1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Почвоведение
  4. № 4, 2020

Почвоведение, 2020, № 4, стр. 473-482

Влияние нулевой, минимальной и классической обработок на эрозию и свойства почв в Нижней Австрии

М. А. Комиссаров a, *, А. Клик b

a Уфимский институт биологии УФИЦ РАН
450054 Уфа, пр. Октября, 69, Россия

b Университет природных ресурсов и прикладных наук
1190 Вена, Матхгассе, 18, Австрия

* E-mail: mkomissarov@list.ru

Поступила в редакцию 04.06.2019
После доработки 03.09.2019
Принята к публикации 27.11.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

Изучено влияние длительного (около 25 лет) ведения различных систем земледелия на комплекс свойств почв и развитие эрозии в Нижней Австрии. Сравнивали три обработки: нулевую (NT), минимальную (CS) и классическую вспашку (CV). Установлено, что свойства Typic Argiudols (Luvic Phaeozems), сформированных на крутых (13.2%) склонах изменяются как в зависимости от вида обработки, так и от положения на склоне. В отличие от вспашки при почвосберегающих технологиях почвы содержали больше питательных элементов, пыли и ила, обладали лучшей водопроницаемостью и устойчивостью агрегатов к разрушению водой. Несмотря на почти в 2 раза большее количество глыбистых фракций (>10 мм), агрегатное состояние почвы при NT и CS было “отличным”. Для всех видов обработок почти все агрохимические, электро- и водно-физические показатели (за исключением pH и плотности почв) увеличивались вниз по склону, что связано с эрозией, а именно выносом взвешенных наносов водными потоками. Обнаружена тесная связь содержания Сорг в почве с водоустойчивостью агрегатов (r = 0.91), концентрацией растворимых гуминовых и мелкодисперсных веществ (r = 0.76) и удельной электропроводностью (r = 0.75). Противоэрозионная эффективность обработок возрастала в ряду: CV–CS–NT. Для эрозионно-опасных склонов Альпийских предгорий рекомендуется использование нулевой или минимальной обработки почвы.

Ключевые слова: Альпийское предгорье, обработка почвы, свойства почвы, водная эрозия, Luvic Phaeozems

ВВЕДЕНИЕ

Минимальная и нулевая обработки почв широко пропагандируются для уменьшения эрозии почв на склонах [3, 5, 35, 40]. По сравнению с традиционными они более экономичны [43], снижают физическую нагрузку за счет уменьшения интенсивности и глубины обработки почвы, на поверхности остается стерня и больше растительных остатков. Их наличие способствует сохранению влаги [36], улучшению структуры почвы [27, 39], ее водоустойчивости и водопроницаемости [28], тем самым снижая опасность развития эрозии [15, 19]. Клик и Еитзингер [32] считают, что противоэрозионный эффект от мульчи достигается при проективном покрытии не менее 30%, и в прямой зависимости от него уменьшается сток.

Эрозия почв является серьезной проблемой в сельском хозяйстве Австрии. Около 839 000 га (25%) сельхозугодий уже эродировано, среди них на площади 248 000 га потери почв превышают 6 т/га в год, что согласно европейским нормам считается критическим уровнем [50]. Ежегодный потенциальный смыв в Австрии может достигать 8 млн т мелкозема, при этом потери питательных веществ составили бы 16000 т общего азота и 8000 т калия [49].

За последние 40 лет в австрийской части дунайского бассейна интенсивность эрозионно-аккумулятивных процессов увеличилась на 32%. Суммер с соавт. [53] считают, что это связано в первую очередь с увеличением сельскохозяйственной освоенности водосборных участков и в некоторой степени – изменением климата. Это, а также возрастающая экологическая нагрузка, загрязнение водных объектов из-за поверхностного стока вынудило ученых и фермеров провести переоценку классической вспашки и апробировать альтернативные способы почвосберегающей обработки земель (No-till, Strip-till и др.). В мировом аграрном секторе ресурсосберегающие технологии уже применяются на площади более 94 млн га, в основном в государствах, занимающих лидирующие позиции в области производства сельскохозяйственной продукции (Канада, США, Бразилия, Аргентина, Новая Зеландия, Австралия и др.). На американском континенте интерес к нулевой технологии возник еще в 1931–1935 гг. после знаменитых пыльных бурь [30]. В настоящее время минимальная обработка почвы используется на 21% сельхозугодий в США и 56% – в Канаде [37]. В Южной Америке из-за резкого повышения цен на энергоносители в 1991–1995 гг. такие технологии начали широко распространяться, в Бразилии площадь сельхозугодий с их использованием достигла 60% [45], а в Аргентине – 80% [20]. В России технология No-till не так популярна и используется на относительно небольших площадях [1, 3, 11, 14, 34]. Вместе с тем, по мнению Трофимовой с соавт. [13], на черноземах применение приемов минимизации основной обработки рекомендуется только если они не деградированы или слабодеградированы, устойчивы к уплотнению, с плотностью почвы, не превышающей 1.1–1.3 г/см3, твердостью 10–30 кг/см2 и содержанием глыбистой фракции не более 30%. Ретроспективный мониторинг эродированных светло-серых лесных (Eutric Retisols (Cutanic)) и черноземов оподзоленных (Luvic Greyzemic Chernozems) Южного Предуралья показал, что для приостановления эрозионных процессов на пашне и восстановления плодородия целесообразно использование почвосберегающих технологий и зернотравяных севооборотов или же временный перевод ее в залежь [4].

