Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

На современном этапе развития аграрного сектора экономики России использование эродированных пастбищных угодий требует комплексного подхода освоения, включающего организационно-хозяйственные, лесомелиоративные, агрохимические, гидромелиоративные и другие приемы [1-3]. На сегодня исследования влияния защитных лесных насаждений, удобрений на плодородие почв, продуктивность культур в основном посвящены пахотным землям. К определению эколого-экономической эффективности использования земельных ресурсов предложено не только совместное применение органоминеральных удобрений, но и поиск альтернативных путей обеспечения воспроизводства плодородия почв [4]. Наибольший доход на один рубль расходов при применении полного удобрения (NPK-соединения) и биопрепаратов Альбита и Азотовита на озимой ржи получен в размере до 6,3% по сравнению с контролем [5]. Затраты на лесную мелиорацию эродированной пашни юга России окупаются в среднем через 5 лет после смыкания лесных полос [6]. В США защитные свойства лесов рассматриваются агролесоводством (агролесомелиорацией): на равнинной пашне применяют ветрозащитные лесные полосы, на склоновых пастбищах – пастбищезащитные насаждения без акцента на противоэрозионную роль лесных полос [7].

Цель исследования – повышение противоэрозионной и экономической эффективности использования эродированных пастбищ под влиянием защитных лесных насаждений и минеральных удобрений.

Материалы и методы исследования

Объектами наблюдений и исследований являются пастбище и системы противоэрозионных мероприятий (ПЭМ), расположенные на северном склоне территории фермерского хозяйства (ФХ) «Вязовский» Татищевского района Саратовской области (рис. 1).

Система ПЭМ, созданная под руководством И.А. Кузника, М.А. Дудорева, П.Н. Проездова в 1964–1983 гг., включает следующие элементы (рис. 1, 2) [2]: организацию территории на контурной ландшафтной основе; засыпку оврагов; планировку мелиоративных участков после засыпки оврагов с сохранением плодородного слоя почвы; внесение навоза 50 т/га; посадку стокорегулирующей лесной полосы ажурной конструкции с валом-канавой в нижней опушке, шириной 15 м, главной породой березой повислой (Betula pendula) – Б, сопутствующей вязом приземистым (Ulmus pumila) – Вп и кустарником смородиной золотистой (Ribes aureum) – Смз в верхней опушке; там же ниже по склону посадку трех двухрядных кустарниковых кулис из бузины красной (Sambucus racemosa). Схема смешения в лесной полосе с верхней опушки: Смз-Вп-Б-Б-Вп.

Почва опытного участка – чернозем южный среднесуглинистый среднесмытый неполноразвитый на опоке с содержанием гумуса 3,6%.

В исследованиях применяли методы агролесомелиорации, агрохимии, экономики. Опыты выполнены по общепринятым методикам МГУ [8], ВНИАЛМИ [9], ФГБНУ «Росинформагротех» [10]. Исследования лесных полос и кустарниковых кулис выполнены согласно методике ВНИАЛМИ [9] с закладкой пробных площадей по ОСТ 56-69-83 (1983).

Применение и расчет дозы минеральных удобрений (вносились азот и фосфор, калий не вносился из-за высокого содержания в почве – > 300 мг/кг), учет урожая трав пастбищ на делянках 50 м2 в 3-кратной повторности – по рекомендациям Б.А. Доспехова [11], НИИСХ ЮВ [12]; экономическая эффективность – прямым расчетом, исходя из переводных коэффициентов в кормовые единицы трав пастбищ по отношению к овсу [13], причем расчет производится путем косьбы трав на делянках опыта с целью дальнейшего сохранения и обновления видового состава растений [14].

Рис. 1. Опыт в агроландшафте 2 с противоэрозионными мероприятиями в фермерском хозяйстве «Вязовский»

Рис. 2. Схема трёхфакторного опыта с расположением делянок в ФХ «Вязовский»

Опыт проведен по трехфакторной схеме (рис. 2): фактор А – дозы удобрений, кг/га, А1 – без удобрений, А2 – N30P30; А3 – N60P60; фактор В – использование вариантов агролесомелиоративных насаждений, обладающих различной степенью защищенности угодий (прилегающих пастбищ): 1. Пастбище (Пб) открытое (контроль) – 0,2; 2. Пб + кустарниковые кулисы (КК) + валы-канавы (ВК) – 0,4; 3. Пб + лесные полосы (ЛП) + ВК – 0,6; 4. Пб + ЛП + КК + ВК – 0,9; фактор С – расстояние от лесной полосы (ЛП) в единицах защитной высоты ЛП (Н): С1=3Н (25м), С2=10Н (75м), С3=18Н (125м).

