Влияние непродуваемой лесополосы на физико-химические свойства почв
Введение
Саратовская область входит в число
административных регионов юга России, остро испытывающих недостаток влаги,
подвергшихся деградации и нуждающихся в комплексных лесомелиоративных
мероприятиях.
В комплексе мер, направленных на
борьбу с засухой, водной и ветровой эрозией почв, важное место принадлежит
агролесомелиорации. Агролесомелиорация - это доступный, мощный и длительно
действующий и экологически чистый способ биологической мелиорации степных почв.
Созданием защитных лесонасаждений занимаются в России более 500 предприятий.
Ими заложено 2,8 млн. га на землях сельскохозяйственного пользования, в
основном в районах с интенсивным ведением сельского хозяйства.
Одним из важнейших условий
протекания почвообразовательного процесса является наличие влаги в почве.
Существенные изменения водного режима почв засушливого Заволжья произошли в
результате мощного развития лесомелиорации во второй половине 20 века.
Древесные насаждения полезащитных лесных полос также способствуют изменению
количества и качества поступления органического вещества, физических,
физико-химических и химических свойств почвы (Зайцев, 1964).
Почвообразовательный процесс - это
длительное по продолжительности явление. С момента посадки лесных полос
изменяются условия его протекания, начинаются эволюционные процессы почв.
Поэтому целью наших исследований явилось оценить действие непродуваемой
лесополосы на физико-химические свойства почвы спустя 37 лет после посадки
полезащитных лесных полос и начала изменений условий почвообразования.
В задачи исследования входило
выяснить влияние непродуваемой лесополосы на:
величину сухого остатка;
содержание водорастворимого гумуса;
содержание гидрокарбонатов;
реакцию почвы;
содержание хлор-ионов;
содержание ионов кальция и магния;
урожайность озимой пшеницы.
1. Литературный обзор
Первые попытки разведения защитных
лесов в России относятся к 18 в. В 19 в. приступают к посадке леса по
водоразделам больших рек, песчано-овражным, горным и др. работам; в конце 19 в.
- к полосному лесоразведению на Ю.-В. Европейской России. Массовое применение
агролесомелиорации стало возможным в СССР после коллективизации сельского
хозяйства и оснащения колхозов и совхозов техникой. К 1917 в стране было 130
тыс. га защитных насаждений, а в начале 40-х годов их стало около 500
тыс. га. Во время Великой Отечественной войны многие насаждения погибли.
После войны, особенно в 1948-52, начался новый подъём агролесомелиорации.
Наряду с поле- и почвозащитными полосами закладываются крупные государственные
лесные полосы на водоразделах, по берегам крупных водохранилищ, насаждения
вдоль дорог и вокруг населённых пунктов. В 1967 под защитными лесными
насаждениями было свыше 2 млн. га, в том числе под государственными
лесными полосами 89 тыс. га.
Защитные насаждения в безлесных
районах выращивают свыше 20 стран, среди них Болгария, Венгрия, Румыния и
другие страны бывшего соцлагеря; из капиталистических стран наибольший опыт
защитного лесоразведения имеют США, Канада, Италия, Франция, Швейцария, Дания,
Ирландия и ряд африканских стран.
В России действуют около двух тысяч
систем полезащитных лесных полос (СПЛП). Многолетними исследованиями ВНИАЛМИ и
других научных учреждений показаны многие стороны гидрометеорологического,
почвозащитного и агрономического влияния.
Приобретая в системе высокие
ветроломные свойства, лесные полосы до такой степени локализуют метели, что
полностью предотвращают вынос снега с межполосных полей в гидрографическую сеть
и другие защищенные от ветра места, а также образование больших скоплений
снежной массы в насаждениях и возле них. По данным М.М. Лазарева (2006), масса
снега увеличивается Сальской, Светлоградской и Деминской СПЛП на 74-80%. Под
влиянием систем Каменностепной и Тимашевской (Н.Н. Валькова, 1975) количество
снега на полях возрастает соответственно на 39 и 106%. С улучшением
гидрометеорологических условий вегетации системы ПЛП снижают расход растениями
воды на образование единицы сухого вещества.
По расчетам Каргова К.Н. (2002),
20-30% годовых осадков в степной зоне Российской Федерации расходуется на поверхностный
сток. На землях, защищенных СПЛП, сток резко ограничен. Связано это с
насыщением почвогрунта водой, обладающей в несколько раз более высокой
теплоемкостью, чем глина, песок и гумус, и снежной мелиорацией, оказывающей
сильное противодействие охлаждению и промораживанию почвогрунта, что
благоприятствует сохранению им высоких водопоглотительных свойств до
наступления схода снегового покрова. По данным Басова (1954), СПЛП в степной
зоне европейской части страны сокращают поверхностный сток талых вод в 4-5 раз.
Ослаблением скорости ветра и
турбулентности снижается воздушных масс полезащитные лесополосы сокращают
испарение с почвы в Сальской, Каменностепной, Тимашевской, Светлоградской, и
Деминской СПЛП в невегетационный период на 64, 65, 37, 67 и 35 мм. Как показали
расчеты Лазарева М.М., экономия расхода влаги на поверхностный сток и
физическое испарение с почвы при использовании ПЛП увеличивает поступление ее в
почвогрунт в среднем в 3,5 раза.
В итоге многолетнего обводняющего
влияния взаимодействующих лесных полос в условиях с исходным периодически
промывным типом водного режима, каковым он был в во время закладки Деминской и
Тимашевской систем ПЛП, уровень грунтовых вод постепенно поднялся с глубины
7-10 м до 3-4 м. В результате тип водного режима на всей защищаемой территории
переведен в устойчивый промывной.
В России научные основы
агролесомелиорации заложены экспедицией В.В. Докучаева, организовавшей в 1892.
