Агроэкологическая эффективность использования земель рисовых мелиоративных агроландшафтов на основании оценки агроресурсного потенциала территории

Введение

Переход на агроландшафтное землеустройство вызван реальной необходимостью повышения экономической эффективности и экологической безопасности землепользования с максимально возможным сохранением природных механизмов саморегулирования, устойчивых к воздействию неблагоприятных факторов природной и техногенной среды. Главной целью такой организации производства является устойчивое воспроизводство земельных ресурсов и в целом природной среды в технологическом цикле получения необходимого количества и качества продукции, то есть рациональное, экологически сбалансированное использование каждого земельного участка под определенный вид угодий, систему севооборотов и культур с учетом ландшафтообразующих и ресурсовоспроизводящих факторов [7].

Эффективность этого процесса напрямую зависит от результатов работы по агроэкологической оценке земель — от регионального уровня до отдельного земельного участка. Агроэкологическое районирование сельскохозяйственных угодий по существу — это их оценка по отношению к условиям произрастания тех или иных культур и выявление параметров наилучшего функционирования системы «почва-климат-растение».

Земли рисовых оросительных систем (РОС) неоднородны по своим природным свойствам, что определяет в значительной мере и их агроэкологическую неоднозначность. Комплексный учет факторов этой разнородности позволяет выделить земли, различающиеся по степени благоприятности в отношении использования под посевы риса и промежуточных культур.

Материалы и методы

Производственная апробация разработок по агроэкологической оценке земель была проведена в рисоводческом хозяйстве ООО ЗК «Полтавская» Краснодарского края на площади 436 га. В ходе выполнения агроэкологической оценки и группировки земель РОС для культур рисовых севооборотов рассматривались агроклиматические и почвенно-мелиоративные условия [1]. Почвенный покров сельхозугодий хозяйства представлен луговыми, аллювиальными луговыми и лугово-болотными почвами преимущественно тяжелого гранулометрического состава.

Было проведено обследование почв РОС хозяйства. Точки отбора проб определяли с учетом структуры почвенного покрова и производственного деления территории в соответствии с методикой почвенных мониторинговых исследований. Образцы отбирались послойно в каждом двадцатисантиметровом слое до глубины 1 м. В них были определены агроэкологически значимые почвенные показатели по общепринятым методикам: содержание гумуса по Тюрину [8]; групповой состав гумуса по Кононовой и Бельчиковой [8]; гранулометрический состав по Качинскому [2]; анализ водной вытяжки [4]; состав поглощенных оснований по Шолленбергеру [4].

Также были собраны данные по погодным условиям за 2009—2012 г.г. Были проанализированы температура и относительная влажность воздуха, количество осадков, скорость ветра.

Агроэкологическая оценка земель хозяйства проводилась с использованием методических разработок, выполненных во ВНИИ риса для культур рисовых севооборотов [1, 9]. Они были выполнены с использованием базовых теоретических разработок [6], а также на основании анализа экспериментальных, фондовых и литературных данных. В результате чего установлены оптимальные условия произрастания культур рисовых севооборотов, обеспечивающие наиболее полную реализацию продукционного потенциала растений, и отвечающие им параметры почвенных показателей; определены коэффициенты (К), количественно отражающие влияние лимитирующих факторов на урожайность возделываемых культур. Оптимальным условиям отвечает К=1 [7].

Данные по урожайности культур на обследованной площади были получены экспериментально и из агроотчето в хозяйства. Проведена математическая обработка экспериментальных данных с использованием компьютерной программы SPSS 13.0 for Windows [5].

Результаты и обсуждение

Обследованные почвы характеризуются неоднородностью условий. Их свойства по степени благоприятствования для произрастания культур рисовых севооборотов варьируют в широких пределах — от оптимальных до неудовлетворительных. В качестве лимитирующих факторов проявляются следующие почвенные характеристики: содержание гумуса, гранулометрический состав, засоление, осолонцевание.

Почвы РОС ООО ЗК «Полтавская» характеризуются на большей части обследованной площади преимущественно тяжелым гранулометрическим составом — от тяжелосуглинистого до среднеглинистого (таблица 1).

