Воздействие лесных полос с валами-канавами на водопотребление трав пастбищ в степных агролесоландшафтах Приволжской возвышенности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова

Воздействие лесных полос с валами-канавами на водопотребление трав пастбищ в степных агролесоландшафтах Приволжской возвышенности

Проездов П.Н., Вишнякова В.В.

Розанов А.В., Удалова О.Г.

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.

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

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.

агролесомелиорация водозадерживающий продуктивность пастбище

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.

Размещено на Allbest.ru