В своей работе «Как высохла наша степь (1894) проф. А.А. Измаильский писал о
первом периоде в жизни степей, главной причиной иссушения российский степей он
считает бурное развитие в 19 веке земледелия, превратившего девственные степи с
их буйной растительностью в пашню, что коренным образом изменило распределение
снежного покрова в ландшафте. «Очевидно, что степь, покрытая сплошь
непролазными ковылями, иначе относилась к выпадающим атмосферным осадкам. По
уверению местных жителей, ковыльная степь даже в малоснежные зимы набита
снегом». С распашкой и уничтожением ковыльных степей снег стал сдуваться в
балки и овраги, количество их возросло.
Выдающийся русский ученый-почвовед
В.В. Докучаев, подчеркивал важное значение в обводненности степей не только
растительного покрова, но и рельефа. В работе «Наши степи прежде и теперь»
(1949) указывалось, что ранее девственные степи были покрыты огромной массой
мелких блюдцеобразных котловинок, игравших важную роль в обеспечении влагой
почвы.
С приходом в девственные степи
земледельца начался период иссушения степей. В первую очередь изменился
ландшафт. Степи с некогда буйной растительностью и громадным количеством
западин были распаханы, растительность уничтожена, а большинство западин
выровнено; общая емкость оставшихся западин сильно уменьшилась и перестала
вмещать прежнее количество воды. Вешние воды стали стекать по распаханным
уклонам местности, образуя промоины и овраги. Основная масса снега не смогла
скапливаться на ровных пространствах, где ранее удерживалась степной
растительностью, а сдувалась по голым вспаханным полям в балки и овраги. Все
это привело к резкому снижению обводненности степных ландшафтов. Сразу
участились засушливые годы.
В связи с данным обстоятельством
правительство направило в засушливые степные районы Особую экспедицию,
возглавляемую В.В. Докучаевым. В задачу экспедиции входила реставрация и
преобразование степи, т.е. улучшение обводненности степных ландшафтов путем
создания прудов и лесных полос.
Еще в 1766 году знаменитый русский
ученый А.Т Болотов выдвинул идею использования леса для полезащитных целей
(Н.Г. Васильев, 1992). Многие русские ученые, такие как А.А. Измаильский, В.В.
Докучаев, Г.Н. Высоцкий, активно придерживались взглядов на обводняющую роль
лесных насаждений в ландшафте. В работе «Наши степи прежде и теперь» В.В.
Докучаев отмечал, что «жизнь и богатство источников и вообще грунтовых вод
находятся в тесной зависимости от снеговых вод» (В.В. Докучаев, 1949).
Возвращаясь к деятельности Особой
экспедиции в засушливых степях России, необходимо подчеркнуть, что основной её
задачей было стабилизировать сельскохозяйственное производство путем улучшения
обводненности ландшафта. При этом, возвращение прежней обводненности в степи
было возможным только при возвращении в степные просторы прежней степной
растительности, но в этом случае надо было либо прекращать земледелие, либо сильно
сокращать площади возделывания сельскохозяйственных культур, что при имеющейся
в то время заселенности степи привело бы к голоду. Поэтому единственным выходом
из создавшегося положения стала посадка лесных насаждений. Которые занимали бы
в тысячи раз меньшую плошадь, чем степная растительность, но задерживали бы
снег и равномерно распределяли его по поверхности (не давая ему сдуваться по
голым распаханным площадям в балки и овраги).
За короткое время деятельности
экспедиции было заложено 43 лесополосы, представляющих собой 80 оригинальных
научных опытов, значение которых не утрачено и по сей день. В эти несколько лет
К.Э. Собеневским, Г.Ф. Морозовым и другими выдающимися лесоводами была
сформирована и тактика, и технология степного лесоразведения, определены
оптимальная ширина полос и расстояние между ними.
Вопросы теории агролесомелиорации
получили всестороннее развитие после 1917. Были проведены исследования по
влиянию защитных лесных насаждений на микроклимат, отложение снега, сток воды,
водный режим почвы и урожай с.-х. культур; по установлению эффективных
конструкций лесных полос, их ширины, размещения, агротехники и т.д. В
агролесомелиоративную науку значительный вклад внесли учёные Г.Н. Высоцкий,
Н.И. Сус, А.С. Козменко, М.А. Орлов и многие другие. Научной разработкой
вопросов агролесомелиорации занимаются Всесоюзный научно-исследовательский
институт агролесомелиорации, координирующий исследования по защитному
лесоразведению, и многие другие научно-исследовательские институты, вузы,
опытные станции и опорные пункты. Значительную помощь в развитии А. оказывают
Общество охраны природы, Научно-техническое общество лесной промышленности и
лесного хозяйства и др. организации.
При размещении защитных лесных полос
решается ряд задач: обеспечить защиту пахотных земель от ветровой эрозии
посредством снижения скорости вредоносных метелевых ветров и суховеев;
1) обеспечить защиту от водной эрозии, смывов и размывов на пашне,
образования оврагов. Эта задача решается посредством уменьшения интенсивности
потоков паводковых и дождевых вод;
2) способствовать накоплению влаги на полях, регулируя распределение
осадков, равномерное таяние снега и снижение интенсивности испарения;
3) способствовать благоприятному микроклимату на полях.
Зашитые лесные полосы, создаваемые на
пахотных землях по функциональному назначению и условиям размещения
подразделяются на следующие виды:
. Полезащитные, размещаемые на
равниной территории и пологих склонах, где нет водной эрозии почв, состоящие из
продольных и поперечных полос.
. Приводораздельные, размещаемые на
выпуклых и гребнистых водораздельных элемента рельефа.