Таблица 1 — Характеристика почв на изучаемой территории

Обследованные почвы в соответствии с принятой классификацией, относятся к незасоленным — плотный остаток составил 0,01—0,11 %. Такое содержание солей не оказывает влияния нарост и развитие растений риса и сои (К=1,0). Однако встречаются слабосолончаковые и сильносолончаковые почвенные разности с содержанием водорастворимых солей от 0,16 до 1,14 %, на этих почвах возможно снижение урожайности риса и сои (К=0,7—0,8).

На обследованной территории оптимальные условия для выращивания риса определены на площади 194,08 га, для озимой пшеницы — 181,95 га, подсолнечника — 121,30 га, кукурузы — 121,30 га, сои — 169,82 га, люцерны — 388,16 га. На остальной территории наличие лимитирующих почвенных факторов для разных культур рисового севооборота может сопровождаться снижением их урожайности на 10—30 %.

Оценка соответствия фактического и рассчитанного по апробируемым методикам уровня агроэкологического качества земель была выполнена для риса и сои — основных культур, выращиваемых на рисовой оросительной системе в ООО ЗК «Полтавская» в период проведения исследований (2009—2012 г.г.). Возделываемые сорта риса — Лиман, Рапан, Гарант, Флагман — относятся к одной группе спелости, но различаются по требованиям к условиям среды и уровню интенсификации производства. Для них, а также для сои сорта Селекта-301 была рассчитана потенциальная урожайность, соответствующая каждой производственной единице (чеку). Ее величина определялась как произведение максимальной продуктивности сорта на коэффициент, отражающий соответствие почвенно-мелиоративных условий его требованиям. Такая урожайность может быть получена при наиболее полной реализации природно-ресурсного потенциала. При расчете потенциальной урожайности в ситуациях, когда почва осложнена двумя или более лимитирующими факторами, используется коэффициент с наименьшим значением. Значение коэффициентов урожайности на изучаемых участках по учитываемым показателям для сортов риса колебалось от 0,6 до 0,9, для сои — от 0,7 до 0,9 в зависимости от конкретных условий. Результаты анализа статистических данных свидетельствуют, что возделываемые сорта риса отличались по урожайности, как между собой, так и по годам (таблица 3).

Таблица 3 — Расчетная и фактическая урожайность культур с учетом коэффициентов агроэкологической оценки земель

Наибольшая продуктивность за учетный период отмечена у сортов Рапан и Флагман, которая в среднем по годам составила 59,1—86,3 ц/га и 62,4—77,9 ц/га соответственно. Она незначительно отличалась от расчетной, равной у сорта Рапан 66,0—99,0 ц/га, у сорта Флагман 66,0—88,0 ц/га. Для этих сортов определенна тесная корреляционная связь между фактической и потенциально возможной урожайностью. Коэффициент корреляции равнялся 0,809 и 0,712 соответственно. Получение высокой урожайности, близкой к расчетной, было обеспечено, с одной стороны, благоприятными почвенно-мелиоративными условиями, а, с другой, соблюдением технологических приемов, в частности внесением рекомендуемых доз минеральных удобрений (N_92—101 Р_50—60), применением внекорневой подкормки калием (К келик 1,0 кг д.в./га). Площадь полегания посевов риса сортов в годы проведения исследований составляла 5—10 %. Эти данные свидетельствуют о достаточно высоком уровне реализации потенциала сортов и эффективном использовании ими природно-ресурсного потенциала территории.

Урожайность сортов Гарант и Лиман за период наблюдения была существенно ниже расчетной (в 1,5—1,8 раза) и составляла соответственно 65,0—70,0 ц/га и 36,0—48,4 ц/га при потенциально возможной для сорта Гарант 77,0—99,0 ц/га, и сорта Лиман 60,0—90,0 ц/га. Коэффициент корреляции равнялся 0,267 и 0,106 соответственно Это, очевидно, обусловлено тем, что применяемые технологические приемы не в полной мере обеспечивают необходимые условия для реализации биологического потенциала этих сортов. В частности, низкая урожайность по сравнению с расчетной наблюдается у сорта Гарант. Он относится к техногенно-интенсивным сортам, отзывчив на повышенный уровень минерального питания. Доза внесенных удобрений (N_115—120 Р_50—60) была ниже, чем рекомендуемая (N_120—150 Р₉₀) [3]_. Кроме того, эти сорта отличались относительно высокой степенью полегания посевов (30—40 %), которая достигала максимального значения 80—100 % в 2010 году. Последнее в определенной мере было связанно с неблагоприятными погодными условиями — ливневые осадки с порывистым ветром в период налива и созревания зерна. Таким образом, несоблюдение технологического регламента применения минеральных удобрений, а также неблагоприятные погодные условия привели к недобору урожая.

