Адаптивно-ландшафтное обустройство земель Поволжья с экологическим каркасом лесов и вод

П. Н. Проездов, Д. А. Маштаков

Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова

г. Саратов, Российская Федерация

Адаптивно-ландшафтное обустройство земель Поволжья с экологическим каркасом лесов и вод

Рациональным способом снижения экологической напряженности в сельском хозяйстве Поволжья является освоение адаптивно-ландшафтных систем земледелия, ориентированных на дифференцированное использование земель с учетом их деградационной опасности: эрозии, дефляции, заболачивания, засоления, ощелачивания, осолонцевания, дегумификации, слитизации и др.

Классификация земельных угодий с учетом геоморфологических и почвенно-климатических условий лесостепной, степной, сухостепной и полупустынной зон Поволжья позволила нам установить 7 основных типов агроландшафтов:

1. Слабопологий равнинный, <1°, полевой, мелиоративно-ирригационный. Слабосмытые и дефлированные почвы

2. Пологий ложбинный, 1–3°, почвозащитный, буферно-полосный, мелиоративно-ирригационный. Слабосмытые и дефлированные почвы, промоины.

3. Покатый склоново-овражный, 3–5°, почвозащитный, буферно-полосный, контурно-мелиоративный. Среднесмытые почвы, склоновые овраги.

4. Покато-крутой склоново-овражный, 5–8°, буферно-полосный, контурно-мелиоративный, лесолуговой. Сильносмытые почвы, овраги.

5. Крутой склоново-овражный, >8°, контурно-мелиоративный, лесолуговой, лесокультурный. Сильносмытые почвы.

6. Балочный донно-овражный, контурно-мелиоративный, лесолуговой, лесокультурный. Донные овраги, балки.

7. Речной, водохранилищный, пойменный, водоохранный лиманный. Намытые, луговые, заболоченные почвы.

В основу классификации земельных угодий положены разработки А. С. Козменко, С. С. Соболева, И. Д. Брауде, А. И. Шабаева, П.Н. Проездова и др

[1.2,3,4,5].

Основными типами агроландшафтов Поволжья являются слабопологий равнинный и пологий ложбинный, соответственно 49 и 39% площади пашни, остальные 12 % занимают агроландшафты повышенной экологической напряженности с крутизной склонов более 3°[5].

Для каждого типа агроландшафта разработаны особенности агротехнологий с экологическим оптимумом распаханности, лесистости и ирригационности в каркасе объектов ЗЛН, противоэрозионных гидротехнических и оросительных мелиораций ( рис.1, табл 1).

Определение оптимальной формы площади ЗЛН, места и характера их расположения, а также ширины лесных полос и схем смешения, определяющих конструкцию, необходимо производить с учетом типа агроландшафта (табл.1).

Полезащитные лесные полосы (ПЗЛП) создаются поперек господствующих вредоносных ветров (отклонение до 30°) с продуваемой конструкцией в лесостепных и степных районах для равномерного распределения снега и с ажурной конструкцией в сухостепных и полупустынных районах для защиты почв от дефляции. Расстояния между ПЗЛП принимаются в зависимости от почвенно-климатических условий: от 500 м на обыкновенных черноземах до 250 м на светло-каштановых почвах, а с учетом орошения лесных полос межполосные расстояния увеличиваются на 100-150 м. Ширина ПЗЛП - 9-15 м.

Стокорегулирующие лесные полосы (СЛП) создаются контурно с конструкцией: на склонах до 3° идентично с ПЗЛП, от 3 до 5° - ажурной конструкции с почвозащитным кустарником в верхней опушке. В нижней опушке СЛП создается вал-канава для регулирования стока с целью улучшения водного режима почв лесополосы. Расстояния между СЛП составляют 100-550 м в зависимости от типа почв и крутизны склонов. Ширина СЛП - 9-15 м. На склонах крутизной более 3° с каштановыми почвами можно создавать альтернативно контурные 2-3-рядные кустарниковые кулисы с межкулисным расстоянием 30-80 м.

