Влияние склоновых агроландшафтов на урожайность яровой пшеницы на каштановых почвах в условиях сухостепной зоны бурятии
На правах рукописи
Алтаева Ольга Алексеевна
Влияние склоновых агроландшафтов на урожайность яровой пшеницы на каштановых почвах в условиях сухостепной зоны Бурятии
Специальность 06.01.03 - агропочвоведение, агрофизика
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Улан-Удэ – 2009
Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р.Филиппова»
| Научный руководитель: | доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Бохиев Василий Борисович |
| Официальные оппоненты: | доктор биологических наук Пигарева Нина Николаевна кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Дабаева Мария Дмитриевна |
| Ведущая организация: | ФГУ «Бурятский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» СО РАСХН |
Защита состоится « 24 » декабря 2009 г в 9 00 часов на заседании диссертационного совета КМ 220.006.02 при Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р.Филиппова по адресу: 670024, г. Улан-Удэ, ул. Пушкина, 8, факс 8 (3012) 44-21-33
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р.Филиппова и на сайте www.bgsha.ru
Автореферат разослан « 19 » ноября 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного
совета, профессор Т.М. Корсунова
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Территория Байкальского региона занимает площадь в пределах 27,05 млн.га и представляет собой, в основном, таежные горные системы, которые ориентированы в северо-восточном и субширотном направлениях, и расположенные между ними межгорные котловины байкальского и забайкальского типов (Молотов, 1999). Горный характер рельефа Забайкалья обусловил широкое развитие склонов. В зависимости от ориентации, угла наклона, длины и формы склонов возникают разнообразные сочетания почв, различающихся по комплексу физических свойств, тепловлагообеспеченности и биопродуктивности.
Фактически земледелие в Бурятии является склоновым, так как до 50 % площади земель имеют тот или иной наклон. Однако, данный факт в практике землепользования учитывается, к сожалению, слабо. Так, в Системе земледелия Бурятской АССР (1989) земледелие не обозначено как склоновое. Соответственно агротехнологический комплекс не ориентирован на специфику земель расположенных на склонах, а их возможности во многом остаются не реализованными.
Цель исследований: Установить влияние склоновых агроландшафтов на урожайность яровой пшеницы на каштановых почвах в условиях сухостепной зоны Бурятии.
Задачи исследований:
- Изучить основные физические свойства каштановой почвы на склонах различной крутизны и экспозиции.
- Установить влияние элементов рельефа на гумусное состояние и агрохимические свойства почвы различных частей склонов южной и северной экспозиций.
- Определить влияние склоновых агроландшафтов на урожайность и экономическую эффективность возделывания яровой пшеницы.
Защищаемые положения:
- Свойства почв в склоновых агроландшафтах определяются почвенно-климатическим потенциалом элементов рельефа.
- Каштановые почвы северного склона обладают лучшим потенциальным и эффективным плодородием, чем почвы южного склона.
- Урожайность и экономическая эффективность возделывания яровой пшеницы определяется почвенно-климатическим потенциалом склоновых агроландшафтов.
Научная новизна работы. Впервые в условиях Западного Забайкалья изучен почвенно-климатический потенциал каштановых почв различных склонов и его влияние на урожайность яровой пшеницы.
Практическая значимость. Установленные зависимости урожайности яровой пшеницы от свойств различных склонов агроландшафтов послужат основой при более глубокой дифференциации технологических схем возделывания сельскохозяйственных культур при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия Бурятии. Отдельные положения работы могут быть использованы в курсах лекций студентами агрономических специальностей высших учебных заведений.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на научных и научно-практических конференциях, совещаниях: международных (Улан-Удэ, 2006; Москва, 2006), региональных (Улан-Удэ, 2002, 2005 и 2006, Новосибирск, 2007), межвузовских (Улан-Удэ, 2006, 2008), а также на заседаниях кафедры общего земледелия БГСХА им. В.Р. Филиппова (2000-2009 гг.).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8 печатных работах, в том числе 3 работы в рецензируемых ВАК журналах.
Объем и структура работы. Диссертация представляет собой рукопись объемом 106 страниц компьютерного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству и приложений, содержит 26 таблиц, 14 рисунков, 1 топографическую карту и 1 космоснимок склонов. Библиографический список включает 234 наименования, из которых 8 иностранных авторов.
Условия, объекты и методика проведения исследований. Полевой опыт заложен на склонах северной и южной экспозиций на пахотных угодьях учхоза “Байкал” в местности Тапхар Иволгинского района Республики Бурятия (рис. 1). Исследования проводились в 1999-2001 годах. Заложены два полигона – трансекта. Один располагался на склоне южной экспозиции (угол наклона 3 04', длина склона 1050 м), другой – на склоне северной экспозиции (угол наклона 10 23', длина склона 1050 м). Склоны имеют прямолинейный профиль. По градации крутизны склонов, принятой в Российской Федерации (Коломейченко, Петелько, Крупчатников, 2000), южный склон относится к 1-3, а северный склон к 7-10.
Рисунок 1 - Топографическая карта склонов местности Тапхар Иволгинского района РБ
Почвы на склонах вовлечены в пашню. На каждом полигоне – трансекте были разбиты по три делянки (вершина, середина, основание) в четырехкратной повторности. Возделываемой культурой на полигонах – трансектах являлась яровая пшеница сорта Бурятская 79.
Почвенный покров опытных участков склонов представлен типичной каштановой мучнисто-карбонатной почвой.
Метеорологические условия вегетационных периодов в годы исследований характеризовались как неблагоприятные для роста и развития яровой пшеницы, из-за продолжительной засухи, небольшого количества выпавших осадков и высокой температуры воздуха. Средняя температура воздуха за годы исследований на 2-5С выше среднемноголетней. В 1999 и 2001 годах осадков выпало на 10-12 % выше среднемноголетней нормы, однако распределение их по периодам вегетации оказалось неудачным. В 2000 году осадков выпало на 15 мм меньше по сравнению с нормой.