Опытные данные обрабатывались методами дисперсионного и регрессионно-корреляционного анализа согласно методике Б.А. Доспехова с использованием компьютерных программ Statistica, Scilab и пакета анализа табличного процессора MS Excel.

Результаты исследований и их обсуждение

Теоретический аспект повышения экономической эффективности использования эродированных пастбищных угодий заключается в применении аналитического и эмпирического методов для установления уравнений множественной регрессии:

P = b0+b1Es+b2B+b3Y+b4Es+ +B+b5EsY+b6ВY+b7EsВY, (1)

P=b0+b1Or+b2U+b3Y+b4OrU+b5OrY+ +b6UY+b7OrUY, (2)

где P – рентабельность использования пастбищных угодий, %; Es – эрозия почв, т/га; U – доза минеральных удобрений (NP), кг/га; Y – продуктивность трав пастбища, т/га; В – степень защищенности угодий от эрозии защитными лесными насаждениями и агротехническими приемами; Ог – гидротермический коэффициент (отношение количества осадков (мм), умноженное на 10, к сумме температур > 10 °С за вегетацию растений); b0-b7 – коэффициенты множественной регрессии.

Для более полной оценки экономической эффективности использования пастбищных угодий применены показатели эрозии, доз удобрений, противоэрозионных почвозащитных приемов, увлажнения вегетационного периода отрастания трав.

Освоение эродированных земель заключается в создании лесных полос и кустарниковых кулис с валами-канавами. При создании лесной полосы (1983 г.) в качестве сопутствующей породы применен вяз приземистый, который впоследствии своими боковыми ветвями усложнял формирование ажурной конструкции. У главной породы – березы повислой с возрастом произошло самоочищение нижних сучьев до высоты 1,5-2 м. Береза растет по 3, вяз по 4 классу бонитета. Защитная высота лесной полосы 8 м с защищенностью прилегающего пастбища 60%. Кустарниковые кулисы с защитной высотой 1,5 м защищают пастбище на 40%, а лесные полосы совместно с кустарниковыми кулисами – на 90% (табл. 1). В лесной полосе периодически проводили рубки ухода с целью поддержания ажурной конструкции, для чего удалялись верхние боковые сучья крайних рядов вяза, подрост, больные и сухие деревья, бурелом, бурьян. Кустарник кулис дважды сажался «на пень». Уходы за насаждениями учитывались в расчетах экономической эффективности. Межполосные пространства оставляли под пастбища, как они были до засыпки оврагов.

Защитные лесные насаждения ажурной конструкции накапливают снега в среднем на 11,4-21,5% больше по сравнению с открытыми ландшафтами, причем в многоснежные зимы – до 10,5%, в малоснежные зимы – до 2,7 раза, что позитивно отражается на повышении продуктивности растений. Эрозия почв в агролесоландшафтах принимает допустимые размеры, которые составляют для почв с А+В<0,5м 0,3 т/га [2] (табл. 1).

Расчеты рентабельности пастбищных угодий под воздействием лесных полос, кустарниковых кулис и удобрений приведены в таблице 2.

Продукция сена пастбища оценена, исходя из переводного коэффициента в кормовые единицы по отношению к 1 кг овса в кг кормовых единиц (к.ед.) [13]:

- 0,15 – сено эродированных пастбищ, очень плохое без влияния лесных полос (ЛП), кустарниковых кулис (КК), удобрений (У);

- 0,34; 0,37; 0,40 – сено под влиянием КК; КК + У дозой N30P30; КК+У дозой N60P60;

- 0,47; 0,50; 0,53 – сено под влиянием ЛП; ЛП+У дозой N30P30; КК+ЛП+У дозой N60P60;

- 0,55; 0,57; 0,60 – сено под влиянием КК+ЛП; КК+ЛП+У дозой N30P30; КК+ЛП+У дозой N60P60.

Разница в переводных коэффициентах связана с увеличением видов трав, обладающих более ценными кормовыми качествами, например бобовыми, формирующимися под влиянием защитных лесных насаждений [2; 13].