З. Водорегулирующие, размещаемые
поперек склонов для задержания поверхностного стока и предотвращения смыва
почв. Если поля примыкают непосредственно к бровкам балок и оврагов, по их
границам размешают прибалочные и приовражные лесные полосы. В равниной
местности проектируют систему полезащитных лесных полос. Ее назначение -
снижение скорости ветра, задержание снега и равномерное снегораспределение,
увеличение влажности почвы и воздуха, повышение числа естественных врагов
сельскохозяйственных вредителей - птиц, насекомых. На защищенной лесополосами
площади повышается урожай сельскохозяйственных культур. Направление продольных
лесных полос в равниной местности устанавливают по возможности перпендикулярные
преобладающему направлению вредоносных ветров. Продольные лесные полосы обычно
совмещают с длинным сторонами полей севооборота, а при большой плошали их
проектируют и внутри полей. Перпендикулярно продольным полосам размешают поперечные
лесополосы по коротким сторонам полей.
Расстояние между продольными лесными
полосами должно обеспечивать хорошую защищенность полей от вредоносных ветров.
25-30 кратной высоте деревьев: от 350 до 600 м., расстояние между поперечными
полосами, устанавливают до 2000 м. Ширину лесных полос увязывают с их
конструкцией.
В неблагоприятных условиях
увлажнения для растений на темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые
почвах лесные полосы создают из одних высокоствольных пород чистые (из одной
главной породы) или смешанные (из нескольких пород). В условиях засушливого
климата допускается посадка с наветренной стороны одного ряда низкорослого
кустарника, который помогает накопить в полосе необходимое для нормального
роста деревьев количество снега. Подбор древесных пород осуществляется с учетом
их устойчивости и быстроты роста в местных условиях. Лесные полосы следует
создавать продуваемой и ажурно-продуваемой конструкции. В основном выделяют 3
конструкции лесных полос: непродуваемую (плотную), ажурную и продуваемую.
Полосы непродуваемой конструкции в облиственном состоянии почти не имеют
сквозных просветов в продольном профиле (до 10%). Через такие полосы ветер
почти не проникает, а переваливается над ними и создаёт зону штиля в приземном
слое за полосой; по мере удаления от полосы скорость ветра быстро возрастает.
Зона ветрозащитного влияния лесной полосы с заветренной стороны, к-рая обычно в
среднем равна 15 - 20 высотам полосы (15 - 20 Н), зачастую уменьшается (до 10 -
15 Н), т.к. скорость ветра за полосой быстро нарастает. С наветренной стороны
непродуваемые лесные полосы на довольно значит, расстоянии (до 10 Н) снижают
скорость ветра, но не более чем на 25%. Ветровой режим определяет распределение
снега и мелкозёма, большая часть которых задерживается в полосе и на её опушках
в виде высокого вала. Запасы снега за пределами снежного шлейфа резко
уменьшаются - образуется зона выдувания. Почва между полосами обычно оттаивает
неравномерно. В приопушечной зоне увеличивается суточная амплитуда температур.
Лесные полосы непродуваемой конструкции по сравнению с ветропроницаемыми
(ажурными или продуваемыми) обеспечивают и меньшую прибавку урожайности с.-х.
культур. Наиболее пригодны для защиты животноводческих зданий, скота на
пастбищах, дорог от снежных и песчаных заносов, оврагов от размыва (сайт
«Лесная энциклопедия», #"559220.files/image001.gif">
Рис. 1. Влияние лесополосы на
накопление снега (см)
Наблюдение за величиной сухого
остатка показало, что в горизонте А максимальное скопление солей было на
расстоянии 12Н от лесополосы, т.е. там где действие лесополосы на
снегонакопление, по нашим данным было минимальным, и составило - 0,0913%, на
целине величина сухого остатка была чуть меньше - 0,0836%. Повышенное
накопление снега на вариантах «Лесополоса», «3Н» и «6Н» от лесополосы
способствовало некоторому рассолению почвенного профиля. В лесополосе и на
расстоянии 3Н от лесополосы величина сухого остатка была минимальная (0,0693%),
на расстоянии 6Н величина сухого остатка незначительно больше - 0,0726% (табл.
5).
Таблица 5. Влияние не продуваемой
лесополосы на величину сухого остатка
|
Вариант
|
Горизонт
|
Величина сухого остатка, %
|
|
1. целина 30 м от лесополосы
|
А
|
0,0836
|
|
В1
|
0,096
|
|
2. Лесополоса
|
А
|
0,0693
|
|
В1
|
0,0825
|
|
3. 30 м от лесополосы
|
Аn
|
0,0693
|
|
В1
|
0,1089
|
|
4. 60 м от лесополосы
|
Аn
|
0,0726
|
|
В1
|
0,0891
|
|
5. 120 м от лесополосы (контроль)
|
Аn
|
0,0913
|
|
В1
|
0,1094
Рис. 2. Изменение величины сухого
остатка по вариантам опыта
При изучении содержания
водорастворимых соединений в горизонте В, установлено, что в зависимости от
удаленности от лесополосы наблюдается синусоидообразное изменение величины
сухого остатка по вариантам опыта: - на целине 0,096%, затем снижение
содержания солей в лесополосе - 0,0825%, на расстоянии 3Н - увеличение до
0,1089%, на варианте 6Н -0,0891%, максимальная величина сухого остатка на
расстоянии 12Н 0,1094%. Это, вероятно свидетельствует о вымывании части
водорастворимых веществ верхнего горизонта на некоторую глубину, о чем
свидетельствует пик содержания сухого остатка на варианте «3Н».
Вместе с тем, следует отметить, что
по всем вариантам общее содержание солей не превышает 0,25%, а это означает,
что почва по всем вариантам относится к незасоленной.
