта на 0,03 ... 0,08 м, интенсивность подзолистого процесса в подпахотной толще ослабевает: максимальное содержание обменных форм алюминия (20,3.32,3 мг/100 г) обнаруживается на глубине 0,35...0,39 м.

Профиль почв нижних частей склонов (реп. пл. 3, 8) отличается более низким содержанием подвижных форм алюминия (9.14 мг/100 г) вследствие ослабления промывного водного режима. При поверхностном переувлажнении и развитии глеевого процесса (реп. пл. 5) профиль почвы относительно выравнивается по кислотным свойствам (рНсол - 4,5...4,7; AL- 2,16.0,36 мг/100 г).

Проведение известкования оптимизировало кислотность пахотного слоя до уровня близкого к нейтральным значениям рНсол. Тем не менее, на верхних и средних местоположениях склона значительно выше значения рНсол 6,18.6,71, чем на нижних -5,44.5,58. В ряде случаев это связано с припашкой на склонах подпахотного горизонта с неблагоприятными кислотными свойствами и соответственно снижением эффекта от известкования.

Калийная обеспеченность почв опытного поля зависит, прежде всего, от характера почвообразующих пород. Более благоприятный режим отмечен в профиле почв на покровных суглинках (реп. пл. 5, 6, 7, 8), содержащих 14,7.16,4 мг/100 г обменного калия. Моренные отложения характеризовались несколько меньшим его содержанием -6,5.9,4 мг/100 г (реп. пл. 1, 2, 3, 4).

Содержание обменного калия в пахотном горизонте - 9,0. 14,9 мг/100 г, в основном, коррелирует с исходной калийной обеспеченностью материнской породы. Исключение - дерново-глееватая намытая почва (реп. пл. 5), в которой содержание обменного калия в более гумусированном слое 0.0,4 м самое низкое (9,0.9,1 мг/100 г) из-за усиления процессов необменной фиксации.

Содержание подвижного фосфора в профиле почв изменялось от повышенного (11,0.14,6 мг/100 г) до очень высокого уровня (27,4.35,0 мг/100 г) и зависело от показателей кислотности и содержания подвижного алюминия, характер изменения которых описан выше.

Изменение содержания гумуса по ре-перным площадкам обусловлено почвенными разновидностями, местоположением на склоне и экспозицией (1,23.2,26%). По отношению к вершине отмечено снижение гумуса на склоновых реперных площадках, в большинстве случаев достоверного характера (табл.). На склонах южной экспозиции

содержание гумуса несколько ниже (1,23.1,57%), чем на склонах северных экспозиций (1,92-1,89%).

Таблица

Изменение содержания гумуса по реперным площадкам опытного поля

№ реп. уч. Содержание гумуса, %

13 1,98 -

1 2,33 +0,35

2 1,37 -0,61

3 1,64 -0,34

4 1,93 -0,05

6 1,92 -0,06

7 1,80 -0,18

8 2,26 +0,28

9 1,57 -0,41

10 1,23 -0,75

11 1,88 -0,10

12 1,89 -0,09

14 1,66 -0,32

НСР05 0,07

Таким образом, агроландшафтные особенности опытного поля, характеризуемые микрорельефом, пестрота почвенного покрова и его агрохимических свойств по реперным площадкам значительно отличаются, обусловливая различные агроэкологи-ческие условия для растений.

Список литературы

1. Отчет о НИР лаборатории агроэнергети-ки "Разработать пути повышения ресурсоэнерго-экономичности производства продовольственного сырья и кормов в условиях Северо-Востока европейской части России". Киров, 2003. 45 с.

2. Отчет о НИР лаборатории агроэнергети-ки "Разработать пути повышения ресурсоэнерго-экономичности производства продовольственного сырья и кормов в условиях Северо-Востока европейской части России". Киров, 2012. 62 с.

3. Сысуев В.А., Мухамадьяров Ф.Ф. Методы повышения агробиоэнергетической эффективности растениеводства. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2001. 216 с.

Agro-ecological characteristics of experimental field of Falenki selection station

Mukhamadjarov F., Korobitsyn S., Rubtsova N., Ashikhmin V., Saveliev Yu., Vologzhanin V., Kaisin D.

Data of agro-climatic conditions of Falenki selection station, agro-micro-landscape features of experimental field, genetic features of soil profiles and agrochemical properties of soil of reference sites are presented in the article.

Key words: аgro-micro landscape, agro-climatic factors, agro-ecological properties, soil conditions, agrochemical features of soil, agro-ecological equal territories