В Европе, в частности в Австрии, почвосберегающие технологии также мало распространены. К 2003 г. их использовали только на 15% площади сельхозугодий [31]. В Австрии исследования по влиянию No-till на свойства почв, урожайность и противоэрозионную устойчивость ведутся с середины 1990 гг. [24, 25, 32, 33, 42].

Влияние использования технологии No-till на свойства и плодородие почв имеет региональные особенности. Например, в условиях Аргентины длительное (с 1993 по 2015 гг.) применение этой технологии способствовало увеличению содержания органического вещества на 6%, тогда как при вспашке оно уменьшилось на 1.7%, при этом на No-till урожайность была выше в среднем на 13% независимо от сложившихся погодных условий [20]. В восточной Канаде урожайность кукурузы, сои и пшеницы при их пятилетнем возделывании на нулевой обработке была на 20% меньше, чем на вспаханных участках [38]. В Южном Предуралье (Россия) применение технологии No-till на черноземе выщелоченном (Luvic Chernozem) слабоэродированном оказалось более эффективным по сравнению с классической обработкой только в засушливые годы [2]. В Нижней Австрии система нулевой обработки почвы способствовала лишь незначительному увеличению урожайности озимой пшеницы, кукурузы, сои и сахарной свеклы относительно традиционной вспашки [41].

Цель исследований – определить влияние длительного использования различных технологий обработки на комплекс свойств поверхностного слоя почв, сформированных на эрозионно-опасных склонах Альпийских предгорий. В задачи исследований входило определение водно-физических и агрохимических свойств почв в различных частях склонов, а также выявление основных факторов, определяющих устойчивость почв к водной эрозии.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Объектами исследований явились почвы, сформированные в Альпийском предгорье Австрии в 40 км севернее г. Вены (рис. 1). Исследования проводили на малопротяженном (100 м), крутом (13.2%) склоне юго-восточной (азимут 220°) экспозиции вблизи д. Мистелбах (48°35ʹ01ʺ N, 16°35ʹ16ʺ E, ~ 252 м над ур. м.). Климат местности умеренный, со среднегодовой температурой 9.8°C и количеством годовых осадков 559 мм. Ранее почва склона была классифицирована как Typic Argiudolls [31–33, 51] или Luvic Phaeozems (WRB). Исследуемая почва характеризуется пылевато-суглинистым (silt loams) гранулометрическим составом, слабощелочной реакцией среды и низким содержанием органического вещества.

Рис. 1.

Схема места проведения исследований и отбора проб. Здесь, в таблицах и рисунках: NT – нулевая обработка, CS – минимальная, CV – классическая вспашка; В – верхняя, С – средняя, Н – нижняя часть склона, сред. – среднее по склону: 1 – граница участка, 2 – место отбора проб, 3 – направление стока.

На склоне изучали три участка, одинаковые по размеру (20 × 100 м) и примыкающие друг к другу, со следующими видами обработки:

1) нулевая обработка почвы, No-till (NT) с прямым посевом сеялками Accord Optima Hard Drive и Universal Pneumatic Seeders. Технологию на участке начали применять с 1994 г.;

2) минимальная обработка почвы (CS) с культивацией ротационной бороной на глубину 8 см с 1994 г.;

3) вспашка с оборотом пласта (CV) на глубину 20–25 см с использованием отвального плуга, а также рыхление почвы на 8 см дисковой бороной в два прохода. Участок начали распахивать с 1970-х годов.

В составе зернопропашного севооборота возделывали кукурузу, подсолнечник и сахарную свеклу, с расстоянием посевных междурядий 0.5–0.8 м; зерновые были представлены озимой пшеницей, овсом и ячменем [51].

Осенью 2016 г. были отобраны образцы почв из слоя 0–5 см в верхней, средней и нижней частях склонов, каждый образец почвы был смешан из пяти точек (отбор проб осуществляли маршрутным способом поперек склона). На момент отбора проб на варианте с нулевой обработкой почвы были обнаружены пожнивные остатки пшеницы, их проективное покрытие составило 50–60%, а высота стерни 5–10 см. Агрохимические и водно-физические свойства определяли по методам [16], которые согласуются с международными: реакцию среды – портативным pH-метром (при соотношении почва : вода 1 : 2.5 в водной вытяжке), содержание карбонатов – с помощью кальциметра, удельную электропроводность почв – кондуктометром (отношение почва : вода 1 : 5 в водной вытяжке). Также определяли содержание фосфора, общего углерода и азота с использованием макроэлементарного анализатора (Vario MAX CN), концентрацию растворенных органических и нерастворенных мелкодисперсных веществ в почвенной суспензии (SAK, см–1, при длине ультрафиолетовой волны 254 нм) – спектрофотометра (Hitachi UH 5300). Водоустойчивость почвенных агрегатов определяли стандартным методом мокрого просеивания [29], гранулометрический состав: песок (2.0–0.063 мм), пылеватые фракции (0.063–0.002 мм), ил (<0.002 мм) – методом пипетки на компьютеризированной установке (седиментационный метод); структурно-агрегатный состав – с использованием вибрационной установки с ситами диаметрами отверстий: 10, 8, 4, 2, 1, 0.5, 0.25 мм, водопроницаемость ненарушенных почвенных монолитов измеряли в лабораторных условиях при помощи специальных цилиндров (d = 5 см; h = 5 см) с фильтрами.