Приовражные и прибалочные лесополосы (ПрЛП) создаются ажурной конструкции для равномерного распределения снега на прилегающих полях и пастбищах. Наряду с ПЗЛП, СЛП, ПрЛП существенная роль в стабилизации земледелия принадлежит куртинным, полосным, кормовым насаждениям на пастбищах и неудобных землях, насаждениям вдоль дорог, каналов, вокруг поселков, водоемов и др.

Устойчивые и долговечные ЗЛН возможны только при искусственном создании условий роста леса, тщательном учете лесорастительных свойств почв и их улучшении, правильном подборе древесных пород, борьбе с сорной растительностью. Особое внимание уделяют подготовке почвы под ЗЛН и подбору главных пород. Следует ориентироваться на перспективные породы с хорошим комплексом свойств: дуб, березу, лиственницу, ясень обыкновенный и зеленый, гледичию, сосну обыкновенную и крымскую (на легких почвах).

На орошаемых землях, берегах водоемов и при доступном для растений уровне пресных грунтовых вод ориентируются на влаголюбивые быстрорастущие породы: тополя, ивы древовидные, ольху. Повсеместно в ЗЛН следует внедрять плодово-ягодные, орехоплодные, лекарственные, медоносные породы.

Проведенными исследованиями установлено, что системы защитных лесных насаждений являются активным средообразующим фактором. За 37 лет эксплуатации созданных систем ЗЛН в агроландшафтах Поволжья мощность гумусового горизонта А увеличилась до 7 см в лесных полосах и до 2 см на расстоянии 3Н (табл. 2). Активность почвообразовательного процесса в зоне влияния лесной полосы подтверждается структурой гумуса – отношение углерода гуминовых кислот и фульвокислот увеличивается с удалением от лесных полос (табл. 2).