Анализ фактической урожайности сои и сопоставление ее с расчетной позволяет заключить, что применяемые в хозяйстве технологии выращивания этой культуры способствовали наиболее полному использованию природно-ресурсного потенциала территории и реализации продукционных способностей растений. Урожайность сои за изучаемый период составила 14,1—22,1 ц/га при потенциально-возможной 19,2—22,4 ц/га. Исключение представляет 2010 год, когда было получено 14,9—18,1 ц/га зерна сои при потенциальной 19,2—32,0 ц/га. Это связанно с тем, что в этот год отдельные периоды вегетации характеризовались неблагоприятными для роста и развития растения погодными условиями. В частности, в период формирования бобов отмечалась экстремально высокая температура воздуха +26 °С при оптимальной для этой фазы вегетации 18—22 °С [10], а также недостаток почвенной влаги из-за низкого количества осадков. За период июль — первая декада августа (формирование бобов) выпало в сумме 20 мм осадков при средней многолетней 114 мм.

На почвах с оптимальными для культур условиями произрастания целесообразно выращивать техногенно-интенсивные высокоотзывчивые на уровень минерального питания сорта. В этом случае при соблюдении технологии возделывания возможна более полная реализация их биологической продуктивности. На почвах с допустимыми условиями произрастания, где возможно снижение урожайности на 20—30 %, максимальное соответствие фактической и расчетной урожайности наблюдалось для экстенсивных сортов менее требовательных к условиям возделывания.

Выводы

Производственная апробация методических разработок по агроэкологической оценке земель РОС для культур рисовых севооборотов проведена в рисоводческом хозяйстве ООО ЗК «Полтавская» Краснодарского края на площади 436 га. Выполнена оценка агроклиматических и почвенно-мелиоративных условий. Агроклиматические условия региона оцениваются как благоприятные для возделывания риса и культур рисового севооборота. Негативные последствия, которые вызваны экстремальными погодными условиями, могут быть уменьшены путем формирования оптимальной сортовой структуры посевов и корректировкой технологических приемов.

Выполнена оценка и дифференциация земель РОС хозяйства по уровню благоприятности почвенно-мелиоративных условий для возделывания культур рисовых севооборотов. Установлено, что оптимальные для выращивания риса условия представлены на 194,08 га обследованной площади, для озимой пшеницы — на 181,95 га, подсолнечника — на 121,30 га, кукурузы — на 121,30 га, сои — на 169,82 га, люцерны — на 388,16 га.

Для сортов риса Рапан и Флагман, при выращивании которых в хозяйстве были использованы научно обоснованные агротехнологии, установлена тесная корреляционная связь между величинами фактической и расчетной урожайностей на землях разного агроэкологического качества. При выращивании сортов риса Лиман и Гарант не были в полной мере соблюдены технологические требования, что привело к недобору урожая и выразилось в слабой корреляционной связи между фактически полученной и расчетной урожайностью.

Сравнительный анализ полученной и потенциально возможной урожайности сои сорта Селекта 301 также свидетельствует о правильности подхода к оценке агроэкологического качества земель для этой культуры. Однако результаты исследований указывают на необходимость оценки в агроклиматическом блоке не только климатических условий, но предусмотреть возможность возникновения неблагоприятных погодных условий и рассчитать их негативное воздействие на урожайность культур.

Результаты апробации методических разработок по агроэкологической оценке земель для культур рисовых севооборотов позволяют утверждать, что они адекватно отражают взаимодействие компонентов в агроценозе и могут быть использованы на практике в рисоводческих хозяйствах. Применение данного методического подхода дает возможность формирования наиболее рациональной для конкретной производственной единицы структуры севооборота и сортового состава, корректировки технологических приемов, прогнозирования урожайности культур. Это, в конечном итоге, обеспечит повышение эффективности использования земель рисовых оросительных систем.