3.2 Влияние не
продуваемой лесополосы на содержание водорастворимаго гумуса
Гумус - органическая часть почвы
представленная совокупностью специфических и неспецифических органических
веществ почвы за исключением соединений, входящих в состав живых организмов и
их остатков. Гумус представляет собой высокомолекулярные азотосодержащие
соединения специфической природы.
Количество гумуса в почве бывает
различным, и зависит от многих факторов, особенно от типа почвы,
природно-климатических условий, специализации севооборота, характера и
интенсивности земледелия.
Обладая коллоидными свойствами,
гумусовые вещества склеивают и цементируют механические элементы почвы в структурные
агрегаты, тем самым улучшая тепловые и водно - воздушные свойства почвы.
Водорастворимые формы гуминовых кислот, разлагаясь, поглощаются растениями,
активизируют окислительно - восстановительные процессы, а также стимулируют
рост и развитие растений (В.И. Пожилов, Е.Н. Островская, Г.П. Диканев, 2000).
Содержание в водной вытяжке
некоторого количества водорастворимых органических веществ является показателем
подвижности почвенного гумуса и более четко выражено в солонцеватых почвах и
солонцах, подзолистых и болотных почвах.
Рис. 3 Влияние не продуваемой
лесополосы на содержание водорастворимаго гумуса
В результате определения содержания
гумуса установлено, что на расстоянии 3 высот от лесной полосы (целина) содержание
гумуса на целинном участке было наибольшим и составляло 2,88% в горизонте А и
2,39% - в горизонте В1 (рис. 3). Несколько ниже на варианте
лесополосы и 12 высот от нее - 2,32 и 2,32% - в пахотном слое и 1,71 и 1, 56%,
соответственно вариантам, в подпахотном. Еще более низкие значения отмечались
на вариантах 3-х и 6-ти высот от лесной полосы и составляло 1,86 - 2,2 в
верхнем слое и 1,41 и 1,41% в нижнем подпахотном горизонте.
Таким образом, по нашим данным,
увеличение поступления влаги в профиль почвы способствовало повышению
растворимости гумусовых веществ.
3.3 Влияние не
продуваемой лесополосы на содержание гидрокарбонатов
Щелочность определяется содержанием
в почвенном растворе или водной вытяжке гидролитических щелочных солей,
преимущественно гидрокарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов. Её
величина в почвенном растворе служит характеристикой баланса угольной кислоты в
растворе. Количество угольной кислоты определяется, кроме прочих факторов,
интенсивностью микробиологических процессов и скоростью разложения
органического вещества.
В результате анализа полученных
данных, нами установлено, что изменение в поступлении влаги в почву отразилось
не только на общем перераспределении водорастворимых веществ по профилю, но и
на содержании гидрокарбонат-ионов. В большей степени промыванию профиля почвы
от данного иона способствовало накопление снега в зоне 3Н от лесополосы, причем
как на целинном, так и на пахотном участках (табл. 6), где содержание иона
составило 0,028 и 0,018% в верхнем горизонте, соответственно вариантам, 0,025 и
0,046%.
Несколько уступал по своему действию
на содержание гидрокарбонат-иона вариант действия лесополосы 0,042 и 0,049%,
соответственно в верхнем и нижнем горизонтах. По мере удаления от лесополосы
отмечается рост содержания изучаемого иона по обоим горизонтам, и достигает
порога токсичности в иллювиальном горизонте на расстоянии 120 метров от
лесополосы или 12Н - 0,06%.
Таблица 6. Влияние не продуваемой
лесополосы на содержание гидрокарбонатов
|
Вариант
|
Горизонт
|
Содержание HC03, %
|
|
1. целина 30 м от лесополосы
|
А
|
0,028
|
|
В1
|
0,046
|
|
2. Лесополоса
|
А
|
0,042
|
|
В1
|
0,049
|
|
3. 30 м от лесополосы
|
Аn
|
0,018
|
|
В1
|
0,025
|
|
4. 60 м от лесополосы
|
Аn
|
0,052
|
|
В1
|
0,056
|
|
5. 120 м от лесополосы (контроль)
|
Аn
|
0,051
|
|
В1
|
0,06
|
3.4 Влияние не продуваемой
лесополосы на реакцию среды почвы
Для растений и живущих в почвах
полезных микроорганизмов большое значение имеет реакция почвы. Благоприятной
реакцией для них является нейтральная, слабокислая и слабощелочная. Заметное
отклонение реакций почвы в кислую или щелочную сторону губительно действует на
растение. Реакция почвы характеризуется концентрацией водородных ионов в
почвенном растворе, которую обычно выражают в условных единицах pH.
Рис. 4. Влияние не продуваемой
лесополосы на реакцию почвы
Определение pH водной вытяжки
показало, что в лесной полосе и по обе стороны от нее, т.е. на целинном участке
и в пашне на расстоянии 3-х высот от лесополосы реакция среды водной вытяжки
была нейтральной по всему изучаемому профилю и составляла 7,1-7,2. (рис. 4). По
мере удаления от лесополосы, т.е. на расстоянии 6-12Н, наблюдается некоторое
подщелачивание почвенного раствора до 7,4 - в верхнем горизонте и до 7,5 - в
нижнем слое. Данное явление по-видимому связано с поднятием гидрокарбонатов
почвы из более глубоких слоев по мере иссушения почвы.
3.5 Влияние не
продуваемой лесополосы на содержание хлор-ионов
Ионы хлора жизненно необходимы
растениям. Хлор учавствует в энергетическом обмене у растений, активируя
окислительное фосфорилирование. Он необходим для образования кислорода в
процессе фотосинтеза изолированными хлоропластами, стимулирует вспомогательные
процессы фотосинтеза, прежде всего те из них, которые связанны с
аккумулированием энергии. Хлор положительно влияет на поглощение корнями
кислорода, соединений калия, кальция, магния. Чрезмерная концентрация ионов
хлора в растениях может иметь и отрицательную сторону, например, снижать
содержание хлорофилла, уменьшить активность фотосинтеза, задерживать рост и
развитие растений.