Для определения агрохимических свойств почвы использовали общепринятые и широко распространенные методики (Аринушкина, 1970; Роде, 1971; Мякина, Аринушкина, 1979; Почвы…, 1984; Практикум по почвоведению…, 1986; Практикумы по агрохимии…, 1987, 1989; Рекомендации… 1984, 1987; Агрохимические методы исследования почв, 1975). Для определения агрофизических свойств и режимов использованы общепринятые методы (Вадюнина, Корчагина, 1973).
Уборка и учет урожая яровой пшеницы производилась прямым комбайнированием комбайном «Сампо-500».
Урожайность зерна пшеницы приведена к 100 % чистоте и 14 % влажности. Расчет экономической эффективности проводили в соответствии с общепринятыми рекомендациями.
Экспериментальные данные подвергнуты математической обработке согласно общепринятым методикам (Доспехов, 1985; Основы…,1996) и по программе Microsoft Office Excel 2003.
Результаты исследований
1. Состояние изученности вопроса
В главе проанализированы результаты исследований отечественных и зарубежных авторов по использованию склоновых почв в земледелии и почвенно-климатическая характеристика каштановых почв сухой степи.
Из приведенного краткого обзора видно, что развитие склонового земледелия, сильная расчлененность рельефа, большая контурность сельхозугодий и распространение плоскостного смыва и глубинного размыва, а также водно-физические, агрохимические свойства почв, запас гумуса и питательных веществ, водный и тепловой режимы являются основными лимитирующими факторами урожая. При этом отмечается недостаточная изученность вопроса склонового земледелия, нет четкой системы изучения и использования склоновых земель, а иногда наблюдается разобщенность данных.
- Влияние элементов рельефа на физические
свойства каштановой почвы
Гранулометрический и структурно-агрегатный составы почвы склонов. Из всех типов почв Республики Бурятия, каштановые имеют наиболее легкий гранулометрический состав. В исследуемой каштановой почве на северном и южном склонах (табл. 1 и 2) превалирующей фракцией является песок, на втором месте - крупная пыль, на третьем - пыль и ил.
Таблица 1. Гранулометрический состав каштановой почвы южного склона
| Слой почвы, см | Количество частиц (диаметр в мм), % | ||||||||||||||||||||||
| 1-0,25 | 0,25-0,05 | 0,05-0,01 | 0,01-0,005 | 0,005-0,001 | <0,001 | физическая глина | физический песок | ||||||||||||||||
| вершина | |||||||||||||||||||||||
| 0-10 | 22,5 | 38,9 | 17,1 | 9,0 | 6,9 | 5,6 | 21,5 | 78,5 | |||||||||||||||
| 10-20 | 20,4 | 35,6 | 22,7 | 7,2 | 7,8 | 6,3 | 21,3 | 78,7 | |||||||||||||||
| 20-30 | 21,0 | 32,9 | 24,3 | 7,8 | 7,4 | 6,6 | 21,8 | 78,2 | |||||||||||||||
| середина | 10,6 | ||||||||||||||||||||||
| 0-10 | 27,3 | 31,3 | 14,1 | 9,7 | 9,5 | 8,1 | 27,3 | 72,7 | |||||||||||||||
| 10-20 | 28,3 | 30,3 | 14,9 | 8,8 | 9,6 | 8,1 | 26,5 | 73,5 | |||||||||||||||
| 20-30 | 27,1 | 30,5 | 18,2 | 6,9 | 8,3 | 9,0 | 24,2 | 75,8 | |||||||||||||||
| основание | |||||||||||||||||||||||
| 0-10 | 26,1 | 40,0 | 11,7 | 8,4 | 7,3 | 6,5 | 20,2 | 77,8 | |||||||||||||||
| 10-20 | 19,5 | 36,5 | 22,1 | 8,3 | 6,3 | 7,3 | 21,9 | 78,1 | |||||||||||||||
| 20-30 | 17,0 | 32,1 | 27,5 | 7,4 | 8,6 | 7,4 | 23,4 | 76,6 | |||||||||||||||
Таблица 2. Гранулометрический состав каштановой почвы северного склона
| Слой почвы, см | Количество частиц (диаметр в мм), % | ||||||||||||||||||||||
| 1-0,25 | 0,25-0,05 | 0,05-0,01 | 0,01-0,005 | 0,005-0,001 | <0,001 | физическая глина | физический песок | ||||||||||||||||
| вершина | |||||||||||||||||||||||
| 0-10 | 18,1 | 49,3 | 10,9 | 6,5 | 8,1 | 7,1 | 21,7 | 78,3 | |||||||||||||||
| 10-20 | 19,5 | 48,4 | 9,9 | 6,0 | 9,6 | 6,6 | 22,2 | 77,8 | |||||||||||||||
| 20-30 | 19,5 | 48,6 | 10,3 | 6,6 | 8,3 | 6,7 | 21,6 | 78,4 | |||||||||||||||
| середина | 10,6 | ||||||||||||||||||||||
| 0-10 | 22,5 | 41,1 | 13,9 | 7,1 | 9,1 | 6,3 | 22,5 | 77,5 | |||||||||||||||
| 10-20 | 22,3 | 39,6 | 12,8 | 6,9 | 10,9 | 7,5 | 25,3 | 74,7 | |||||||||||||||
| 20-30 | 25,3 | 36,1 | 17,4 | 5,8 | 7,5 | 7,9 | 21,2 | 78,8 | |||||||||||||||
| основание | |||||||||||||||||||||||
| 0-10 | 19,1 | 43,3 | 17,3 | 5,2 | 8,0 | 7,1 | 20,3 | 79,7 | |||||||||||||||
| 10-20 | 19,1 | 44,3 | 16,4 | 4,0 | 8,1 | 8,1 | 20,2 | 79,8 | |||||||||||||||