Для статистической обработки полученных результатов использовали пакет программ MS Excel 2007. В таблицах представлены средние значения и их стандартные отклонения (M ± SEM).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Продолжительное ведение различных систем земледелия на склоне отразилось на ряде водно-физических и агрохимических свойств почвы. Во многих работах отмечено, что при длительном использовании нулевой обработки возрастает плотность сложения почв [3, 22, 23], что способствует увеличению сопротивления почв к размыву [9]. На изученном склоне, несмотря на слабовыраженную тенденцию к уплотнению при No-till, плотность сохранялась в оптимальном для роста и развития практически всех сельскохозяйственных культур в диапазоне от 0.8 до 1.0 г/см3 (табл. 1). По всей видимости это обусловлено наличием стерни и растительной мульчи при No-till на фоне относительно легкого гранулометрического состава (рис. 2). Интересно отметить, что при нулевой обработке плотность почвы, как и гранулометрический состав были одинаковыми по всему склону. При минимальной обработке и вспашке плотность сложения почвы была больше в верхней части. Книзу наблюдалось увеличение содержания средне- и мелкодисперсных фракций, причем при минимальной обработке была выражена только тенденция, а на пашне такое изменение было существенным (p < 0.05). В целом анализ гранулометрического состава показал приостановление передвижения пылеватых частиц и ила вниз по склону при No-till, что свидетельствует о ее противоэрозионной способности. Ранее показано [31, 51], что с 1994 по 2015 гг. на этом участке при традиционной вспашке потери почвы составляли в среднем 10.9, при минимальной – 1.55 и нулевой – 1.06 т/га в год, а жидкий сток 13.7, 7.7, 8.6 мм соответственно, и был обусловлен на 95% ливневыми осадками [32]. Это свидетельствует о разной скорости впитывания стока и согласуется с данными по влагозапасам: влажность почвы возрастала в ряду CV–CS–NT [31]. В целом аналогичная закономерность, а именно больший твердый сток на пашне и жидкий на залежи многолетних трав наблюдался на пологих склонах Южного Предуралья в условиях моделирования ливневых осадков [6], а также при снеготаянии [7].

Таблица 1.  

Свойства почв при различных видах обработки, M ± SEM

Часть склона Cобщ, % pH H2O Nобщ, % Pобщ, мг/100 г CaCO3, % Удельная электропроводность, мСм/м SAK 254, см–1 C/N Плотность, г/см3
NT
Верх 2.9 ± 0.02 8.0 ± 0.00 0.2 ± 0.00 92.3 ± 2.2 1.5 ± 0.05 16.9 ± 0.6 0.7 ± 0.02 14.5 ± 0.02 1.0 ± 0.01
Середина 3.6 ± 0.02 8.0 ± 0.01 0.3 ± 0.01 95.6 ± 3.1 1.6 ± 0.03 21.0 ± 0.1 1.3 ± 0.03 12.0 ± 0.53 1.0 ± 0.01
Низ 4.3 ± 0.02 8.0 ± 0.01 0.3 ± 0.01 98.9 ± 2.4 2.2 ± 0.05 24.4 ± 0.1 1.4 ± 0.03 14.3 ± 0.56 1.0 ± 0.01
Среднее 3.6 ± 0.07 8.0 ± 0.02 0.3 ± 0.03 95.6 ± 3.2 1.7 ± 0.21 20.8 ± 1.0 1.1 ± 0.23 13.6 ± 0.91 1.0 ± 0.05
CS
Верх 2.7 ± 0.02 8.0 ± 0.01 0.2 ± 0.01 92.1 ± 1.3 1.2 ± 0.00 14.9 ± 0.1 0.6 ± 0.05 13.5 ± 0.10 1.0 ± 0.03
Середина 3.3 ± 0.02 8.0 ± 0.00 0.2 ± 0.00 93.1 ± 0.2 1.7 ± 0.00 17.3 ± 0.1 0.8 ± 0.02 16.5 ± 0.12 0.9 ± 0.01
Низ 3.5 ± 0.01 8.0 ± 0.01 0.3 ± 0.01 97.4 ± 1.7 2.1 ± 0.02 19.6 ± 0.9 1.0 ± 0.01 17.5 ± 0.49 0.9 ± 0.02
Среднее 3.2 ± 0.09 8.0 ± 0.02 0.2 ± 0.01 94.2 ± 2.2 1.7 ± 0.31 17.3 ± 1.2 0.8 ± 0.09 15.8 ± 1.19 0.9 ± 0.06
CV
Верх 2.4 ± 0.01 7.9 ± 0.01 0.2 ± 0.01 88.9 ± 1.2 1.7 ± 0.07 16.6 ± 0.1 0.5 ± 0.01 12.0 ± 0.28 0.9 ± 0.01
Середина 3.1 ± 0.03 8.1 ± 0.01 0.2 ± 0.00 89.5 ± 0.3 2.1 ± 0.01 14.9 ± 0.1 0.5 ± 0.01 15.5 ± 0.41 0.8 ± 0.01
Низ 3.1 ± 0.03 8.0 ± 0.01 0.2 ± 0.01 93.1 ± 1.7 2.2 ± 0.01 15.8 ± 0.1 0.5 ± 0.04 15.5 ± 0.53 0.8 ± 0.02
Среднее 2.9 ± 0.14 8.0 ± 0.03 0.2 ± 0.01 90.5 ± 1.2 2.0 ± 0.19 15.7 ± 0.6 0.5 ± 0.03 14.3 ± 1.07 0.8 ± 0.03
Рис. 2.