Рис. 5 Влияние не продуваемой
лесополосы на содержание хлор-иона
В результате определения ионов хлора
в водной вытяжке почвы, установили, что полезащитная лесополоса способствует
снижению содержания данного иона. В большей степени это протекает на расстоянии
3Н от лесополосы как в горизонте А так и в горизонте В1, где
содержание Сl - составило соответственно
и 0,0043 и 0,0088% (рис. 5)..На вариантах целина и лесополоса и «6Н» в
горизонте А содержание хлора не превышает порог токсичности данного иона и
составляет 0,0092 - 0,0095%. На варианте 12Н его количество в указанном
горизонте несколько превысило 0,01% (0,0116%) и может оказывать неблагоприятное
влияние на растения. В горизонте В1 количество изучаемого иона
пропорционально повышается по сравнению с верхним горизонтом и составляет
0,0088 - 0,17%. Также следует отметить, что в нижних слоях содержание хлора
несколько превышает порог токсичности, за исключением варианта «3Н» на пашне.
.6 Влияние не продуваемой лесополосы
на содержание ионов кальция и магния
Кальций и магний необходимые
элементы питания растений. Им принадлежит важная физиологическая роль. Магний
входит в состав хлорофилла. Кальций имеет большое значений в создании
благоприятных для растений физических, физико-химических и биологических
свойств почвы. В почве кальций и магний находятся в кристаллической решетке
минералов, в обменно-поглощенном состоянии и в форме простых солей (хлоридов,
нитратов, карбонатов, сульфатов и фосфатов). Кальций среди поглощенных катионов
занимает в большинстве почв первое место, магний - второе. Ионы кальция и
магния преобладают в почвенном растворе. Карбонаты кальция и магния, как
малорастворимые соединения, широко распространены в почвах и служат важнейшими
источниками кальция и магния.
Рис. 6 Влияние не продуваемой
лесополосы на содержание ионов кальция (мг-экв/100 г. почвы)
Анализ содержания водорастворимого
кальция показал, что содержание ионов Ca на всех вариантах (кроме целины) в по горизонтам А и В1
практически не отличаются. Также следует отметить некоторое увеличение
содержания водорастворимого кальция на варианте лесополосы и ближайших 3-х
высот от нее, где его количество составило 0,26 - 0,35 мг-экв/100 г. почвы.
Причем в большей степени это отмечалось на варианте 3Н в пашне (0,35 мг-экв/100
г. почвы).
Рис. 7 Влияние не продуваемой
лесополосы на содержание ионов магния
При изучении содержания ионов магния
получили следующие данные: в горизонте А максимальное скопление ионов кальция
наблюдается на варианте 12 от лесополосы (0,14 мг-экв/100 г. почвы), несколько
меньше на целине и на расстоянии 6Н (0,11 мг-экв/100 г. почвы), минимальное
значение на расстоянии 3Н от лесополосы (0,04 мг-экв/100 г. почвы). Вместе тем
на варианте 3Н от лесной полосы в горизонте В отмечалось резкое увеличение
содержания ионов магния (0,19 мг-экв/100 г. почвы). По-видимому, причиной тому
послужило вымывание части водорастворимого магния из верхнего горизонта А.
3.7 Влияние полезащитной
лесополосы на урожайность озимой пшеницы
Полезащитные лесополосы оказывают
комплексное влияние на группу факторов, определяющих урожайность
сельскохозяйственных культур, особенно в засушливых условиях сухой степи.
Основным из которых является засуха, как почвенная, так и воздушная. Лесная
полоса в зоне своего влияния создает не только хорошие условия для перезимовки
озимых культур, но и благоприятный микроклимат в летний засушливый период.
Кроме того повышение водорастворимости гумусовых веществ способствует
дополнительному обеспечению сельскохозяйственных растений элементами питания.
Совокупность всех изменений,
произошедших в почве под действием полезащитных лесных полос получили свое
отражение на уровне урожайности озимой пшеницы.
По результатам наших исследований,
наибольшее положительное действие полезащитной лесополосы на урожайность озимой
пшеницы в 2009 году отмечалось на расстоянии 60 м от нее - 1,76 т/га (табл. 8).
Несмотря на большие снегозапасы на отметке 30 метров от лесополосы, меньшая
урожайность озимой пшеницы (1,58 т/га), по сравнению вышеуказанным вариантом,
вероятно связана с большим распространением ближайшей зоне от ЛП сорной
растительности. Что увеличило расходование влаги и снижение урожайности.
Прибавка урожайности на вариантах максимального скопления снега (30 и 60 м от
ЛП) составила соответственно вариантам - 0,33 и 0,51 т/га
Таблица 8. Влияние непродуваемой
лесополосы на урожайность озимой пшеницы, 2009 год.
|
Варианты
|
Урожайность, т/га
|
|
1. 30 м от ЛП
|
1,58
|
0,33
|
|
2. 60 м от ЛП
|
1,76
|
0,51
|
|
3. 120 м от ЛП
|
1,25
|
-
|
|
НСР05
|
0,07
|
|
В результатах своих исследований мы
не приводим данные урожайности за 2010 год так, как посевы из-за засухи были
списаны.
4. Экологическая
характеристика и экономическая эффективность результатов исследований
.1 Экологическая
характеристика результатов исследований
Исследования по теме дипломной
работы проводились в ООО «Узень» Ершовского района. На территории изучаемого
хозяйства отмечаются различные типы экосистем (табл. 9). Значительную часть
занимают залежи и пастбища.