Литература

1. Авакян К. М., Бочко Т. Ф. Методологические аспекты агроэкологической оптимизации использования природно-ресурсного потенциала рисовых мелиоративных агроландшафтов// Сельскохозяйственная биология, 2006, № 5. — С. 81—87.
2. Агрофизические методы исследования почв. М.: Наука, 1966. 260 с.
3. Адаптивные сортовые комплекса риса для различных агроландшафтных районов Краснодарского края. Методические рекомендации. Краснодар: ИП Тимонова И. В, 2013. — 92 с.
4. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. — 488 с.
5. Дзюба В. А. Многофакторные опыты и методы биометрического анализа экспериментальных данных. Методические рекомендации (дополненные). Краснодар, 2007. — 76 с.
6. Кирюшин В. И. Экологические основы земледелия: Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений М.: Колос, 1996. — 367 с.
7. Методические указания по снижению влияния факторов, лимитирующих агроэкологическое качество земель, на урожайность культур рисовых севооборотов. Отчет о НИР (заключительный) / Всерос. науч.-исслед. ин-т риса; рук. Бочко Т. Ф., исполн.: Авакян К. М. Краснодар, 2009. — 47 с.
8. Практикум по почвоведению / Под ред. И. С. Кауричева. М.: Колос, 1980. — 272 с.
9. Провести агроэкологическую типизацию земель стародельтового и внедельтового агроландшафтов: Отчет о НИР (промежуточный) / Всерос. науч.-исслед. ин-т риса; рук. Бочко Т. Ф., исполн.: Авакян К. М. — Краснодар, 2006. — 54 с.
10. Соя. Биология и технология / Под. ред. В. Ф. Баранова, В. М. Лукомца. Краснодар, 2005. — 433 с.

Literature

1. Avakyan K. M., Bochko T. F. Metodologicheskie aspekty agroe’kologicheskoj optimizacii ispol’zovaniya prirodno-resursnogo potenciala risovyx meliorativnyx agrolandshaftov // Sel’skoxozyajstvennaya biologiya, 2006, № 5. — S. 81—87.
2. Agrofizicheskie metody issledovaniya pochv. M.: Nauka, 1966. — 260 s.
3. Adaptivnye sortovye kompleksa risa dlya razlichnyx agrolandshaftnyx rajonov Krasnodarskogo kraya. Metodicheskie rekomendacii. Krasnodar: IP Timonova I. V, 2013. — 92 s.
4. Arinushkina E. v. Rukovodstvo po ximicheskomu analizu pochv. M.: Izd-vo MGU, 1970. — 488 s.
5. Dzyuba V. A. Mnogofaktornye opyty i metody biometricheskogo analiza e’ksperimental’nyx dannyx. Metodicheskie rekomendacii (dopolnennye). Krasnodar, 2007. — 76 s.
6. Kiryushin V. I. E’kologicheskie osnovy zemledeliya: Uchebniki i uchebnye posobiya dlya studentov vysshixuchebnyx zavedenij M.: Kolos, 1996. — 367 s.
7. Metodicheskie ukazaniya po snizheniyu vliyaniya faktorov, limitiruyushhix agroe’kologicheskoe kachestvo zemel',na urozhajnost' kul’tur risovyx sevooborotov. Otchet o NIR (zaklyuchitel’nyj) / Vseros. nauch.-issled. in-t risa; ruk. Bochko T. F., ispoln: Avakyan K. M. Krasnodar, 2009. — 47 s.
8. Praktikum po pochvovedeniyu / Pod red. I. S. Kauricheva. M.: Kolos, 1980. — 272 s.
9. Provesti agroe’kologicheskuyu tipizaciyu zemel' starodel’tovogo i vnedel’tovogo agrolandshaftov: Otchet o NIR(promezhutochnyj) / Vseros. nauch.-issled. in-t risa; ruk. Bochko T. F., ispoln.: Avakyan K. M. — Krasnodar, 2006. — 54 s.
10. Soya. Biologiya i texnologiya / Pod. red. V. F. Baranova, v. M. Lukomca. Krasnodar, 2005. — 433 s.