| 20-30 | 17,3 | 41,1 | 16,1 | 7,5 | 9,3 | 8,7 | 25,5 | 74,5 | |||||||||||||||
Таблица 3. Структурно-агрегатный состав и водопрочность каштановой
легкосуглинистой почвы (% от сухой почвы) южного склона
| Слой почвы, см | Диаметр фракций, мм | ||||||||
| >10 | 10-7 | 7-5 | 5-3 | 3-2 | 2-1 | 1-0,5 | 0,5-0,25 | <0,25 | |
| вершина | |||||||||
| 0-10 | 6 | 6 | 5 | 5 | 3 | 2 | 1 6 | 9* 14** | 63* 80** |
| 10-20 | 6 | 3 | 3 | 3 | 4 | 3 | 1 9 | 12 15 | 65 76 |
| 20-30 | 5 | 7 | 6 | 10 | 4 | 5 | 3 | 13 | 47 |
| 30-45 | 6 | 3 | 1 | 2 | 1 | 3 | 5 | 22 | 57 |
| середина | |||||||||
| 0-10 | 8 | 5 | 4 | 4 | 2 | 3 | 1 8 | 10 16 | 63 76 |
| 10-20 | 4 | 1 | 3 | 3 | 4 | 3 | 2 6 | 12 11 | 68 83 |
| 20-30 | 7 | 9 | 6 | 10 | 4 | 5 | 3 | 13 | 43 |
| 30-45 | 6 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 6 | 22 | 58 |
| основание | |||||||||
| 0-10 | 10 | 5 | 4 | 3 | 2 | 2 | 2 8 | 11 14 | 61 78 |
| 10-20 | 4 | 2 | 3 | 3 | 4 | 3 | 1 8 | 12 12 | 68 80 |
| 20-30 | 9 | 10 | 6 | 10 | 4 | 5 | 3 | 13 | 40 |
| 30-45 | 7 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 6 | 22 | 57 |
Примечание: *- сухое просеивание; ** - мокрое просеивание
Степень агрегированности в гумусовом слое уменьшается от вершины к основанию. Почвы склонов обладают легким гранулометрическим составом, преобладают песчаные частицы. Комочки почвы (состояние сухого образца) разрушаются с небольшим усилием. При мокром просеивании на южном склоне количество водопрочных агрегатов размером более 0,25 мм в диаметре составляет 20-24%. На северном склоне количество водопрочных агрегатов размером более 0,25 мм равно 21-28 %. Водопрочных агрегатов более 1 мм в верхних горизонтах почвы практически нет, что свидетельствует о крайней малой связности и малой прочности почвенных агрегатов. Устойчивые макроагрегаты размером 1-0,25 мм представлены не только глинисто-органическими комплексами, но и включают в себя почвенные частицы песчаных и пылеватых размеров.
Структурное состояние почвы определяли методом сухого просеивания (табл. 3 и 4). Если содержание агрегатов фракций 0,25-10,0 мм в % к массе воздушно-сухой почвы достигает 80 % и более - состояние отличное, 79-60% - хорошее, 59-40% - удовлетворительное, 39-20% - неудовлетворительное, менее 19 % - плохое. При наличии в почве пыли (< 0,25 мм) до 35 % почва считается комковатой, от 35-75% - распыленной, более 75 % - сильно распыленной (по градации С.И. Долгова и П.У. Бахтина).
Таблица 4. Структурно-агрегатный состав и водопрочность каштановой
легкосуглинистой почвы (% от сухой почвы) северного склона
| Слой почвы, см | Диаметр фракций, мм | ||||||||
| >10 | 10-7 | 7-5 | 5-3 | 3-2 | 2-1 | 1-0,5 | 0,5-0,25 | <0,25 | |
| вершина | |||||||||
| 0-10 | 5 | 7 | 4 | 8 | 6 | 7 | 4 14 | 11* 14** | 48* 72** |
| 10-20 | 4 | 4 | 3 | 3 | 4 | 5 | 4 9 | 11 14 | 62 77 |
| 20-30 | 7 | 9 | 7 | 6 | 3 | 6 | 5 | 17 | 40 |
| 30-45 | 7 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 6 | 21 | 58 |
| середина | |||||||||
| 0-10 | 7 | 6 | 4 | 3 | 4 | 2 | 6 6 | 14 15 | 54 79 |
| 10-20 | 5 | 4 | 4 | 5 | 3 | 3 | 4 9 | 13 16 | 59 75 |
| 20-30 | 6 | 8 | 6 | 7 | 5 | 4 | 3 | 13 | 48 |
| 30-45 | 6 | 3 | 2 | 1 | 1 | 1 | 6 | 19 | 61 |
| основание | |||||||||
| 0-10 | 8 | 6 | 4 | 5 | 4 | 2 | 2 9 | 11 18 | 58 73 |
| 10-20 | 4 | 3 | 3 | 3 | 5 | 4 | 1 10 | 16 15 | 61 75 |
| 20-30 | 7 | 9 | 5 | 10 | 4 | 5 | 3 | 12 | 45 |
| 30-45 | 7 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 4 | 18 | 64 |
Примечание: *- сухое просеивание; ** - мокрое просеивание
По нашим исследованиям, содержание агрономически ценных агрегатов (0,25-10,0 мм) на вершине южного склона в слое почвы 0-20 см составляло 42,8%, в середине и в основании склона- 39,8 %. На вершине северного склона содержание агрономически ценных агрегатов (0,25-10,0 мм) в слое почвы 0-20 см составляло 68%, в середине склона- 60 %, в основании- 52,6 %. Согласно полученным данным наблюдалось небольшое преимущество северного склона по содержанию агрегатов 0,25-10,0 мм на всех частях. Следовательно, структурное состояние почвы на вершине северного склона и в середине - хорошее, в основании - удовлетворительное, а на южном на всех частях склона - удовлетворительное.