Таблица 9. Определение степени
антропогенной преобразованности территории ООО «Узень»
|
Наименование (тип) экосистемы
|
Ранг антропогенной преобразованности
|
Удельный вес территории в общей земельной площади, %
|
Индекс антропогенной преобразованности
|
|
Охраняемые природные
|
1
|
-
|
-
|
|
Лесные
|
2
|
1,9
|
3,8
|
|
Залежные
|
3
|
34,0
|
102
|
|
Сенокосные
|
4
|
-
|
-
|
|
Пастбищные
|
5
|
21,0
|
105
|
|
Лесосадовые
|
6
|
1,0
|
6,0
|
|
Агроэкосистемы
|
7
|
40,4
|
282,8
|
|
Урбаэкосистемы малоэтажные
|
8
|
0,8
|
6,4
|
|
Урбаэкосистемы многоэтажные
|
9
|
-
|
-
|
|
Урбаэкосистемы свалок, проотвалы и т.п.
|
10
|
1,0
|
10
|
|
ВСЕГО
|
-
|
-
|
516
|
Анализ антропогенной
преобразованности территории ООО «Узень» показывает, что суммарный индекс
антропогенной преобразованности составляет 516 единиц, что соответствует
средней антропогенной преобразованности территории хозяйства.
Общая оценка экологического
состояния землепользования в хозяйстве включает определение степени
распаханности территории.
Общая земельная площадь хозяйства
составляет 22411 га, из которых в обработке находится 7780 га пашни. Степень
распаханности территории хозяйства составляет 40,4%, что свидетельствует о
средней распаханности территории. Экологическая ситуация напряженная.
В непосредственной близости от ООО
«Узень» протекает река Большой Узень, а также на территории хозяйства
расположено 7 прудов.
Источником питьевого и
хозяйственного водоснабжения служит два пруда. Из одного вода поступает
непосредственно в водопровод, а второй служит отстойником.
Очистка воды отсутствует. Качество
воды в осенний, зимний и летний периоды является удовлетворительным, а в
весенний период вода загрязнена почвенными частицами вследствие стока талых вод
в пруд с территорий, подверженных водной эрозии.
Содержание нитратного азота
составляет 1,2 ПДК, содержание фенолов невелико, среднегодовая концентрация не
превышает нормы.
Среднегодовые концентрации
соединений цинка, фосфатов, нефтепродуктов, СПАВ не превышают уровня ПДК.
Кислородный режим в течение года
удовлетворительный. Минимальное содержание кислорода по створам соответственно
было равно 7,8 мг/л и 7,3 мг/л, насыщение кислородом - 93% (Агрохимическая
характеристика, 2000).
В хозяйстве на всех водоемах
существуют водоохранные зоны, состоящие из лесонасаждений шириной 2 - 3 м,
расположенных по берегам.
Применение технологии мелиорации
почв и выращивание сельскохозяйственных культур предусматривает использование
мощной, высокопроизводительной, обладающей большой массой техники, а также
многократное воздействие их ходовых устройств на почву.
В результате неоднократного
передвижения машин по полю происходит значительное переуплотнение почвы,
которое распространяется на большую глубину (до 100 см).
Угнетение активности почвенных
микроорганизмов, переуплотнение почв и нарушение ее структуры, водная и
ветровая эрозия - все это отрицательные последействия воздействия на пашню
ходовых систем и рабочих органов почвообрабатывающих орудий.
Применение лесомелиорации
способствует восстановлению равновесности системы, увеличению биологического
разнообразия, увеличению поступления органических остатков в почву, созданию
благоприятного микроклиматана полях.
Универсальным фильтром, снижающим
загрязнение отработанными газами, могут быть только лесонасаждения, которые в
настоящее время по размерам и экологическому состоянию не удовлетворяют
санитарно-экологическим требованиям.
В борьбе с водной и ветровой эрозией
применяется плоскорезная обработка и посев по стерне.
Снижение водной и ветровой эрозии
уменьшает попадание почвенных частиц в воду.
Нормы выбросов.
Использование современной
сельскохозяйственной техники приводит к загрязнению окружающей среды. По
межгосударственному стандарту ГОСТ 17.2.2.05 - 97 от 1999 - 07 - 01 нормы
выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей, тракторов и
сельскохозяйственных машин (табл. 7, 8).
Таблица 10 Значения удельных
выбросов вновь изготовленных и капитально отремонтированных на ремонтных
заводах дизелей, тракторов и машин
|
Наименование вредных веществ
|
Удельные выбросы, г/(кВт∙ч), при воздухообмене
|
|
неограниченном
|
ограниченном
|
|
Оксиды азота
|
18,0
|
9,0
|
|
Оксид углерода (II)
|
10,0
|
4,0
|
|
Углеводороды
|
3,0
|
1,5
|
|
Примечания. 1. Нормы выбросов оксидов азота установлены по сумме
оксидов азота, приведенных к оксиду азота (IV). 2. Нормы выбросов углеводородов
установлены по сумме углеводородов, приведенных к условному составу C1H1,85
|
Таблица 11. Значения удельных
выбросов находящихся в эксплуатации тракторов и машин
|
Наименование вредных веществ
|
Удельные выбросы, г/(кВт∙ч), при воздухообмене
|
|
неограниченном
|
ограниченном
|
|
Оксиды азота
|
18,0
|
9,0
|
|
Оксид углерода (II)
|
14,0
|
5,6
|
|
Углеводороды
|
4,5
|
2,2
|
Часть техники произведена и
закуплена еще в конце 80-х годов прошлого века, выбросы от которой не
соответствуют даже старым ГОСТам.
На основании вышеизложенного можно
сделать следующие выводы:
1. Антропогенная преобразованность
территории хозяйства средняя.
2. Степень распаханности территории
хозяйства средняя.
. Экологическая ситуация
напряженная.
