Изобретение относится к области агроэкологии, землеустройства и охраны окружающей среды и может быть использовано для восстановления плодородия почвы на склонах предгорных пастбищ, повышения устойчивости экосистем и улучшения продуктивности сельскохозяйственных угодий.
В настоящее время восстановление и поддержание плодородия почв является важной научно-технической проблемой в агроэкологии и сельском хозяйстве, поскольку интенсивное использование земель приводит к истощению физических, химических и биологических показателей почвы. Современные исследования подчёркивают необходимость комплексного подхода, включающего механические, биологические и агрономические меры, направленные на улучшение структуры почвы, увеличение содержания органического вещества и восстановление биологической активности микроорганизмов [1]. Например, обзор исследований отмечает, что для сохранения и восстановления плодородия применяются различные механические и биологические стратегии, а также органические вещества для повышения качества почвы в садоводстве и сельском хозяйстве, при этом акцент делается на комплексное воздействие мер, а не на единственное вмешательство, что повышает устойчивость систем и эффективность восстановления почвенной среды.
Одним из направлений техники является применение биомелиоративных методов, таких как использование сидератов (растений-зелёного удобрения), органических удобрений, микробных препаратов и других биологических агентов, способствующих улучшению физических и биохимических свойств почвы [2]. Работы по биомелиорации показывают, что внесение органических материалов и стимуляция активности микрофлоры улучшают физическую структуру, химическое состояние и биологическую продуктивность почвы.
Известен способ восстановления плодородия почвы, включающий приемы обработки почвы с использованием сева [3], внесения химических и биологических препаратов и прямого посева по необработанной почве, а также управление севооборотом, что позволяет увеличить накопление гумуса, повысить активность микроорганизмов и улучшить водный режим почвы.
Известен способ восстановления и повышения плодородия почв [4], в котором плодородие достигается внесением предварительно обработанных органических (например, птичий помёт) и минеральных материалов с последующим насыщением влагой и активизацией микробиоценоза в пахотном слое.
Известен способ воспроизводства плодородия почв [5] основанный на анализе содержания гумуса и подборе органических удобрений с контролем качества гумусного состояния, что позволяет оптимизировать внесение органических материалов для повышения плодородия почвы.
В качестве наиболее близкого аналога принят способ восстановления плодородия почвы [6], включающий обработку почвы, внесение органических и биологических удобрений, посев сельскохозяйственных культур и регулирование водного режима, что обеспечивает повышение содержания гумуса и биологической активности почвы.
Однако известные способы преимущественно применимы на равнинных пахотных землях и малопригодны для склоновых пастбищ предгорных территорий, не обеспечивают предотвращение водной эрозии, не учитывают деградацию дернового покрова и требуют значительных затрат на обработку почвы и внесение удобрений.
Целью предлагаемого способа заключается в повышении плодородия почвы деградированных склоновых пастбищ за счёт снижения водной эрозии, накопления органического вещества (гумуса), улучшения водно-воздушного режима почвы, закрепления почвенного покрова корневой системой многолетних бобово-злаковых трав, повышения биологической активности почвы, а также увеличения влагонакопления и продуктивности пастбищной растительности, что в совокупности обеспечивает повышение устойчивости агроэкосистем предгорных территорий.
Достижение указанной цели обеспечивается комплексным воздействием на почвенно-растительную систему посредством проведения щелевания почвы поперек склона с формированием водозадерживающих микробарьеров, внесения органо-минеральных удобрений, подсева многолетних бобово-злаковых трав и регулирования пастбищной нагрузки. Щелевание способствует задержанию поверхностного стока, увеличению инфильтрации атмосферных осадков и накоплению влаги в корнеобитаемом слое почвы, что снижает риск развития водной эрозии.
Сущность изобретения заключается в разработке способа восстановления плодородия деградированных склоновых пастбищ, основанного на комплексном применении противоэрозионных, агротехнических и биологических мероприятий, направленных на повышение продуктивности пастбищных угодий, снижение интенсивности эрозионных процессов и улучшение агрофизических свойств почвы.