Таблица 1

Элементы водного баланса и эрозия на южном черноземе под влиянием защитных лесных насаждений

Затраты на удобрение (стоимость и внесение) трав пастбища составляют при дозе 60 кг/га – 1,1 тыс. руб./га; 120 кг/га – 1,8 тыс. руб./га [10]. Учтены также издержки на уборку и транспорт продукции к животноводческой ферме [10] и уходы за защитными лесными насаждениями (рубки ухода, «посадка на пень» кустарника, санитарные рубки) [9]. Удобрения в затратах составляют в засушливые годы 51,6-69,0%, во влажные – 51,9-63,8%, причем с повышением степени защищенности пастбища (применение кустарниковых кулис, лесных полос) доля участия удобрений в затратах уменьшается независимо от увлажнения вегетационного периода отрастания трав пастбища.

Цена овса среднего качества в 2021 г. составляла 4,8 тыс. руб./т.

В соответствии с динамикой продуктивности трав закономерно изменяется рентабельность под влиянием лесных и химических мелиораций с тенденцией увеличения воздействия удобрений во влажные годы.

Таблица 2

Экономическая оценка влияния защитных лесных насаждений и удобрений на продуктивность трав пастбища за 2018–2020 гг.

С применением кустарниковых кулис и лесных полос под влиянием дозы минеральных удобрений рентабельность пастбищных угодий увеличивается в сухие годы в 4,1-61 раз, в среднесухие – на 41,2-460%, во влажные – на 26,5-346% (табл. 2).

Согласно экономическим расчетам наиболее рентабельным оказалось применение дозы удобрения N30P30 в системе лесных полос и кустарниковых кулис (табл. 2).

Статистический анализ зависимостей рентабельности трав пастбищ с гидротермическим коэффициентом, эрозией почв, удобрениями, продуктивностью и степенью защищенности угодий защитными лесными насаждениями показал, что поверхности откликов для предложенных регрессионных моделей (1, 2) представляют собой сложное многомерное многообразие. Соответствующую гиперповерхность на плоскости изобразить невозможно, поэтому для отображения ее основных особенностей построены отдельные трехмерные сечения.

Рентабельность трав пастбищ (модели 1, 2) на 62-94% обусловлена эрозией почв, гидротермическим коэффициентом (осадками и температурой), дозой удобрений, продуктивностью и степенью защищенности угодий лесомелиоративными приемами (рисунки 3-5).

Рис. 3. Зависимость рентабельности от эрозии и степени защищенности пастбищных угодий при дозе удобрений 60 кг/га (N30P30) в среднем за 2018–2020 гг.

Рис. 4. Зависимость рентабельности от гидротермического коэффициента и дозы удобрений при степени защищенности пастбищных угодий В = 0,9

Рис. 5. Зависимость рентабельности от гидротермического коэффициента и продуктивности пастбищных угодий при дозе удобрений 60 кг/га

Исследования показали, что повышение дозы удобрений в 2 раза снизили рентабельность в 1,3-3,2 раза в зависимости от увлажнения вегетационного периода отрастания трав пастбища, причем большее уменьшение характерно сухим годам. Поэтому, анализируя данные наблюдения, можно предположить, что во влажные годы с гидротермическим коэффициентом более 1,7 дозу минеральных удобрений с дробным внесением следует увеличить до N60P60. Данное предположение подтверждено исследованиями на сельскохозяйственных культурах, где авторы статьи отмечают повышение урожайности в зависимости от складывающихся гидротермических условий на 10-20% [15].

Заключение

Продуктивность пастбищных угодий при совместном воздействии защитных лесных насаждений и минеральных удобрений дозой N30P30 наиболее рентабельна и составляет 400,4%. Увеличение дозы удобрений в два раза (N60P60) снижает рентабельность в 1,3 раза из-за высокой стоимости удобрений, составляющей до 69% от затрат. Регрессионно-корреляционный анализ установил тесную взаимосвязь между рентабельностью трав пастбища с гидротермическими условиями вегетации растений, эрозией почв, лесомелиоративными и агрохимическими приемами (коэффициенты детерминации R2 =0,62 – 0,94).

Рекомендуется создавать на пастбищных склонах 3-5о контурные лесные полосы на расстоянии 350-250 м с размещением в межполосном пространстве кустарниковых кулис через 50 м; применять в засушливые и средневлажные периоды вегетации трав пастбищ дозу удобрений 60 кг/га (N30P30).