Гранулометрический состав почв.

Повышенный поверхностный сток на пашне обусловлен, прежде всего, ее водопроницаемостью, которая была в 1.5 раза ниже по сравнению с No-till (рис. 3). Например, в южной части Бразилии (регион Серрадо) и на юге африканской Сахары длительное использование No-till также способствовало улучшению впитывания воды почвой [46, 48], тогда как в странах северо-западной Европы эта технология напротив, приводила к снижению инфильтрации [47]. Исследования [6, 8] показали, что на пашне водопроницаемость лучше, чем на необработанной почве только первые часы, затем наступает предел водовместимости пахотного слоя и резкое снижение впитываемости. Это связано с тем, что на пашне почвенные агрегаты легко разрушаются водой и происходит закупоривание макропор. В полевых условиях дополнительное снижение водопроницаемости также может быть вызвано наличием плужной подошвы, которая выступает в качестве водоупора.

Рис. 3.

Водопроницаемость почв (средние значения по склону).

По мнению Лебедевой с соавт. [9], равновесие между процессами разрушения и образования структуры в почвах устанавливается через 20 лет после начала их обработки или даже раньше. К настоящему времени структура почвы при всех видах обработки оценивается как отличное агрегатное состояние, при этом в среднем по склону коэффициент структурности и сумма агрономически ценных агрегатов несколько увеличивались в ряду NT–CS–CV (табл. 2). Сходная закономерность наблюдалась и для черноземов обыкновенных и выщелоченных Центрально-Черноземного района России в условиях аналогичных обработок [13]. Несмотря на повышенное содержание глыбистой фракции при нулевой обработке структурные агрегаты в целом оказались более водоустойчивыми (рис. 4) и их устойчивость оценивалась как хорошая, тогда как при минимальной она была удовлетворительной, а традиционной вспашке – неудовлетворительной. Увеличение доли водоустойчивых агрегатов и снижение эродируемости почв также было отмечено и для сероземов (Calcaric Cambisol) в условиях продолжительного использования (16 лет) No-till в центральной части Китая (Лёссовое плато) [21]. Водоустойчивость в пределах исследуемого склона, как и содержание ила и пыли, последовательно возрастали к нижней части. Рядом авторов показано существенное увеличение водоустойчивых агрегатов с увеличением содержания физической глины [17, 54] и органического вещества [18, 26, 46] в почве. В наших исследованиях содержание водоустойчивых агрегатов (y) в большей степени коррелировало с количеством органического вещества (х) y = 16.46x – 26.66, p < 0.001, r = 0.91, чем с илом (z) y = 0.16z – 0.18, p < 0.1, r = 0.59.

Таблица 2.  

Структурно-агрегатный состав (%) 0–5 см слоя почвы в зависимости от положения на склоне и вида обработки, M ± SEM

Часть склона Фракция, мм Kстр Σ (0.25–10.0 мм)
>10 10–8 8–4 4–2 2–1 1–0.5 0.5–0.25 <0.25
NT
Верх 15.8 ± 1.9 6.4 ± 0.5 17.6 ± 1.2 18.7 ± 0.2 18.1 ± 0.7 13.8 ± 0.4 6.5 ± 0.4 3.2 ± 0.2 4.3 ± 0.5 81.0 ± 1.7
Середина 26.2 ± 2.2 14.1 ± 1.7 22.5 ± 0.3 20.0 ± 1.4 9.5 ± 1.5 4.6 ± 0.6 1.8 ± 0.2 1.2 ± 0.1 2.6 ± 0.3 72.6 ± 2.1
Низ 28.2 ± 3.6 13.4 ± 0.9 23.4 ± 1.7 18.1 ± 1.2 8.7 ± 0.7 5.0 ± 0.3 2.0 ± 0.2 1.2 ± 0.8 2.4 ± 0.4 70.6 ± 3.5
Среднее 23.4 ± 4.9 11.3 ± 3.1 21.2 ± 2.3 19.0 ± 1.0 12.1 ± 3.7 7.8 ± 3.7 3.4 ± 1.9 1.9 ± 1.1 3.1 ± 0.8 74.7 ± 4.2
CS
Верх 10.2 ± 3.1 2.2 ± 0.7 16.5 ± 1.6 20.8 ± 2.9 19.8 ± 1.3 17.7 ± 3.4 8.8 ± 2.3 3.8 ± 1.1 6.1 ± 1.4 86.0 ± 2.7
Середина 31.6 ± 1.4 7.2 ± 0.9 18.9 ± 1.4 15.9 ± 0.5 12.8 ± 1.0 8.7 ± 0.3 3.5 ± 0.2 1.5 ± 0.1 2.0 ± 0.1 66.9 ± 1.3
Низ 17.4 ± 1.2 6.9 ± 0.1 23.5 ± 1.5 20.5 ± 2.2 15.2 ± 2.5 10.7 ± 0.1 4.1 ± 0.2 1.7 ± 0.1 4.2 ± 0.3 80.9 ± 1.2
Среднее 20.5 ± 7.4 5.5 ± 2.0 21.0 ± 2.8 20.9 ± 3.2 14.8 ± 3.1 11.1 ± 3.4 4.5 ± 2.1 1.6 ± 1.0 4.1 ± 1.6 77.9 ± 6.8
CV
Верх 7.7 ± 1.0 2.7 ± 0.8 18.7 ± 0.9 21.5 ± 2.1 25.7 ± 2.5 15.5 ± 0.6 5.9 ± 0.3 2.3 ± 0.1 9.0 ± 0.9 90.0 ± 0.9
Середина 11.4 ± 2.1 4.1 ± 0.2 13.9 ± 1.9 17.2 ± 1.8 22.3 ± 0.8 20.2 ± 1.6 7.6 ± 1.5 3.4 ± 0.8 5.8 ± 0.8 85.2 ± 1.8
Низ 10.5 ± 0.7 2.6 ± 0.6 15.7 ± 1.6 16.7 ± 0.9 23.6 ± 0.9 20.0 ± 1.2 8.0 ± 0.6 3.1 ± 0.4 6.4 ± 0.3 86.5 ± 0.6
Среднее 11.9 ± 1.8 3.7 ± 0.9 15.9 ± 2.3 19.6 ± 2.3 22.1 ± 2.0 17.2 ± 2.4 6.9 ± 1.2 2.7 ± 0.6 7.1 ± 1.3 87.2 ± 1.8