- Органическое вещество и агрохимические свойства
каштановой почвы склонов
Органическое вещество почвы склонов. Многие исследователи отмечают, что неглубокое проникновение корневой массы растений обуславливает не только укороченный профиль гумусового горизонта каштановых почв Бурятии, но и сосредоточенность основного запаса гумуса в верхнем 0-30 см слое (Уфимцева, 1960; Ногина, 1964; Чимитдоржиева, 1990).
Наши исследования подтвердили мнение вышеперечисленных авторов, что каштановые почвы малогумусны и основные запасы гумуса сосредоточены в верхнем 0-20 см слое. Так, общее содержание гумуса по всем точкам трансекта на южном склоне не превышало 1,26-1,31 % в слое почвы 0-20 см и 0,80-0,89 % в 20-40 см слое, а на северном соответственно 1,36-1,41 % и 0,90-0,98 % (табл. 5).
Запасы гумуса на вершине южного склона в слое 0-20 см в среднем по точкам трансекта составляли 36,0 т/га, на северном склоне- 38,7 т/га, что соответственно на 41,2 % и 39,2 % больше, чем в слое почвы 20-40 см.
Общие запасы гумуса в слое 0-40 см на северном склоне составляли на вершине 65,1 т/га, в середине 65,6 т/га, в основании- 68,9 т/га, что выше, чем на южном склоне, на 5,9; 3,7; 5,5 т/га соответственно. При этом содержание и запасы гумуса увеличивались от вершины к основанию на обоих склонах.
Таблица 5. Содержание и запасы гумуса в различных точках трансектов
| Точка трансекта | Слой почвы, см | Гумус | |||
| % | т/га | ||||
| южный склон | северный склон | южный склон | северный склон | ||
| Вершина | 0-20 | 1,26 | 1,36 | 35,2 | 38,1 |
| 20-40 | 0,80 | 0,90 | 24,0 | 27,0 | |
| Середина | 0-20 | 1,29 | 1,38 | 36,1 | 38,6 |
| 20-40 | 0,86 | 0,90 | 25,8 | 27,0 | |
| Основание | 0-20 | 1,31 | 1,41 | 36,7 | 39,5 |
| 20-40 | 0,89 | 0,98 | 26,7 | 29,4 | |
Таким образом, северный склон более плодородный, чем южный, а запасы и содержание гумуса увеличивались от вершины к основанию.
Агрохимические свойства каштановой почвы в зависимости от экспозиций. В наших исследованиях агрохимические свойства почвы существенно различаются в зависимости от места положения трансектов (табл. 6 и 7). По всем агрохимическим показателям северный склон превосходил южный.
По содержанию подвижных форм фосфора и калия выделялись нижние точки склонов (середина и основание). Аналогичная закономерность отмечалась и по содержанию нитратного азота.
По содержанию подвижного фосфора и калия, рассматриваемую каштановую почву можно отнести к высокообеспеченным.
Таблица 6. Агрохимические свойства каштановой почвы северного склона
| Точка трансекта и слой почвы, см | рН водный | N-NО3 | Р2О5 | К2О | Са2++Mg2+ мг-экв/100 г. почвы | |
| мг/кг почвы | ||||||
| Вершина | ||||||
| 0-28 | 6,95 | 0,71 | 169 | 123 | 11,0+3,3 | |
| 28-35 | 7,01 | 0,59 | 142 | 74 | 10,0+3,7 | |
| 35-50 | 7,30 | 0,59 | 181 | 45 | 9,7+4,6 | |
| Середина | ||||||
| 0-28 | 7,05 | 1,82 | 450 | 178 | 7,5+4,7 | |
| 28-35 | 7,40 | 1,35 | 310 | 126 | 8,0+6,5 | |
| 35-50 | 7,58 | 1,02 | 310 | 82 | 7,5+4,7 | |
| Основание | ||||||
| 0-28 | 7,15 | 5,80 | 610 | 186 | 7,5+3,2 | |
| 28-35 | 7,35 | 2,90 | 650 | 129 | 7,5+2,7 | |
| 35-50 | 7,52 | 1,02 | 510 | 116 | 8,2+3,8 | |
Содержание фосфора по Чирикову в каштановой мучнисто-карбонатной легкосуглинистой почве составляло в среднем в слое 0-50 см 370 мг/кг на северном склоне и 265 мг/кг - на южном склоне. Наиболее высокие показатели по содержанию фосфора в каштановой почве отмечались в середине (356 мг/кг) и основании (590 мг/кг) северного склона и в основании южного склона (353 мг/кг); калия – на северном склоне 117,6 мг/кг, на южном – 94,2 мг/кг. Наиболее высокие показатели по содержанию калия наблюдались в середине и в основании склонов (северный: 128,6 и 143,6 мг/кг; южный - 101 и 124,3 мг/кг соответственно).
Поглощающий комплекс преимущественно насыщен кальцием и магнием, причем основная доля приходится на кальций. Количество поглощенных оснований – в среднем в слое 0-50 см составляло 4,2-8,3 мг.-экв. на 100 г почвы на северном склоне, 3,7-7,2 мг.-экв. на 100 г почвы на южном склоне.
