Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Лесные насаждения – экологический каркас агроландшафтов, что является одним из ведущих положений концепции защитного лесоразведения [1]. Системы лесных полос благоприятно воздействуют на микроклиматические показатели прилегающих территорий, увеличивая влажность воздуха и снижая дефицит водного баланса с усилением влияния в засушливые годы [1, 2]. Результат воздействия защитных насаждений – повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий. Урожайность сельскохозяйственных культур севооборотов увеличивается под защитой лесных полос в зависимости от увлажнения вегетационного периода на 10–50 %, причем с большим превышением – в сухие годы [2, 3]. Травы пастбищных угодий на склонах крутизной 5 ° также имеют тенденцию к увеличению под влиянием лесных полос, кустарниковых кулис и мульчированного щелевания на 15–65 % [3, 4]. Наибольший эффект дает совместное воздействие на продуктивность угодий защитных лесных насаждений и удобрений. В среднесухие 2018 и 2019 гг. удобрения вкупе с насаждениями повысили продуктивность трав эродированных пастбищ до 73 % [4]. Наряду с лесными полосами повышению урожайности культур севооборотов способствуют минеральные удобрения [5]. Например, системы агролесоводства повышают продуктивность пустынных и полупустынных ландшафтов в северной части Китайской Народной Республики, включая территории пустыни Гоби [6].

Цель исследования: повышение продуктивности эродированных пастбищ при использовании защитных лесных насаждений и минеральных удобрений.

Материалы и методы исследования

Исследования в полевых условиях проводились на объекте, созданном в степи Приволжской возвышенности в 1983 г. (рис. 1). Наблюдения проводились по трехфакторной схеме, в них учитывались доза удобрений, вид защитных лесных насаждений и расстояние от лесной полосы. Лесная полоса имела ширину 15 м, была ажурной конструкции с валом-канавой в нижней опушке. Главная порода – береза повислая (Betula pendula), сопутствующая – вяз приземистый (Ulmus pumila), кустарник в верхней опушке – смородина золотистая (Ribes aureum). Противоэрозионный объект включает также три двухрядные кустарниковые кулисы через 50 м из непоедаемого кустарника – бузины красной (Sambucus racemosa). С целью омоложения кустарник дважды «сажался на пень». Из минеральных удобрений испытывались азот и фосфор, калий не вносился из-за его высокого содержания в почве [3, 4].

Опыты проводились в соответствии с методиками ВНИАЛМИ [7] и Б.А. Доспехова [8]. Для дисперсионного и регрессионно-корреляционного анализа использовали типовую компьютерную программу Statistica с построением поверхностей откликов.

Результаты исследования и их обсуждение

Экспериментальные данные, приведенные в табл. 1, использованы для построения множественной регрессии, учитывающей воздействие на продуктивность расстояния Н от лесной полосы (ЛП), дозы удобрений U, степени защищенности угодий защитными насаждениями Вл, а также степень их взаимного влияния:

Y = а0 + а1H + а2U + а3Bл + а4НU +

+ а5HBл + а6UBл + а7HUBл, (1)

К = а0 + а1H + а2U + а3Bл + а4НU +

+ а5HBл + а6UBл + а7HUBл, (2)

где Y – продуктивность трав пастбища, т/га; К – коэффициент водопотребления трав, м3/т; H – расстояние от лесной полосы (ЛП), измеряемое в единицах защитной высоты ЛП (Н = 7м); U – доза удобрений, кг/га; Bл – степень защищенности угодий защитными насаждениями (Bл = 0,1–0,8); а0 – а7 – коэффициенты множественной регрессии.

Поверхности откликов для предложенных регрессионных моделей (1, 2) представляют собой сложные многомерные многообразия. Соответствующие поверхности на плоскости изобразить невозможно. Поэтому для отображения их основных особенностей построены отдельные трехмерные сечения (рис. 2, 3, 4).

Анализ показал, что наибольшее влияние на водопотребление и продуктивность трав Y в рассматриваемых условиях оказывают доза удобрений U и степень защищенности угодий защитными насаждениями Bл (рис. 2, 3). На это указывают уменьшение коэффициента детерминации и значительное увеличение среднего абсолютного отклонения и средней абсолютной ошибки в процентах при исключении соответствующего фактора из модели данных. Третьим по значимости фактором является расстояние от лесной полосы Н.

Более детальное исследование позволило установить, что из факторов второго порядка наибольшее влияние на продуктивность Y оказывает произведение BлU, которое характеризует взаимное влияние степени защищенности угодий защитными насаждениями Bл и удобрений U. Влияние произведения U*Bл*Н, т.е. фактора третьего порядка малости по отношению к параметрам U, Bл, Н, оказывается на два порядка меньше, чем факторов второго порядка малости, и им можно пренебречь.

Следовательно, для практических применений целесообразно использовать более простую математическую модель:

Y = а0 + а1 U + а2 Bл + а3 BлU, (3)

К = а0 + а1 U + а2 Bл + а3 BлU, (4)

которая с 95 %-ной надежностью описывает влияние защитных лесных насаждений и удобрений на продуктивность пастбищ в степи Приволжской возвышенности.

Заключение

В среднесухие годы важная роль в повышении продуктивности трав пастбищ принадлежит защитным лесным насаждениям по сравнению с применяемыми минеральными удобрениями. В среднем влияние защитных насаждений на прибавку продуктивности трав составляет 38,8 %, удобрений – 5,6 %. Увеличение водопотребления и продуктивности пастбищных угодий на 83–97 % связано с лесомелиоративными противоэрозионными приемами и дозой туков. На пастбищных склонах 5 ° рекомендуются размещение лесных полос через 300 м с кустарниковыми кулисами через 50 м и внесение минеральных удобрений (азота и фосфора дозой по 60 кг/га).