Примечание. Kстр – коэффициент структурности; Σ (0.25–10.0 мм) – сумма агрономически ценных агрегатов.

Рис. 4.

Водоустойчивость почвенных агрегатов в зависимости от вида обработки и элемента рельефа.

Поскольку интенсивность эрозионных процессов на склоне различалась в зависимости от вида обработки, это отразилось на агрохимических свойствах почвы. В целом почва всех вариантов характеризовалась низким содержанием органического вещества, низкой и очень низкой обогащенностью его азотом. В почве пашни в среднем по склону было меньше питательных элементов, чем при почвосберегающих системах земледелия. Так, органического вещества было на 10–20% меньше, а фосфора на ~5%. Вместе c водно-эрозионными потоками при классической обработке немного сильнее вымывался и азот. Различия в содержании Сорг, фосфора и азота в почве при минимальной и нулевой обработке были незначительны. Содержание CaCO3 и реакция среды почв по всем вариантам обработки существенно не различались. Концентрация растворимых гуминовых и мелкодисперсных веществ (SAK) в почвенной суспензии тесно связана с Сорг (r = 0.76, p < 0.05), и при No-till она была в 2 раза выше, чем при вспашке, и на треть – минимальной. Удельная электропроводность почвы при нулевой обработке была на 17% выше, чем при минимальной и на 22% – классической. Было обнаружено, что она также имеет высокую силу связи с Сорг (r = 0.75, p < 0.05). Обычно удельная электропроводность зависит от многих факторов: состава и структуры почвы, плотности, влажности, температуры, наличия примесей: солей, кислот, щелочей [12]. Способность почвы проводить электрический ток при всех обработках, как и отмеченные выше свойства почв (содержание тонких фракций, водоустойчивость агрегатов, Сорг и SAK), увеличивалась вниз по склону. Аналогичная тенденция распределения была выявлена и по содержанию общего фосфора и карбонатов. Это свидетельствует о продолжении передвижения почвенно-эрозионного материала по склону, но интенсивность этих процессов снижается от классической обработки к минимальной и нулевой.

Интересно отметить, что ранее [31] на исследуемом склоне потери с пашни азота, фосфора и органического углерода составляли 24.0, 14.3 и 180.3 кг/га, а при минимальной – 9.4, 3.4, 53.2 кг/га и нулевой – 5.1, 1.9, 29.0 соответственно. По всей видимости, со временем смыв почвы на склоне снижался, а противоэрозионный эффект почвосберегающих обработок возрастал. Согласно расчетам по эрозионным моделям [44], темпы эрозии почв, как при традиционной системе земледелия, так и с применением почвосберегающих технологий в условиях изменения климата будут снижаться, и это в первую очередь связано с уменьшением эрозионного индекса дождя и вариативностью ливней.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Продолжительное (25 лет) ведение различных систем земледелия на крутом склоне повлияло на комплекс свойств и развитие эрозии по-разному. По сравнению с почвосберегающими технологиями на пашне произошли существенные изменения в водно-физических и агрохимических свойствах: в почве склона увеличилось содержание песка в гранулометрическом составе, а в структурно-агрегатном – доли агрегатов размером 1–2 мм, снизились влагозапасы [31], водоустойчивость и водопроницаемость почв; содержание Сорг, питательных элементов (N, P) и соотношение C/N уменьшилось на 5–20%, удельная электропроводность снизилась на 25%, а SAK – в 2 раза. Эти изменения связаны как с особенностями технологии обработки почвы (механическое воздействие орудий техники), а также с эрозией. На всех вариантах обработки было обнаружено увеличение вышеперечисленных показателей вниз по склону в соответствии с эрозионным транспортом мелкодисперсных фракций почвы. В отношении сохранения питательных элементов и противоэрозионной устойчивости минимальная обработка была несколько хуже, чем No-till, но значительно лучше пашни. Таким образом, при возделывании сельскохозяйственных культур на эрозионно-опасных склонах в Нижней Австрии рекомендуется использовать прямой посев, а при технологической необходимости – минимальную. No-till по сравнению с классической вспашкой более эффективна и имеет ряд преимуществ: сохраняется плодородие почвы, снижается эрозия и несколько повышается урожайность [51], при этом происходит снижение трудозатрат, количества используемых орудий и техники, их воздействий на почву (проходов), экономия топлива.