Содержание нитратного азота в каштановой почве очень низкое. Самый высокий уровень нитратного азота приходится на конец июля - начало августа. Именно в этот период отмечается максимальная микробиологическая активность в почве, и несмотря на высокое потребление азота растениями, идет накопление нитратов. На склонах количество N-NО3 увеличивалось от вершины к основанию. На вершине северного склона нитратов больше (0,59-0,71 мг/кг), чем на вершине южного склона (0,49-0,51 мг/кг). В основании склонов наблюдалась такая же закономерность (на северном склоне- 2,90-5,80 мг/кг, на южном склоне- 2,50-5,60 мг/кг). В основном нитраты приурочены к верхнему слою почвы и их содержание увеличивалось от вершины к основанию на обоих склонах.
Таблица 7. Агрохимические свойства каштановой почвы южного склона
| Точка трансекта и слой почвы, см | рН водный | N-NО3 | Р2О5 | К2О | Са2++Mg2+ мг-экв/100 г. почвы | |
| мг/кг почвы | ||||||
| Вершина | ||||||
| 0-25 | 7,27 | 0,51 | 181 | 70 | 5,6 +3,6 | |
| 25-35 | 7,40 | 0,49 | 150 | 57 | 6,3+4,0 | |
| 35-50 | 7,80 | 0,45 | 286 | 45 | 6,8+1,8 | |
| Середина | ||||||
| 0-25 | 7,10 | 0,79 | 236 | 111 | 7,2+4,7 | |
| 25-35 | 7,68 | 1,35 | 210 | 117 | 8,0+5,2 | |
| 35-50 | 7,78 | 1,26 | 268 | 75 | 8,7+4,7 | |
| Основание | ||||||
| 0-25 | 7,02 | 5,60 | 400 | 175 | 7,3+3,3 | |
| 25-35 | 7,26 | 2,50 | 350 | 120 | 7,3+2,9 | |
| 35-50 | 7,87 | 1,00 | 310 | 78 | 8,0+3,5 | |
Таким образом, обеспеченность каштановых почв изучаемых склонов элементами питания средняя, вследствие незначительной величины почвенного поглощающего комплекса, холодного и засушливого весеннего и раннелетнего периодов. Почвы северного склона содержат больше подвижных форм, чем почвы южного склона. Тенденция к увеличению их содержания наблюдается от вершины к основанию.
Водно-физические свойства каштановой почвы склонов. Почвенная влага, наряду с твердой и газообразной, является третьей фазой почвы. Для нормального протекания процессов жизнедеятельности растениям требуются вполне определенное количество воды (Ревут, 1972).
Данные о максимальной гигроскопичности каштановой почвы исследуемых склонов, выраженные в % к весу почвы, представлены в таблицах 8 и 9. Из таблиц видно, что зависимость между МГ и гранулометрическим составом почв проявлялось не только в том, что с утяжелением почвы по гранулометрическому составу увеличивалась МГ, но и в том, что более гумусированные почвы характеризуются более высокой МГ. Величина МГ на северном склоне в слое почвы 0-100 см варьировала от 2,19 до 2,74 % от веса абсолютно сухой почвы, на южном соответственно 2,16-2,70 %. При этом, строгой закономерности в изменении МГ по профилю почвы установить не удалось.
Исследованиями Д.В. Федоровского (1953) установлено, что влажность завядания для разных видов растений и типов почв различна. Чем выше МГ, тем выше ВЗ. Эта закономерность наблюдалась и в наших исследованиях ВЗ на склонах. На северном склоне в метровом слое ВЗ варьировала от 2,9 до 3,7 % от веса абсолютно сухой почвы, на южном склоне соответственно 2,8 -3,6 %. Таким образом, ВЗ на южном склоне несколько больше, чем на северном, что связано с гранулометрическим составом почвы, а следовательно и с величиной МГ. ВЗ, как и МГ, в значительной степени зависит от адсорбционной способности почвы.
Таблица 8. Агрогидрологические свойства каштановой почвы северного склона
| Слой почвы, см | Удельный вес, г/см | Плотность, г/см | МГ | ВЗ | Влагоемкость | Общая скваж-ность, % | |
| НВ | ПВ | ||||||
| в % от веса абсолютно сухой почвы | |||||||
| 0-10 | 2,70 | 1,40 | 2,45 | 3,3 | 18,5 | 34,3 | 48 |
| 10-20 | 2,68 | 1,55 | 2,26 | 3,0 | 17,4 | 23,6 | 39 |
| 20-30 | 2,68 | 1,60 | 2,60 | 3,4 | 16,7 | 24,8 | 40 |
| 30-40 | 2,70 | 1,64 | 2,70 | 3,6 | 16,6 | 23,6 | 39 |
| 40-50 | 2,68 | 1,64 | 2,74 | 3,7 | 15,1 | 23,6 | 39 |
| 50-60 | 2,68 | 1,63 | 2,20 | 2,9 | 15,0 | 24,5 | 40 |
| 60-70 | 2,70 | 1,63 | 2,68 | 3,6 | 14,8 | 28,1 | 43 |
| 70-80 | 2,68 | 1,61 | 2,30 | 3,0 | 13,0 | 24,8 | 40 |
| 80-90 | 2,68 | 1,65 | 2,28 | 3,0 | 12,5 | 23,6 | 39 |
| 90-100 | 2,68 | 1,60 | 2,19 | 2,9 | 12,5 | 25,6 | 41 |
В наших исследованиях прямого соответствия между гранулометрическим составом (содержанием илистых частиц) и НВ не наблюдалось, так как значения последней зависят не только от гранулометрического состава почвы, но и от количества и качества гумуса. НВ в пахотных горизонтах выше, чем в переходных и значительно выше, чем в горизонтах, граничащих с материнской породой (табл. 8 и 9). В пахотных горизонтах почва имеет менее плотное строение и хорошо выраженную структурность, образование которой, в свою очередь, зависит от количества и качества гумуса. Поэтому горизонты почвы при влажности, равной НВ, удерживают значительно больше влаги, чем горизонты почвы, граничащие с материнской породой.