За многолетний период под действием лесных полос произошли

Таблица 1. Адаптивно-ландшафтное обустройство земель Поволжья

Почвы, эродированность. Осадки. Орошение	Тип агроландшафта	Экологический каркас лесов и вод. Нормализованные показатели облесенности и мелиорированности	Особенности агротехнологий. Нормализованный показатель распаханности
Легкие почвы, дефлированные. Ветр. эрозия. Р= 200-350 мм	Слабопологий равнинный, <1°, противодефляционный. Буферно-полосный	Полезащю лесн. Полосы (ПЗЛП) поперек вредоносн. ветров через 100-300 м, продуваемые: степь–250-300 м, сухая степь – 150-250м,полу-пуст. - 100-150 м. Пастбищ. ЗЛН. Лесистость (Л) - 5-7 %	Сочетание отв. и безотв. минимальных технологий. Полевые почвозащитн. с-ты (ППС)с полосным размещ. пара, зерновых, трав. Пашня: степная зона– 60 %, сухостеп– 50 %, полупуст – 40 %
Ч. о., ч. ю., т.-к., к., св. -к. Вод., ветр. эрозия, сл. -см. Р= 200-450 мм. М= 100-500 мм	Слабопологий равнинный, <1°, полевой, почвозащитный, мелиоративно-ирригационный	ПЗЛП поперек вредоносных ветров, продув., через 250-500 м, ч. о. - 500 м, ч. ю. - 400 м, т.-к. и к. - 350 м, св.-к. - 250 м, а с учетом полива ЗЛН соотв.: 600, 500, 450 и 400 м. ЗЛН вдоль каналов, водоемов. Отсутствие сброса поливных вод. Обводнение учитывает динамику водности рек и дренированность. Планировка земель. Л - 3-4 %.	Сочетание отв. и безотв. обработок. ППС с полосами пара, зерновых, трав. На орошении - кормовые и спец. с-ты. (КПС и СПС) Поливы достоковыми нормами, дискретно. Режим орошения: 60-70 % НВ; > 70 % НВ - в критические периоды. Мелиоративно-удобрительное орошение. Щелевание, верт. и гор. мульч., химмелиоранты. Пашня.: степная зона– 80 %, сухост – 70 %, полупуст–60 %, на орошении -100%.
Ч. о., ч. ю., т.-к., к., св. -к. Сл.-см. и ср. -см. Вод. ирр. эрозия, промоины. Р = 200-450 мм. М = 100-500 мм	Пологий, ложбинный, 1-3°, почвозащитный, буферно-полосный, мелиоративно-ирригационный. Скл., лиманы	ПЗЛП (до 1,5°) и СЛП (1,5-3°) продуваемые. СЛП через 120-450 м, контурно, с обвал, по нижней опушке: ч. о. - 240^50 м, ч. ю. -190-350 м, т.-к. и к. - 150-300 м, св. к. - 120-200 м, а с учетом полива ЗЛН соотв. 300-550 м, 250-450 м, 200-400 м, 170-350 м. В.-т. через 10-20м,Л– 3-4%,	ППС с буферной защитой парового и пропашного полей, на орошении ППС с многолетними злаково-бобовыми смесями более 50 %. Пашня: степная зона– 70 %, сухостепная– 60%, полупуст– 50%, на орошении – 100%
Ч. о., ч. ю., т.-к., к., св. -к. Вод. эрозия, ср. -см., скл. овр. Р= 200-450 мм	Покатый склоново-овражный, 3-5°, почвозащитный, буферно-полосный, контурно-мелиоративный	СЛП, ПрЛП, ажурные с валами-канавами в ложбинах. Расстояния между контурными СЛП - 60-240 м: ч. о. - 150-240 м, ч. ю. - 120-190 м, т.-к. и к. -90-150 м, св.-к. - 60-120 м. Засыпка скл. овр. В.-т. через 10-20 м. Л -7-9%	Безотв. обработка с шел., мульч. ППС и КПС с полосным размещением культур на парах -буферные полосы из трав. Пашня - до 60 %.
Ч. о., ч. ю., т.-к., к., св. -к. Вод. эрозия. Сил. -см. Скл. овр. Р = 200-450 мм	Покато-крутой, 5-8° и крутосклоновый, >8°, овр., лесолуговой, лесокультурный	Куст. кулисы (КК) 2-3 рядные через 30-80 м (5-16° - более 8° по террасам). Выполаживание и засыпка скл. овр. Донные запруды и ЗЛН. Л – >9 %	Почвозащитные технологии с безотв. обработкой, шелевание, мульч., залужение. КПС: более 50 % злаково-бобовые смеси. Регулируемая пастьба. Пашня - до 35 %.
Ч. о., ч. ю., т.-к., к., св. -к. Вод. эрозия, ср. -см. и сил. -см., донные овр. Р = 200-450 мм	Балочный, донно-овражный почвозащитный, лесолуговой, лесокультурный	КК через 30–80 м. Выполаживание и засыпка скл. овр. Валы на скл. до 6° и сбросные противоэроз. гидротехн. сооруж в вершинах овр., донные запруды и ЗЛН. Сплошное облесение скл. (>8°). Л – >9°.	Пастбищеобороты с регулиру емой пастьбой, щелевание пастбищ с вертикальным мульч. сенокосы. Пашня: степная зона–20%, сухостепная и полупустынная– 10–15%.
Луговые намытые почвы, тяжелые. Р = 200-450 мм	Речной, поименно-водоохранный, кормовой, сенокосный	Водоохранные, берегозакрепительные ЗЛН, насаждения-илофильтры. Л - >9 %	Улучшение травостоя, щелевание с мульч. сенокосы. Регулируемая пастьба. Пашня- 10%.

Таблица 2 .Критерии оптимального и параметры фактического состояния почв в системе ПЭМ на водосборах Приволжской возвышенности (1964-2000 гг.)

Показатели

Состояние почвы

Опти-

мальное

Фактическое

на 1964 г.