Список литературы

  1. Власенко А.Н., Власенко Н.Г., Коротких Н.А. Проблемы и перспективы разработки и освоения технологии No-till на черноземах лесостепи западной Cибири // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 9. С. 16–19.

  2. Габбасова И.М., Сулейманов Р.Р., Гарипов Т.Т., Комиссаров М.А., Сидорова Л.В., Галимзянова Н.Ф., Liebelt P., Абакумов Е.В., Гималетдинова Г.А., Простякова З.Г. Использование местных удобрений, почвенного гриба Trichoderma koningii oudem и No-till обработки для улучшения агрочернозема в Южном Предуралье // Сельскохозяйственная биология. 2018. Т. 53. № 5. С. 1004–1012. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2018.5.1004rus

  3. Габбасова И.М., Сулейманов Р.Р., Хабиров И.К., Комиссаров М.А., Гарипов Т.Т., Сидорова Л.В., Асылбаев И.Г., Рафиков Б.В., Яубасаров Р.Б. Оценка состояния агрочерноземов Зауральской степи в условиях использования системы обработки почвы No-till // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014. № 6. С. 32–36. https://doi.org/10.3103/S1068367415010061

  4. Габбасова И.М., Сулейманов Р.Р., Хабиров И.К., Комиссаров М.А., Фрюауф М., Либельт П., Гарипов Т.Т., Сидорова Л.В., Хазиев Ф.Х. Изменение эродированных почв во времени в зависимости от их сельскохозяйственного использования в Южном Предуралье // Почвоведение. 2016. № 10. С. 1277–1283. https://doi.org/10.7868/S0032180X16100075

  5. Завалин А.А., Дридигер В.К., Белобров В.П., Юдин С.А. Азот в черноземах при традиционной технологии обработки и прямом посеве (обзор) // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1506–1516. https://doi.org/10.1134/S0032180X18120146

  6. Комиссаров М.А., Габбасова И.М. Эрозия агрочерноземов при орошении дождеванием и моделировании осадков в Южной лесостепи Башкирского Предуралья // Почвоведение. 2017. № 2. С. 264–272. https://doi.org/10.7868/S0032180X17020071

  7. Комиссаров М.А., Габбасова И.М. Эрозия почв при снеготаянии на пологих склонах в Южном Предуралье // Почвоведение. 2014. № 6. С. 734–743. https://doi.org/10.7868/S0032180X14060057

  8. Комиссаров М.А., Огура Ш. Эффективность отвальной вспашки при дезактивации и реабилитации радиационно-загрязненных пастбищ Северной Японии // Почвоведение. 2018. № 8. С. 1014–1021. https://doi.org/10.1134/S0032180X18080051

  9. Ларионов Г.А., Добровольская Н.Г., Кирюхина З.П., Краснов С.Ф., Литвин Л.Ф., Горобец А.В., Судницын И.И. Влияние плотности почвы, сопротивления разрыву и инфильтрации воды на скорость разрушения межагрегатных связей // Почвоведение. 2017. № 3. С. 354–359. https://doi.org/10.7868/S0032180X17010099

  10. Лебедева И.И., Чевердин Ю.И., Титова Т.В., Гребенников А.М., Маркина Л.Г. Структурное состояние миграционно-мицелярных (типичных) агрочерноземов каменной степи в условиях разновозрастной пашни // Почвоведение. 2017. № 2. С. 227–238. https://doi.org/10.7868/S0032180X17020095

  11. Лицуков С.Д., Титовская А.И., Акинчин А.В., Сегидин А.Н. Микробиологическая активность почвы при различных системах земледелия // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. № 8. С. 57–60.

  12. Поздняков А.И., Елисеев П.И., Поздняков Л.А. Электрофизический подход к оценке некоторых элементов окультуренности и плодородия легких почв гумидной зоны // Почвоведение. 2015. № 7. С. 832–842. https://doi.org/10.7868/S0032180X15050068

  13. Трофимова Т.А., Коржов С.И., Гулевский В.А., Образцов В.Н. Оценка степени физической деградации и пригодности черноземов к минимизации основной обработки почвы // Почвоведение. 2018. № 9. С. 1125–1131. https://doi.org/10.1134/S0032180X18090125

  14. Чекаев Н.П., Власова Т.А., Кочмина Е.О. Изменение агрофизических показателей чернозема выщелоченного и урожайности яровой пшеницы в условиях внедрения технологии No-till // Нива Поволжья. 2015. № 2(35). С. 74–79.