. Качество атмосферного воздуха
соответствует нормам.
. Качество воды удовлетворительное.
4.2 Экономическое
обоснование результатов исследований
Огромное значение в современных
условиях играет повышение экономической эффективности ведения
сельскохозяйственного производства. Это требует от работников сельского хозяйства
не только рационального использования основных фондов, но и умелого подсчета
экономической выгоды от их применения и внедрения новых технологий (Коровин
М.А., Ладыгин И.Я. и др., 1967).
Экономическая эффективность
применения удобрений в хозяйстве определяется следующими показателями:
- ростом валового сбора
(продукции) культур и выходом продукции с единицы земельной площади;
- чистым доходом на 1 га
площади;
- нормой рентабельности
производства;
- окупаемостью затрат и
др.
По результатам наших исследований
установлено, что за счет мелиорирующего действия полезащитных лесных полос
отмечалось повышение урожайности озимой пшеницы (раздел 3.8.). С учетом
величины урожая, а также затрат на возделывание озимой пшеницы и послеуборочную
обработку зерна нами получено, что наибольший экономический эффект получен по
варианту озимой пшеницы, расположенной на расстоянии 6 высот лесной полосы (60
м) - величина чистого дохода и
окупаемость затрат здесь была наибольшей и составляла 2583 руб. и 1,72 руб.,
соответственно, при норме рентабельности - 72,2%. Посев на расстоянии 30 метров от ЛП оказалось менее
экономически выгодным -
снижается выход продукции с 1 га, соответственно чистый доход до 2064 руб.
(табл. 12), что вероятно связано с падением урожайности озимой пшеницы из-за
большей засоренности зоны близкой к лесной полосе. Из вариантов опыта
наименьшая величина данного показателя наблюдалась на расстоянии 120 м (12Н) от
ЛП, где практически не отмечалось снегонакопительной функции лесной полосы -
1013 руб., где уровень рентабельности составил 30,1% и окупаемость затрат была
на уровне 1,3 рубля.
Таблица 12 Определение экономической
эффективности мелиоративного действия полезащитной лесополосы
|
Варианты
|
Выход продукции с 1 га, т
|
Затраты на 1 га, руб.
|
Стоимость продукции с 1 га, руб.
|
Чистый доход, руб./га
|
Норма рентабельности, %
|
Окупаемость затрат, руб.
|
|
1. 30 м от ЛП
|
1,58
|
3466
|
5530
|
2064
|
1,60
|
|
2. 60 м от ЛП
|
1,76
|
3577
|
6160
|
2583
|
72,2
|
1,72
|
|
3. 120 м от ЛП
|
1,25
|
3362
|
4375
|
1013
|
30,1
|
1,30
|
Выводы
. Полезащитная лесополоса не
продуваемой конструкции оказывает влияние на физико-химические свойства почв.
. Повышенное накопление снега на
вариантах «Лесополоса», «3Н» и «6Н» от лесополосы способствовало некоторому
рассолению почвенного профиля. В лесополосе и на расстоянии 3Н от лесополосы
величина сухого остатка была минимальная (0,0693%), при 0,0913% - на контроле.
. Увеличение поступления влаги в
профиль почвы на варианте трех высот от лесполосы способствовало повышению
растворимости гумусовых веществ.
4. Изменение режима увлажнения
отразилось не только на общем перераспределении водорастворимых веществ по
профилю, но и на содержании гидрокарбонатионов, что привело к снижению уровня
рН на вариантах максимального скопления снега до 7,1-7,2, против 7,4 - на
контроле.
5. На варианте 3Н также отмечалось
некоторое повышение содержания водорастворимого кальция и магния. Причем
снижение магния в верхних слоях способствовало повышению его содержания в
нижних горизонтах.
6. Положительное действие
полезащитной лесополосы на урожайность озимой пшеницы в 2009 году отмечалось в
большей степени на расстоянии 60 м от нее - 1,76 т/га.
. С учетом величины урожая, а также
затрат на возделывание озимой пшеницы и послеуборочную обработку зерна нами
получено, что наибольший экономический эффект получен по варианту озимой
пшеницы, расположенной на расстоянии 6 высот лесной полосы (60 м) - величина чистого дохода и окупаемость затрат здесь была
наибольшей и составляла 2583 руб. и 1,72 руб., соответственно, при норме
рентабельности - 72,2%.
Предложения производству
Для стабилизации производства зерна
и повышения эффективности снегонакопительной роли лесных полос рекомендуется
выполнять уход за лесополосами и поддерживать их ажурную конструкцию.
Список литературы
озимый пшеница
лесополоса почва
1. Агролесомелиорация [Текст]: монография / под ред. А.Л. Иванова
и К.Н. Кулика. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2006. - 746 с.
2. Агроклиматический справочник Саратовской области. - Л., 1957.
- 326 с.
. Агрохимическая, агроэкологическая характеристика почв и
научно-обоснованная система удобрений. Государственная станция агрохимической
службы «Саратовская». Саратов, 2008.
. Андреев, Б.В. Повышение плодородия солонцовых и солонцеватых
почв /Б.В. Андреев. - Саратов: Книжное издательство, 1961.-С. 49-52.
. Басов Г.Ф. Итоги 60-летнего изучения гидрологической роли лесных
полос и режима грунтовых вод Каменной степи // Тр. Ин-та леса АН СССР. Т.22.
1954.С80.
. Васильев, Н.Г. Лесоводство с основами агролесомелиорации / Н.Г.
Васильев, Е.В. Кузнецов, П.И. Мороз, В.В. Паракин. - М., 1992. С. 25.
. Вильямс, В.Р. Почвоведение / В.Р. Вильямс. - М.: Сельхозиздат,
1936. - 643 с.