Плотность почвы на обоих склонах колеблется в пределах 1,40-1,67 г/см, и увеличивается сверху вниз по профилю. Относительно высокие величины плотности объясняются низким содержанием гумуса. Почвы склонов, несмотря на легкий гранулометрический состав, имеют тенденцию к уплотнению: удельный вес на северном склоне 2,68-2,70 г/см, на южном 2,70-2,72 г/см. В соответствии с изменениями удельного веса и плотности почвы по профилю почв склонов меняется и общая скважность (порозность, %). Наибольшие ее значения отмечались в слое 0-10 см на обоих склонах, а с глубиной она понижалась.
Таблица 9. Агрогидрологические свойства каштановой почвы южного склона
| Слой почвы, см | Удельный вес, г/см | Плотность, г/см | МГ | ВЗ | Влагоемкость | Общая скваж-ность, % | |
| НВ | ПВ | ||||||
| в % от веса абсолютно сухой почвы | |||||||
| 0-10 | 2,70 | 1,40 | 2,42 | 3,2 | 12,5 | 26,6 | 42 |
| 10-20 | 2,72 | 1,52 | 2,50 | 3,3 | 12,6 | 21,5 | 37 |
| 20-30 | 2,71 | 1,60 | 2,48 | 3,3 | 10,5 | 21,8 | 37 |
| 30-40 | 2,71 | 1,67 | 2,70 | 3,6 | 12,3 | 22,8 | 38 |
| 40-50 | 2,72 | 1,64 | 2,70 | 3,6 | 13,4 | 24,4 | 40 |
| 50-60 | 2,72 | 1,64 | 2,40 | 3,2 | 13,3 | 24,4 | 40 |
| 60-70 | 2,71 | 1,60 | 2,33 | 3,1 | 13,0 | 25,6 | 41 |
| 70-80 | 2,72 | 1,65 | 2,28 | 3,0 | 11,3 | 23,6 | 39 |
| 80-90 | 2,71 | 1,64 | 2,28 | 3,0 | 11,8 | 24,4 | 40 |
| 90-100 | 2,70 | 1,63 | 2,16 | 2,8 | 10,5 | 24,5 | 40 |
Подобные величины водно-физических констант обуславливают низкую влагоемкость и малую водоудерживающую способность каштановых почв на обоих склонах.
Влажность каштановой почвы на склонах. В наших исследованиях в первой половине лета в зависимости от величины исходного почвенного запаса влаги и весенних осадков влажность почвы в верхних горизонтах снижалась до ВРК (влажности разрыва капилляров) и ВЗ (влажности завядания).
Мощность слоя наиболее интенсивного влагообмена на почвах южной экспозиции составляла 20-50 см, а северной -70 см. О наличии вертикального влагообмена в профиле почв свидетельствует присутствие резервов влаги. В почве склона южной экспозиции в нижней части профиля, по сравнению с северным, резервы влаги, достаточные для ее капиллярного передвижения в верхние слои, практически отсутствовали.
Анализируя данные по влажности (рис. 2) можно отметить, что северный склон имел более благоприятные условия увлажнения, чем южный. Например, на глубине 5-10 см влажность почвы (средняя по делянкам) составляла 12,2 %, что на 1,3 % выше, чем на южном склоне, где влажность почвы в данном слое – 10,9 %. Такая же закономерность наблюдалась и вниз по профилю почвы на склонах, с небольшим преимуществом северного склона.
При анализе данных по содержанию продуктивной влаги на различных склонах в разные сроки развития яровой пшеницы (рис. 3 и 4), видно, что наименьший запас продуктивной влаги в почве на северном и на южном склонах наблюдался перед посевом и в фазе кущения в слое 0-10 см. Наибольший запас продуктивной влаги в почве на обоих склонах отмечен в фазу цветения в слое 0-10 см. В остальных слоях почвы также отмечалось небольшое преимущество северного склона по содержанию продуктивной влаги.
Наиболее резкие изменения влажности характерны для гумусового слоя обоих склонов. В мае осадков выпало немного, и почва сохраняла влагу за счет позднелетних и осенних осадков. К тому же на северном склоне снежный покров больше, чем на южном. Поэтому северный склон перед посевом более увлажнен. В июне-июле, в результате незначительного количества выпадающих осадков, интенсивного роста растений пшеницы и физического испарения, содержание влаги в почве склонов снизилось до ВЗ (кущение и цветение). Улучшение влагооборота отмечалось в августе. Это увлажнение сохранялось до конца вегетационного периода на обоих склонах, с небольшим преимуществом северного склона.
В условиях Бурятии главной приходной статьей баланса воды в почве являются атмосферные осадки, основная часть которых выпадает во второй половине лета. Учитывая это, нами проведена сравнительная оценка влияния весенних запасов влаги в почве на урожайность яровой пшеницы (рис. 5 и 6) на различных склонах.
По нашим данным на северном склоне в слое 0-20 см общий запас влаги перед посевом в 2000 году составлял 30,1 мм, что на 7-10 мм выше, чем в 1999 и 2001 годах. На южном склоне наблюдалась такая же закономерность, в 2000 году общий запас влаги перед посевом составил 22,2 мм, что на 2-4 мм выше, чем в 1999 и 2001 годах. В среднем на северном склоне общий запас влаги составлял 22,4 мм, а на южном соответственно 20,2 мм. В слоях почвы 0-50 и 0-100 см, наблюдалось также превосходство северного склона по общему запасу влаги перед посевом.
Температурные условия в почве склонов. В наших исследованиях биологически активная температура (>10о С) проникала в пахотный слой почвы склонов в середине-конце мая (рис. 7 и 8). Южный склон прогревался на 0,8оС выше, чем северный. Максимальное прогревание почв наблюдалось в середине июля - начале августа. В этот период биологически активная температура в почвах склонов проникала до 90-100 см. В это же время после максимального прогревания верхние горизонты начинали охлаждаться с поверхности, т.к. периодически возникали ночные заморозки.