  15. Adekalu K.O., Okunade D.A., Osunbitan J.A. Compaction and mulching effects on soil loss and runoff from two southwestern Nigeria agricultural soils // Geoderma. 2006. V. 137. P. 226–230. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2006.08.012

  16. Applied Soil Physics, LV-Nr. 815306; Physical and selected chemical methods of soil analysis, LV-Nr. 815313. https://manualzz.com/doc/4710797/lv-nr.-815306-applied-soil-physics-lv

  17. Attou F., Bruand A., Le Bissonnais Y. Effect of clay content and silt-clay fabric on stability of artificial aggregates // Eur. J. Soil Sci. 1998. V. 49. P. 569–577. https://doi.org/10.1046/j.1365-2389.1998.4940569.x

  18. Belaid H, Habaieb H. Soil aggregate stability in a Tunisian semi-arid environment with reference to fractal analysis // J. Soil Sci. Environ. Managem. 2015. V. 6. P. 16–23. https://doi.org/10.5897/JSSEM2012.0360

  19. Edwards L., Burney J.R., Richter G., MacRae A.H. Evaluation of compost and straw mulching on soil-loss characteristics in erosion plots of potatoes in Prince Edward Island, Canada // Agriculture, Ecosystems Environment. 2000. V. 81. P. 217–222. https://doi.org/10.1016/S0167-8809(00)00162-6

  20. Fernandez R., Frasier I., Noellemeyer E., Quiroga A. Soil quality and productivity under zero tillage and grazing on Mollisols in Argentina – A long-term study // Geoderma Regional. 2017. V. 11. P. 44–52. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2017.09.002

  21. Gao L., Wang B., Li S., Wu H., Wu X., Liang G., Gong D., Zhang X., Cai D., Degre A. Soil wet aggregate distribution and pore size distribution under different tillage systems after 16 years in the Loess Plateau of China // Catena. 2019. V. 173. P. 38–47. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.09.043

  22. Girardello V.C., Amado T.J.C., Nicoloso R.S., Horbe T.A.N., Ferreira A.O., Tabaldi F.M., Lanzanova M.E. Changes in physical properties of a red Oxisol and of soybean yield under no-tillage affected by chisel plow types // Revista Brasileira de Ciencia do Solo. 2011. V. 35. P. 2115–2126. https://doi.org/10.1590/S0100-06832011000600026

  23. Gozubuyuk Z., Sahin U., Ozturk I., Celik A., Adiguzel M.C. Tillage effects on certain physical and hydraulic properties of a loamy soil under a crop rotation in a semi-arid region with a cool climate // Catena. 2014. V. 118. P. 195–205. https://doi.org/10.1016/j.catena.2014.01.006

  24. Himmelbauer M.L., Sobotik M., Loiskandl W. No-tillage farming, soil fertility and maize root growth // Archives of Agronomy and Soil Science. 2012. V. 58 (Suppl. 11). P. 151–157. https://doi.org/10.1080/03650340.2012.695867

  25. Hosl R., Strauss P. Conservation tillage practices in the alpine forelands of Austria-Are they effective? // Catena. 2016. V. 137. P. 44–51. https://doi.org/10.1016/j.catena.2015.08.009

  26. Jensen J.L., Schjonning P., Watts C.W., Christensen B.T., Peltre C., Munkholm L.J. Relating soil C and organic matter fractions to soil structural stability // Geoderma. 2019. V. 337. P. 834–843. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.10.034

  27. Jordan A., Zavala L.M., Gil J. Effects of mulching on soil physical properties and runoff under semi-arid conditions in southern Spain // Catena. 2010. V. 81. P. 77–85. https://doi.org/10.1016/j.catena.2010.01.007

  28. Kahlon M.S., Lal R., Varughese M.A. Twenty-two years of tillage and mulching impacts on soil physical characteristics and carbon sequestration in Central Ohio // Soil Tillage Res. 2013. V. 126. P. 151–158. https://doi.org/10.1016/j.still.2012.08.001

  29. Kandeler E., Murer E. Aggregate stability and soil processes in a soil with different cultivation // Geoderma. 1993. V. 56. P. 503–513. https://doi.org/10.1016/0016-7061(93)90130-D

  30. Kimberlin L.W., Hidlebaugh A.L., Grunewald A.R. The potential wind erosion problem in the United States // Transactions Am. Soc. Agricul. Eng. 1977. V. 20. P. 873–879.

  31. Klik A. Einfluss unterschiedlicher bodenbearbeitung auf oberflachenabfluss, bodenabtrag sowie auf nahrstoff- und pestizidaustrage // Osterreichische Wasser- und Abfallwirtschaft. 2003. V. 55. P. 89–96.

  32. Klik A., Eitzinger J. Impact of climate change on soil erosion and the efficiency of soil conservation practices in Austria // J. Agricul. Sci. 2010. V. 148. P. 529–541. https://doi.org/10.1017/S0021859610000158

  33. Klik A., Strohmeier S.M. Reducing soil erosion by using sustainable soil management systems // Wasserwirtschaft. 2011. V. 101. №. 9. P. 20–24.

  34. Kuhling I., Redozubov D., Broll G., Trautz D. Impact of tillage, seeding rate and seeding depth on soil moisture and dryland spring wheat yield in Western Siberia // Soil Tillage Res. 2017. V. 170. P. 43–52. https://doi.org/10.1016/j.still.2017.02.009

  35. Lenka N.K., Lal R. Soil aggregation and greenhouse gas flux after 15 years of wheat straw and fertilizer management in a no-till system // Soil Tillage Res. 2013. V. 126. P. 78–89. https://doi.org/10.1016/j.still.2012.08.011

  36. Liebelt P., Fruhauf M., Suleymanov R., Komissarov M., Yumaguzhina D., Galimova R. Causes, consequences and opportunities of the post-Soviet land use changes in the forest-steppe zone of Bashkortostan // GEOÖKO. Goettingen, 2015. V. XXXVI. P. 77–111.