На 2000 г.

необлесен-

ное поле

В зоне 3Н от ЛП

в ЛП

Агрофизические (в слое А+В)

Гранулометрический состав, %

содержание частиц

<0,01 мм

<0,001 мм

содержание агрегатов >0,25 мм

сухой рассев

мокрый рассев

Критерии водопрочности агрегатов (по П.Н. Проездову)

Противоэрозионная стойкость почв, л

Водопроницаемость почв, мм/мин

мерзлых

талых

Биохимические

Содержание гумуса, %

Изменение (±) запасов гумуса, % от исходного (знаменатель – 20Н от ЛП)

Изменение соотношения Сгк / Сфк

Нитрификационная способность, мг/кг

Содержание нитратов, мг/кг

Сумма поглощенных оснований

мг-экв/100 рН почвенного раствора

Эрозионная опасность

Мощность слоя А+В, см

Изменение мощности слоя (±),

% от исходного (знаменатель – 20Н от ЛП)

Эрозия капельная, г/мин·м (прое

ктивное покрытие 15-20 %)

Эрозия, т/га в год ( в среднем за ротацию 6-польного с-та)

>0,70

>4,0

>0,1

>1,0

<10

>2,0

>30

<40

>25

<0,5

<0,25

39,3

12,4

не опр.

3,7

0,04

0,86

3,8

не опр.

25,7

не опр.

0,40

37,5

11,0

0,73

3,4

0,04

086

3,2

-15,7

2,41

25,4

56,7

7,1

-17,1

1,94

0,45

42,6

15,7

0,81

4,1

0,21

1,24

4,9

4,6

+28,9

+21,0

2,31

29,3

45,4

6,2

22,0

5,1

1,93

0,20

46,7

19,1

0,88

4,8

0,93

1,60

5,1

+34,2

2,15

32,1

36,7

6,1

30,5

0,03

Гидрохимические

УГВ при минерализации 3 г/л,м

Подъем УГВ при УГВ > 5 м , м/год (числитель – с плотными ЛП, знаменатель – с ажурными ЛП)

<0,1

8,6

8,4

0,005

6,3

0,06

0,02

6,3

0,06

0,02

значительные изменения агрофизических, биохимических и других параметров фактического состояния почв, которые отличаются от параметров на открытых полях и в большинстве своем соответствуют оптимальным показателям ( табл. 2).

Противоэрозионные мелиоративные мероприятия с каркасом защитных лесных насаждений и гидротехнических сооружений в агроландшафтах изменяют экологически сбалансированное функционирование системы «вода – почва – растение – грунтовые воды». Эти изменения связаны с перераспределением осадков, стока и другими факторами водного баланса зоны аэрации, приводящими в степной зоне к проявлению непериодического вторичного гидроморфизма.

Система агро-, лесо и гидромелиоративных мероприятий приводит к изменению в положительную сторону агрофизических, физико-химических, биохимических параметров почв, показателей эрозионной опасности, гидроморфизма, поверхностного и подземного стоков.

Литература

1. Брауде И.Д. Эрозия почв, засуха и борьба с ними в ЦЧО./И. Д. Брауде.– М: Наука,1965.140с.

2. Козменко А.С. Борьба с эрозией на сельскохозяйственных угодьях/А. С. Козменко.– М.:Сельхозгиз, 1963. 207 с.

3. Проездов П. Н. Теоретические и экспериментальное обоснование комплекса противоэрозионных мелиорации в Нижнем Поволжье: дис. …д-ра с.-х. наук/ П. Н. Проездов; Саратовский ГАУ.– Саратов, 1999.– 297 с.

4. Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на Европейской части СССР и борьба с ними/С. С. Соболев.– М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1948. Т. 1. 308 с.; Т. 2. 248 с.

5. Шабаев А.И. Основные типы агроландшафтов Поволжья /А. И. Шабаев.– Саратов:ИКД «Пароход», 1999. С. 179-180.