На почвах склона южной экспозиции биологически активные температуры проникали на 140 см, что на 50 см глубже, чем в посевах склонов северной экспозиции. Пахотный горизонт в июле-августе прогревался до 20-21оС (рис. 7 и 8).
По мере уменьшения длительности солнечного сияния начинается выхолаживание почвы. Активные температуры снижались в почвенном профиле склонов в середине сентября, а во второй-третьей декаде октября начиналось образование устойчивой мерзлоты в верхних горизонтах.
Нулевая изотерма проникала обычно в профиль почвы раньше, почти на 5-10 дней, до начала образования физической мерзлоты. На северном склоне в сентябре температура почвы на 0,3оС ниже, чем на южном склоне.
4. Влияние склоновых агроландшафтов на урожайность яровой пшеницы на каштановых почвах в условиях сухостепной зоны Бурятии
Влияние склонов агроландшафта на урожайность яровой пшеницы. Размещение яровой пшеницы на склонах различной экспозиции (северный и южный склоны) оказывают существенное влияние на её урожайность (табл. 10). Так, на северном и южном склонах урожайность пшеницы возрастала от вершины трансекта к основанию. На всех точках трансекта отмечено превосходство северного склона по уровню урожайности яровой пшеницы.
В среднем за 3 года исследований урожайность яровой пшеницы на вершине северного склона превышала (на 0,42 т/га) уровень южного склона. Следует отметить, что урожайность пшеницы на северном склоне закономерно возрастала от вершины склона к основанию (от 1,39 до 2,16 т/га). На южном склоне урожайность пшеницы также увеличивалась от вершины к основанию (от 1,26 - 1,46 т/га), но в существенно меньшей степени.
Таблица 10. Урожайность яровой пшеницы на трансектах, т/га
| Точка трансекта | Трансект №1 (северный склон) | Трансект №2 (южный склон) | ||||||
| год | среднее | год | среднее | |||||
| 1999 | 2000 | 2001 | 1999 | 2000 | 2001 | |||
| Вершина | 1,10 | 1,27 | 1,80 | 1,39 | 1,65 | 1,04 | 1,10 | 1,26 |
| Середина | 2,04 | 1,74 | 1,63 | 1,80 | 1,80 | 1,00 | 1,28 | 1,36 |
| Основание | 2,46 | 2,03 | 2,01 | 2,16 | 2,03 | 1,01 | 1,36 | 1,46 |
| Среднее по трансекту | 1,87 | 1,68 | 1,81 | 1,78 | 1,83 | 1,02 | 1,25 | 1,36 |
| НСР0,95 | 0,63 | 0,24 | 0,08 | 0,16 | 0,08 | 0,08 | ||
Полученная закономерность на северном склоне связана с лучшей обеспеченностью элементами питания, лучшим увлажнением почвы и внутрипочвенным стоком продуктов почвообразования, в результате которого образовались гумусовые горизонты, обладающие лучшим потенциальным и эффективным плодородием, чем почвы южного склона. Закономерности в уровнях урожая на южном склоне объясняются тем, что верхние его части имеют очень малый и почти незаметный уклон и здесь не происходит существенного внутрипочвенного стока, а также почвы южного склона беднее элементами питания, менее увлажнены.
Экономическая эффективность возделывания яровой пшеницы на различных склонах. При рассмотрении экономической эффективности выращивания яровой пшеницы на различных склонах видно, что по выходу основной продукции во все годы выделялся северный склон. Наибольший выход зерна получен в основании северного склона- 2,16 т/га, на южном склоне значительно меньше - 1,26 т/га.
Максимальная стоимость продукции отмечалась в основании северного склона, а наименьшая - на южном склоне.
По условно-чистому доходу выделялось основание северного склона - 5962 руб/га. Наименьший условно-чистый доход получен на вершине южного склона -2391 руб/га (табл. 11).
Таблица 11. Экономическая эффективность выращивания яровой пшеницы
(среднее за 1999-2001 гг)
| Точка трансекта | Выход зерна, т/га | Стоимость продукции, руб/га | Прямые затраты, руб/га | Условно чистый доход, руб/га | Себестои- мость 1 т зерна, руб | Рентабель-ность, % |
| Северный склон | ||||||
| Вершина | 1,39 | 5560 | 2653 | 2907 | 1170 | 120 |
| Середина | 1,80 | 7200 | 2653 | 4534 | 910 | 170 |
| Основание | 2,16 | 8640 | 2653 | 5962 | 760 | 237 |
| Южный склон | ||||||
| Вершина | 1,26 | 5040 | 2653 | 2391 | 1290 | 92 |
| Середина | 1,36 | 5440 | 2653 | 2787 | 1190 | 105 |
| Основание | 1,46 | 5840 | 2653 | 3184 | 1110 | 140 |
Такая же закономерность прослеживается и по себестоимости 1 т зерна яровой пшеницы. Низкая себестоимость наблюдалась на северном склоне (основание)- 760 руб. Наиболее высокая себестоимость получена на вершине южного склона - 1290 руб.
Наиболее высокий уровень рентабельности отмечался в основании северного склона – 237 %, а низкий – на вершине южного склона (92 %).
Таким образом, на каштановых почвах Бурятии наиболее эффективно возделывать яровую пшеницу на северных склонах, так как там наблюдаются лучшие, чем на южном, условия увлажнения и термические параметры почвы.
Выводы
- Агротехнологический комплекс Республики Бурятия не ориентирован на земли, расположенные на склонах, и их потенциальные возможности остаются не реализованными. Элементы рельефа являются постоянными и устойчивыми признаками территории, и специфика земель расположенных на склонах должна учитываться при агропроизводственном делении территории в целях дифференциации способов использования и воздействия.