  37. Malhi S.S., Legere A., Vanasse A., Parent G. Effects of long-term tillage, terminating no-till and cropping system on organic C and N, and available nutrients in a Gleysolic soil in Quebec, Canada // J. Agricult. Sci. 2018. V. 156. P. 472–480. https://doi.org/10.1017/S0021859618000448

  38. Morrison M.J., Cober E.R., Gregorich E.G., Voldeng H.D., Ma B., Topp G.C. Tillage and crop rotation effects on the yield of corn, soybean, and wheat in eastern Canada // Can. J. Plant Sci. 2018. V. 98. № 1. P. 183–191. https://doi.org/10.1139/cjps-2016-0407

  39. Mulumba L.N., Lal R. Mulching effects on selected soil physical properties // Soil Tillage Res. 2008. V. 98. P. 106–111. https://doi.org/10.1016/j.still.2007.10.011

  40. Myers J.L., Wagger M.G. Runoff and sediment loss from three tillage systems under simulated rainfall // Soil Tillage Res. 1996. V. 39. P. 115–129. https://doi.org/10.1016/S0167-1987(96)01041-0

  41. Neugschwandtner R.W., Kaul H.P., Liebhard P., Wagentristl H. Winter wheat yields in a long-term tillage experiment under Pannonian climate conditions // Plant, Soil Environ. 2015. V. 61. P. 145–150. https://doi.org/10.17221/820/2014-PSE

  42. Neugschwandtner R.W., Liebhard P., Kaul H.P., Wagentristl H. Soil chemical properties as affected by tillage and crop rotation in a long-term field experiment // Plant, Soil and Environ. 2014. V. 6. P. 57–62. https://doi.org/10.17221/879/2013-PSE

  43. Rosner J., Zwatz E., Klik A., Gyuricza C. Conservation tillage systems–soil–nutrient–and herbicide loss in lower Austria and the mycotoxin problem // 15th International Congress of ISCO. Geographical Research Institute, Hungary, 2008.

  44. Scholz G., Quinton J.N., Strauss P. Soil erosion from sugar beet in Central Europe in response to climate change induced seasonal precipitation variations. Catena. 2008. V. 72. P. 91–105. https://doi.org/10.1016/j.catena.2007.04.005

  45. Silva F.A.M., Naudin K., Corbeels M., Scopel E., Affholder F. Impact of conservation agriculture on the agronomic and environmental performances of maize cropping under contrasting climatic conditions of the Brazilian Cerrado // Field Crops Res. 2019. V. 230. P. 72–83. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2018.10.009

  46. Sithole N.J., Magwaza L.S., Thibaud G.R. Long-term impact of no-till conservation agriculture and N-fertilizer on soil aggregate stability, infiltration and distribution of C in different size fractions // Soil Tillage Res. 2019. V. 190. P. 147–156. https://doi.org/10.1016/j.still.2019.03.004

  47. Skaalsveen K., Ingram J., Clarke L.E. The effect of no-till farming on the soil functions of water purification and retention in north-western Europe: A literature review // Soil Tillage Res. 2019. V. 189. P. 98–109. https://doi.org/10.1016/j.still.2019.01.004

  48. Souza L.H.C., Matos E.D.S., Magalhaes C.A.D.S., de la Torre E.R., Lamas F.M., Lal R. Soil carbon and nitrogen stocks and physical properties under no-till and conventional tillage cotton-based systems in the Brazilian Cerrado // Land Degradation Development. 2018. V. 29. №. 10. P. 3405–3412. https://doi.org/10.1002/ldr.3105

  49. Stalzer W. Rahmenbedingungen fur eine gewasservertragliche Landbewirtschaftung. In: Bundesamt für Wasserwirtschaft (Hrsg.): Gewasservertragliche Landbewirtschaftung. Konsequenzen fur die Land-, Forst- und Wasserwirtschaft. Schriftenreihe des Bundesamtes fur Wasserwirtschaft. Bd. 1. 1995. P. 1–24.

  50. Strauss P., Klaghofer E. Austria. In Soil erosion in Europe. Chichester: Wiley, 2006. P. 205–212.

  51. Strohmeier S., Laaha G., Holzmann H., Klik A. Magnitude and occurrence probability of soil loss: a risk analytical approach for the plot scale for two sites in Lower Austria // Land Degradation Development. 2016. V. 27. P. 43–51. https://doi.org/10.1002/ldr.2354

  52. Strudley M.W., Green T.R., Ascough J.C. Tillage effects on soil hydraulic properties in space and time: state of the science // Soil Tillage Res. 2008. V. 99. P. 4–48. https://doi.org/10.1016/j.still.2008.01.007

  53. Summer W., Klaghofer E., Zhang W. (Eds.). Modelling soil erosion, sediment transport and closely related hydrological processes. International Association of Hydrological Sciences (IAHS) Publications. Wallingford, 1998. V. 249. 453 p.

  54. Vaezi A., Eslami S., Keesstra S. Interrill erodibility in relation to aggregate size class in a semi-arid soil under simulated rainfalls // Catena. 2018. V. 167. P. 385–398. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.05.003

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Почвоведение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал