EXPOSURE TO WINDBREAKS WITH THE SHAFTS-DITCHES ON CONSUMPTION WATER GRASSES OF PASTURES IN THE STEPPE AGRICULTURE-FOREST LANDSCAPE VOLGA UPLANDS

Проездов П.Н.¹, Вишнякова В.В.², Розанов А.В.³, Удалова О.Г.⁴

¹Доктор сельско-хозяйственных наук, профессор, ²Аспирант, ³Кандидат физико-математических наук, ⁴Кандидат сельско-хозяйственных наук, Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС С ВАЛАМИ-КАНАВАМИ НА ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ ТРАВ ПАСТБИЩ В СТЕПНЫХ АГРОЛЕСОЛАНДШАФТАХ ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

Аннотация

В статье представлен анализ продуктивности и водопотребления естественного травостоя пастбищ под влиянием лесных полос и водозадерживающих валов в зависимости от снежности зим, водности весен, увлажнения вегетационного периода отрастания трав.

Ключевые слова: агролесоландшафт, лесные полосы, водозадерживающие валы, лесомелиорация, пастбище, продуктивность, водопотребление, дисперсия, регрессия, корреляция.

Proezdov P. N.¹, Vishnyakova V. V.², Rosanov A. V.³, Udalova O. G.⁴

¹Doctor of Agricultural Sciences, Professor, ² Postgraduate student, ³ Candidate of Physical and Mathematical Sciences, ⁴ Candidate of Agricultural Sciences, Saratov State Agrarian University named after Vavilov

EXPOSURE TO WINDBREAKS WITH THE SHAFTS-DITCHES ON CONSUMPTION WATER GRASSES OF PASTURES IN THE STEPPE AGRICULTURE-FOREST LANDSCAPE VOLGA UPLANDS

Abstract

The article presents an analysis of productivity and consumption of natural grass pastures under the influence of forest belts and water-detention shafts depending on snowfall winters, springs of water content, moisture of the growing season regrowth of grasses.

Keywords: agricultural-forest landscape, shelterbelts, water-blocking shafts, forest melioration, pasture productivity, water consumption, variance, regression, correlation.

Создание защитных лесных насаждений и гидротехнических сооружений (водозадерживающих валов, прудов и др.) в 1950-80гг. прошлого века на Приволжской возвышенности с целью борьбы с эрозией почв и заилением рек способствовало повышению продуктивности сельскохозяйственных угодий, в том числе пастбищ [1, 2, 7, 8].

Цель исследования – изучение продуктивности естественного травостоя пастбищ под влиянием лесных полос и водозадерживающих валов на южных чернозёмах степи Приволжской возвышенности.

Объект исследования – производственный стационар по защите почв от эрозии, созданный в 1964 – 1965 гг., и включающий комплекс противоэрозионных примеров. Агролесоландшафт на склоне южной экспозиции крутизной 3-5°. Водосборная площадь – 82 га. На площади 25 га была проведена засыпка склоновых оврагов с сохранением плодородного слоя почвы и внесением органо-минеральных удобрений. Водозадерживающие валы построены по верхней опушке лесной полосы высотой 1,2 – 1,6 м для регулирования стока вероятностью превышения 10%. Сток воды больше чем расчётный сбрасывается через водообходы концевых шпор валов и поступает в лесные полосы. Ниже в 300 м вдоль засыпанного донного оврага посажена приовражная ЛП. Обе ЛП созданы плотной конструкции, 13-ти рядные, шириной 19,5 м. Главная порода – лиственница сибирская, сопутствующие – ясень ланцетный, яблоня лесная, кустарники по опушкам – лох узколистный, бузина красная.

Опыты, заложенные в агролесоландшафтах направлены на изучение зависимости продуктивности травостоя пастбищ, произрастающего близ лесных полос и валов от мелиоративных мероприятий.

Варианты опыта: 1. Контроль – пастбище без лесных полос и валов – открытая местность; 2. Лесные полосы; 3. Водозадерживающие валы; 4. Лесные полосы + водозадерживающие валы.

Для установления влияния увлажнения почвогрунтов зоны аэрации были взяты пробы снопов травостоя пастбищ на участках опытов: в прудах валов шириной 50м (для установления влияния увлажнения под зеркалом пруда), у лесных полос и на контроле, в местах, где исключено их влияние на снегоотложение.

Исследования выполнены согласно методикам, разработанным профильными институтами и учеными России [3, 4, 5, 6].

Методом статистической обработки соответствующих данных снега, стока и других элементов водного баланса через показатель вероятности превышения (Р%, Р'%) вышеуказанных величин устанавливались снежность зим (Р%), водность весен (Р'%), определяющих затем движение влаги в зоне аэрации[2, 6].

Для определения внутрипочвенных влагозапасов на опытных участках проводилось бурение с интервалом в 10 суток на глубину 1м буром Н.А. Качинского, что позволило проследить движение влаги для установления водопотребления естественных трав пастбищ:

где W – влагозапасы в активном расчётном слое почвы, мм; W_нач, W_кон – соответственно влагозапасы на начало и конец декады, мм; n – число декад.

Эффективная норма осадков в водопотреблении для данной местности принята 21 мм за период отрастания трав до первого укоса (май – июнь). Суммарное водопотребление и коэффициент водопотребления вычисляли по А.Н. Костякову [4].

Интервал для бурения скважин на влажность в 10 дней определен необходимостью последующего выявления количества влаги, которая поступает в корнеобитаемый активный слой почвы из нижних пластов (подтягиваемая влага корневой системой многолетних естественных трав). На контрольном участке (открытый ландшафт) влага в зоне аэрации накоплена только из снежных запасов, а на опытных участках с гидро- и лесомелиоративными сооружениями – под влиянием лесных полос и прудов водозадерживающих валов – снега и талой воды поверхностного стока. Поэтому именно в первые декады весеннего вегетационного периода велико значение снежных запасов и весеннего поверхностного стока. Повышение продуктивности многолетних трав напрямую связано с запасами воды в снеге (снежностью зим), формированием весеннего поверхностного стока (водностью весен) и задержанием стока в лесных полосах и прудах водозадерживающих валов (таб.).

Таблица 1 – Урожайность и водопотребление естественного травостоя пастбищ 1-го укоса подл влиянием гидротехнических и лесных мелиораций в зависимости от снежности зим (Р%) и водности весен (Р'%)

Примечания: 1. Эффективные осадки в водопотреблении – за май-июнь – 21 мм. 2. НСР₀₅ = 0,24 т/га (для урожайности).

Вблизи лесных полос и валов фиксировались наивысшие влагозапасы в почве, которые формировались за счёт восходящих токов воды из нижних пластов зоны аэрации.

Многолетние наблюдения показывают, что многоснежные зимы (Р < 25%), не зависимо от водности весен, приводят к нивелированию урожайности естественных трав первого укоса вблизи лесных полос и валов. Заметные различия в показателях отмечаются только по отношению к контролю (таб.). После средних и малоснежных зим (соответственно – Р = 50% и Р> 75%) на всех вариантах опыта отмечается серьезная разница в урожайности.

Закономерно снижается урожайность трав пастбищ с уменьшением запасов воды в снеге предшествующих зим: от 3 -4 до 1 -2 т/га, или в 2 – 3 раза.

Урожайность трав пастбищных угодий под влиянием лесных полос после многоснежных зим превышала контроль на 16%, средних – 35%, малоснежных – 81%: с уменьшением запасов воды в снеге наблюдается закономерное увеличение в удельном весе продуктивности трав по сравнению с открытой местностью. Та же закономерность установлена под воздействием валов с большим влиянием в многоводные весны (Р< 25%).

Наличие на участках водозадерживающих валов обеспечивает накопление влаги в почве и как следствие определяет повышение продуктивности пастбищ, особенно заметна роль валов после малоснежных зим с многоводными веснами: урожайность трав увеличилась в 2,5 раза, вкупе с лесными полосами – в 2,7 раза (таб.). Предшествующие малоснежные зимы и маловодные весны (Р> 75%) формировали большую продуктивность пастбищ вблизи лесных полос с валами: увеличение к открытому ландшафту составило 207%.

Установлено значительное влияние лесных полос и водозадерживающих валов на элементы водопотребления: с уменьшением снежности зим разница в суммарном водопотреблении к контролю увеличивалось до 70 мм (таб.).

Степень участия влаги из нижних пластов зоны аэрации в водопотреблении трав определяется снежностью зим и заполнением талой водой прудов. Значительные снегозапасы и наполненные пруды валов обеспечивали промачивание зоны аэрации до НВ и выше с последующим подтягиванием влаги в корнеобитаемый активный слой почвы.

Измерения влажности почвы через каждые 10 суток позволили установить, что подтягиваемая влага из нижних пластов достигала 55 мм после многоснежных зим, а малоснежных зим и многоводных весен – 40-45 мм, что обеспечивало рост продуктивности пастбища вблизи вала в 2,5 раза по сравнению с контрольным вариантом.

Суммарное водопотребление естественного травостоя имеет те же закономерности при высоких запасах снега: существенные различия на вариантах гидротехнических и лесных мелиораций отмечены только по отношению к контролю.

Уменьшение снежности зим и водности весен закономерно ведет к увеличению коэффициента водопотребления, исключение составляют годы с высоким половодьем при небольших запасах воды в снеге. В этом случае пруды наполняются талой водой при значительном коэффициенте стока, отражающем отношение величины стока к снегозапасам. В малоснежные зимы с высотой снега менее 20-25 см почва промерзает на большую глубину, содержит кристаллы льда, на поверхности образуется ледяная корка в результате глубоких зимних оттепелей, что определяет весной половодье с коэффициентом стока, близкого к единице.

Коэффициент водопотребления от воздействия лесных полос и валов на 99% обусловлен влиянием запасов воды в снеге и почве (рис.).

Рис. 1 – Зависимость коэффициента водопотребления трав пастбищ от запасов воды в снеге и влагозапасов в почве под влиянием лесных полос и валов

Заключение.

Гидротехнические и лесные мелиорации способствуют устойчивому повышению урожайности трав пастбищ, при этом коэффициент водопотребления существенно снижается по отношению к открытым ландшафтам, особенно реагируя на понижение снежности зим.

Особенно эффективные результаты представляются при совместном использовании лесных полос и водозадерживающих валов. Даже при самом неблагоприятном стечении погодных условий – малоснежные зимы и маловодные весны – прибавка урожайности доходила до 25,3%, что существенно отличается от результатов применения только лесных полос или отдельно гидротехнических мелиораций.

Повышению продуктивности пастбища площадью до 5га и свыше на 1км длины, в весенний и раннелетний периоды, способствуют снежные шлейфы и талые воды, образующиеся в прудах валов вблизи лесных полос.

Средние прибавки продуктивности трав пастбищ по отношению к открытой местности составляют: от лесных полос – 0,79 т/га (33,5%), от валов – 0,81 т/га (34,3%), от совместного влияния лесных полос и валов – 1,19 т/га, или 50,4%.

Даже при уменьшении снежности зим гидротехнические и лесные мелиорации способствуют увеличению относительных прибавок урожайности травостоя пастбищ до 65-145%.

С уменьшением водности весен относительные прибавки урожайности естественных трав увеличиваются с 5,4 до 34,6%, а в среднем на – 16,7%.

Особенно актуальным видится необходимость создания системы лесных полос и водозадерживающих валов в напряженных эрозионноопасных агроландшафтах с крутизной склона 3-8˚.

С целью формирования более продуктивных и ценных по разнотравью пастбищ необходимо устраивать водозадерживающие валы в верхней опушке лесополос высотой 1,2-2,0м.

Литература

1. Агролесомелиорация /под ред. А.Л. Иванова, К.Н. Кулика, Волгоград, ВНИАЛМИ, 2006.- 746 с.
2. Агролесомелиорация /под ред. П.Н. Проездова. Саратов, СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2008. - 668 с.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта/ Б.А. Доспехов. М., 1979. – 416 с.
4. Костяков А.Н. Основы мелиораций/ А.Н. Костяков. М., 1980. – 622с.
5. Методика системных исследований лесоаграрных ландшафтов. ВАСХНИЛ, ВНИАЛМИ. М., 1985. – 112 с.
6. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 448 с.
7. Проездов, П.Н. Водопотребление трав пастбищ в зависимости от снежности зим и водности весен в степи Приволжской возвышенности / П.Н. Проездов, Д.А. Маштаков, А.Н. Ковалев // Материалы международной научно- практической конференции «Научные исследования – основа модернизации сельскохозяйственного производства. Тюмень, ТГСХА, 2011. - С. 174-177.
8. Проездов, П. Н. Закономерности водопотребления естественного травостоя пастбищ под влиянием гидротехнических и лесных мелиораций в степных ландшафтах Приволжской возвышенности/ П. Н. Проездов, Д. А. Маштаков и др.// Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2012. – № 2 – С. 44–48.

References

1. Agrolesomelioracija /pod red. A.L. Ivanova, K.N. Kulika., Volgograd, VNIALMI, 2006.- 746 s.
2. Agrolesomelioracija /pod red. P.N. Proezdova. Saratov, SGAU im. N.I. Vavilova, 2008. - 668 s.
3. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta/ B.A. Dospehov. M., 1979. – 416 s.
4. Kostjakov A.N. Osnovy melioracij/ A.N. Kostjakov. M., 1980. – 622s.
5. Metodika sistemnyh issledovanij lesoagrarnyh landshaftov. VASHNIL, VNIALMI. M., 1985. – 112 s.
6. Posobie po opredeleniju raschetnyh gidrologicheskih harakteristik. - L.: Gidrometeoizdat, 1984. - 448 s.
7. Proezdov, P.N. Vodopotreblenie trav pastbishh v zavisimosti ot snezhnosti zim i vodnosti vesen v stepi Privolzhskoj vozvyshennosti / P.N. Proezdov, D.A. Mashtakov, A.N. Kovalev // Materialy mezhdunarodnoj nauchno- prakticheskoj konferencii «Nauchnye issledovanija – osnova modernizacii sel'skohozjajstvennogo proizvodstva. Tjumen', TGSHA, 2011. - S. 174-177.
8. Proezdov, P. N. Zakonomernosti vodopotreblenija estestvennogo travostoja pastbishh pod vlijaniem gidrotehnicheskih i lesnyh melioracij v stepnyh landshaftah Privolzhskoj vozvyshennosti/ P. N. Proezdov, D. A. Mashtakov i dr.// Vestnik Saratovskogo gosagrouniversiteta im. N.I. Vavilova. – 2012. – № 2 – S. 44–48.