. Гедройц, К.К. Солонцы и их происхождение, свойства к мелиорации
/ Изрб.соч., Т.3. - М. Сельхозлитература, 1955
. Глазунова, Н.Н. Влияние лесополос на энтомофауну в агроценозе
озимой пшеницы / Н.Н. Глазунова // Защита и карантин растений. - 2007. - №4. -
С. 44-45.
. Годунов, С.И. Роль лесных насаждений в обводненности лесоагрных
ландшафтов / С.И. Годунов // Лесное хозяйство. - 2007. - №4. - С. 34-36.
. ГОСТ 17.2.2.05-97 - Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы
определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей, тракторов
и самоходных сельскохозяйственных машин. - Взамен ГОСТ 17.2.2.05-86. - Введ.
1999-07-01. - Минск: Межгосударственный Совет по стандартизации метрологии и
сертификации. - М.: Изд-во стандартов, 1999. - 11 с.
. Данилов, Н.И. Гидрологическая роль лесов различного состава /
Н.И. Данилов // Лесоведение. - 1983. - №5. - С. 41-47.
. Данилова, Е.А. Качественный состав гидрофильных коллоидов почв
Юго-Востока: сб. тр. Саратовского СХИ.Т.14.-Саратов, 1969.-С. 98-110.
. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь/ Ибр. Соч. Т.2. Труды
по геологии и сельскому хозяйству. М., 1949. С. 160-228.
. Зайцев, Б.Д. Почвоведение / Б.Д. Зайцев. - М.: «Лесная промышленность»,
1965. - 368 с.
. Здоровцов, И.П. Качество зерна озимой пшеницы, возделываемой в
системе контурно-мелиоративной организации территории лесостепных
агроландшафтов / И.П. Здоровцов, Д.В. Дубовик // Достижения науки и техники. -
2006. - №3. - С. 36-39.
. Зеленяк, А.К. Резервы повышения эффективности лесомелиоративных
насаждений / А.К. Зеленяк // Земледелие. - 2008. - №5. - С. 15-17.
. Измаильский, А.А. Как высохла наша степь/ А.А. Измаильский. -
Избр. Соч.М., 1949. - С. 29-80.
. Кретинин В.М. Организация и оценка мониторинга плодородия
эродированных почв в агролесоландшафтах России/ Сб. лекций международных
учебных курсов ЮНЕП, ЦМП, ВНИАЛМИ. Волгоград, 2000. С. 170-172
. Кормилицын, В.Ф. Экологический ориентир устойчивости
агроэкосистемы / В.Ф. Кормилицын // Земледелие. - 1998. - №2. - С. 11-12.
. Лазарев, М.М. Преобразование годового водного баланса
почвогрунтов системами полезащитных лесных полос / М.М. Лазарев //
Почвоведение. - 2006. - №12. - С. 1464-1468.
. Лазарев, М.М. Система полезащитных лесных полос - эффективное
средство защиты хлебов от полегания / М.М. Лазарев // Лесное хозяйство - 2007.
- №3. - С. 30-31.
. Лактионов, Б.И. О природе повышенной дисперсности солонцовых
почв и приемов химической мелиорации солонцов / Б.И. Лактионов // Почвоведение.
- 1968. - №6
. Мигунова, Е.С. Принципы разделения почв по уровню
водообеспеченности / Е.С. Мигунов // Почвоведение. - 1992. - №9. - С. 131-139.
25. Парфенов, А.И. Изучение воднопептизируемого ила солонцов
Омской области: Автореф.дис. канд. биол. н. - Казань, 1969
26. Петелько, А.И. Борьба с водной эрозией почвы с помощью
контурных лесополос / А.И. Петелько // Земледелие. - 2007. - №1. - С. 8-9.
. Почвенно-климатический очерк совхоза им. В.И. Поляченко. -
Саратов, 1977. - 87 с.
28. Примаков, Н.В. Влияние лесных насаждений на продуктивность
степного разнотравья / Н.В. Примаков // Земледелие. - 2007. - №1. - С. 10-12.
29. Синицына Н.Е. Влияние агротехнических и мелиоративных приемов
на качественный состав гумуса почв засушливого Заволжья: автореф. дисс. канд.
с.-х. наук.-М., 1983. - 19 с.
. Синицына Н.Е Теоретическое обоснование агромелиоративных приемов
воспроизводства плодородия орошаемых почв засушливого Поволжья: автореф. дисс.
д-ра с.-х. наук-Саратов, 1999. - 49 с.
. Синицына, Н.Е. Эффективность влияния биологических препаратов на
почвенное плодородие малонатриевых солонцов засушливого Заволжья / Н.Е.
Синицына, В.И Губов, А.А. Дмитриев. // сб. тр.-М.: «ЭМ-кооперация», 2004.-С.
184-186.
. Степанов, А.М. Полезащитное лесоразведение: эффективность и
перспективы / А.М. Степанов // вестник РАСХН. - 2004. - №2. - С. 85-86.
. Черкасов, Г.Н. Проблемы земледелия надо решать комплексно / Г.Н.
Черкасов // Земледелие. - 2008. - №2. - С. 10-11.
. Черников, В.А. Агроэкология / В.А. Черников, Р.М. Алексахин, А.В.
Голубев. - М.: Колос, 2000. - С. 59-69.
. Шаталов, В.Г. Лесные мелиорации [Текст]: учебник / В.Г. Шаталов.
- Воронеж: Квадрат, 1997. - 220 с.
. Шариков, А.П. Охрана окружающей среды / А.П. Шариков. - Л.:
Судостроение, 1978. - С. 42-46.
. http://forest.geoman.ru/forest/item/f00/s01/e0001231/index.shtml)
Похожие работы на - Влияние непродуваемой лесополосы на физико-химические свойства почв
|