Способ предусматривает проведение щелевания почвы поперек склона на глубину до 5 см с формированием системы водозадерживающих микробарьеров, обеспечивающих снижение скорости поверхностного стока атмосферных осадков, увеличение инфильтрации влаги и уменьшение потерь плодородного слоя почвы вследствие водной эрозии. Одновременно осуществляют внесение органо-минеральных удобрений, способствующих восполнению дефицита элементов минерального питания и активизации почвенно-биологических процессов. Важным элементом способа является подсев многолетних бобово-злаковых травосмесей, адаптированных к природно-климатическим условиям предгорных и склоновых территорий. В состав травосмеси включают злаковые культуры: овсяницу луговую (Festuca pratensis), кострец безостый (Bromus inermis), житняк ширококолосый (Agropyron spp.), ежу сборную (Dactylis glomerata), а также бобовые культуры — эспарцет (сорта «Зидди» и «Иссыкульский») и люцерну многоукосную (сорт «Вахшская-300»). В качестве минеральных удобрений используют аммофоску и карбамид в агрономически обоснованных дозах.
Техническое решение реализуют следующим образом. На поверхности деградированного пастбищного участка равномерно распределяют минеральные удобрения, после чего выполняют щелевание почвы поперек направления склона с образованием водозадерживающих микробарьеров. Затем проводят подсев многолетней бобово-злаковой травосмеси. После посева ограничивают или полностью исключают выпас скота на период укоренения растений и формирования устойчивого дернового покрова.
Подсев многолетних бобово-злаковых трав обеспечивает формирование устойчивого дернового покрова и развитой корневой системы, способствующей закреплению почвы на склонах, улучшению её структуры и агрегатного состава, повышению пористости, водопроницаемости и влагоудерживающей способности. Бобовые компоненты травосмеси дополнительно обогащают почву биологически фиксированным азотом, что способствует улучшению её питательного режима. Совместное применение минеральных удобрений и многолетних трав активизирует процессы гумусообразования, повышает содержание органического вещества, стимулирует развитие полезной почвенной микрофлоры и усиливает биологическую активность почвы. В результате создаются благоприятные условия для восстановления почвенного плодородия и устойчивого функционирования пастбищной экосистемы.
В качестве примера реализации способа на склоновом пастбище предгорной зоны Муминабадского района Республики Таджикистан был выделен опытный участок площадью 1 га с разреженным травостоем и выраженными признаками водной эрозии. В весенний период на участке выполнено щелевание почвы поперёк склона на глубину до 5 см с формированием системы водозадерживающих микробарьеров. После этого равномерно внесены минеральные удобрения - аммофоска и карбамид, затем проведён подсев многолетней бобово-злаковой травосмеси, включающей овсяницу луговую (Festuca pratensis), кострец безостый (Bromus inermis), житняк ширококолосый (Agropyron spp.), ежу сборную (Dactylis glomerata), а также бобовые культуры - эспарцет (сорта «Зидди» и «Иссыкульский») и люцерну многоукосную (сорт «Вахшская-300»). После проведения агротехнических мероприятий участок был временно исключён из выпаса скота до полного укоренения растений и формирования устойчивого дернового покрова.
На 80-е сутки вегетации зафиксированы следующие показатели высоты растений: у эспарцета сорта «Зидди» — 95,6 см, у эспарцета сорта «Иссыкульский» - 92,3 см, у люцерны сорта «Вахшская-300» - 90,6 см. Отмечено активное формирование сомкнутого травостоя, увеличение плотности растительного покрова, снижение интенсивности поверхностного смыва почвы и улучшение агрофизического состояния почвы. Полученные результаты свидетельствуют о повышении устойчивости пастбищной экосистемы, восстановлении почвенного плодородия и увеличении кормовой продуктивности пастбища.
Таким образом, реализация заявляемого способа обеспечивает долговременную стабилизацию плодородия деградированных склоновых пастбищ, повышение их противоэрозионной устойчивости, увеличение урожайности кормовой массы и рациональное использование земельных ресурсов в условиях склонового и предгорного рельефа.