- Каштановые почвы Бурятии на склонах отличаются низкой структурностью и небольшим содержанием гумуса (1-2%). Северный склон имеет более мощный гумусовый горизонт и более увлажнен, чем южный.
- Почвы обоих склонов обладают легким гранулометрическим составом и низкой агрономической ценностью структуры. Содержание агрегатов 0,25-10,0 мм на вершине южного склона в слое почвы 0-20 см составляет - 42,8%., в середине и в основании склона- 39,8 %. На вершине северного склона содержание агрегатов 0,25-10,0 мм в слое почвы 0-20 см составляет 68%, в середине склона- 60 %, в основании- 52,6 %.
- Почва северного склона лучше обеспечена подвижными элементами питания, по сравнению с почвой южного склона. Тенденция к увеличению их подвижных форм наблюдалась от вершины к основанию.
- Агрогидрологические свойства каштановой почвы северного и южного склонов зависят от гранулометрического состава, содержания в ней органических веществ, плотности, и от структурного состояния почвы. Максимальная гигроскопичность на северном склоне (2,19-2,74%) выше, чем на южном (2,16-2,70%), а ВЗ на северном склоне несколько выше, чем на южном, при более высоком НВ.
- Почва северного склона имеет более благоприятные условия увлажнения. Наименьший запас продуктивной влаги на двух склонах отмечался перед посевом яровой пшеницы и в фазу кущения, с небольшим преимуществом северного склона. Наибольший запас продуктивной влаги наблюдался в период цветения яровой пшеницы на северном склоне.
- Южный склон прогревается на 0,8С больше, чем северный. Минимальная температура зафиксирована в первой декаде мая, максимальная - в третьей декаде июля. Большее теплосодержание наблюдается в верхних слоях пахотного горизонта, нижние горизонты прогреваются слабее, что более характерно для почв склона северной экспозиции. В конце августа вследствие падения интенсивности солнечного сияния, запас тепла в почвах обоих склонов снижается, а в сентябре теплообмен каштановой почвы с атмосферой начинал идти по типу излучения.
- Неоднородность почв склоновых ландшафтов по свойствам и показателям почвенного климата подтверждается реальной величиной урожайности. На обоих трансектах наивысшие урожаи получены на точках, расположенных в основании склонов: 2,16 т/га на северном и 1,46 т/га на южном.
- На каштановых почвах Бурятии экономически наиболее эффективно возделывание яровой пшеницы на северных склонах, где складываются оптимальные условия увлажнения и температуры почвы. Наиболее высокий уровень рентабельности производства зерна пшеницы отмечается в основании северного склона - 237%, а низкий – на вершине южного склона (92 %).
Рекомендации производству
1. Разработка систем земледелия в хозяйствах республики должна, прежде всего, основываться на микрорайонировании территории и установления границ агроландшафтов.
2. Неоднородность почв склоновых ландшафтов по плодородию и тепловлагообеспеченности указывает на необходимость изменения существующей системы землепользования на дифференцированную, адаптировано-организованную, учитывающую конкретные ландшафтно-экологические условия данного местоположения.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
- Алтаева О.А. Урожайность пшеницы в зависимости от разных экспозиций склонов ландшафта. / О.А. Алтаева // Материалы научно-практической конференции «Высшее сельскохозяйственное образование, аграрная наука и техника - развитию АПК Байкальского региона», посвященной 70-летию академии - Улан-Удэ: Изд-во БГСХА, 2002 - С.111-112.
- Алтаева О.А. Почвенно-климатический потенциал на различных структурах агроландшафта и его влияние на продуктивность яровой пшеницы в условиях сухостепной зоны Бурятии. / О.А. Алтаева, С.К. Миронов // Вестник БГСХА им. В.Р. Филиппова, серия «Общее земледелие». - Улан-Удэ, Выпуск 4, 2005 - С.191-199.
- Алтаева О.А. Гидротермические условия на склоновых почвах в сухостепной зоне Республики Бурятия. / О.А. Алтаева // Сборник статей международной научной конференции молодых ученых «Приоритетный национальный проект «Развитие АПК»- новые возможности для молодых ученых» - ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева.- М., 2006 - С. 176-178.
- Алтаева О.А. Возделывание яровой пшеницы на различных структурах агроландшафта в сухостепной зоне РБ. / О.А.Алтаева // Материалы региональной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова и 10-летию открытия специальности «Землеустройство» - Улан- Удэ: Изд-во БГСХА им. В.Р. Филиппова, 2006.- С.100-107.
- Алтаева О.А. Гидротермические условия на склоновых почвах в сухостепной зоне Бурятии. / О.А. Алтаева, С.К. Миронов // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию профессора Н.В. Барнакова «Адаптивные технологии в современном земледелии Восточной Сибири»- Улан- Удэ: Изд-во БГСХА им. В.Р. Филиппова, 2006.- С. 86-89.
- Алтаева О.А. Возделывание яровой пшеницы на различных структурах агроландшафта в сухостепной зоне Республики Бурятия. / О.А. Алтаева // Вестник БГУ, серия «Химия, Биология, География», Выпуск 3, 2007. – С. 149-151.
- Алтаева О.А. Почвенно-климатический потенциал на различных структурах агроландшафта и его влияние на продуктивность яровой пшеницы в условиях сухостепной зоны Бурятии. / О.А. Алтаева // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, № 9, 2007.- С. 13-20.
- Алтаева О.А. Влияние склоновых агроландшафтов на агрохимические и физические свойства почв сухостепной зоны Бурятии. / О.А. Алтаева // Вестник БГСХА им. В.Р. Филиппова, Выпуск 13, 2008.- С. 18-23.
