В сельском хозяйстве важно принимать точные и обоснованные агротехнические решения, чтобы эффективно использовать земельные ресурсы и получать устойчивый урожай. Среди факторов, которые влияют на развитие сельскохозяйственных культур, особое место занимают геоморфологические характеристики полей — экспозиция и крутизна склонов. От них зависят микроклимат, влагообеспеченность, интенсивность эрозионных процессов.

Экспозиция склона — это ориентация поверхности относительно сторон света, которая определяет количество солнечной радиации, получаемой участком.

Крутизна склона выражается углом наклона поверхности к горизонтальной плоскости и измеряется в градусах или процентах.

Вместе эти характеристики создают уникальные условия для произрастания культур. Агрономам и фермерам важно понимать, как они связаны с агротехническими мероприятиями.

Экспозиция склона определяет температурный режим почвы и приземного слоя воздуха. Исследования показывают, что разница температур между северными и южными склонами в средних широтах может достигать 5-7°С в течение вегетационного периода. Это создаёт совершенно разные условия для развития культур и требует адаптации агротехнических приёмов.

Для тёплых склонов (южная, юго-восточная, юго-западная экспозиции) характерно повышенное поступление солнечной радиации. На территории России они получают на 15-25% больше тепла, чем равнинные участки. Результат: более раннее прогревание почвы весной, ускоренное снеготаяние и более интенсивное испарение влаги. Поэтому для южных склонов подходят следующие агротехнические решения:

Холодные склоны (северная, северо-восточная, северо-западная экспозиции) получают меньше солнечной энергии, из-за чего микроклимат — более прохладный и влажный. Снежный покров здесь сохраняется на 7-10 дней дольше, а среднесуточные температуры почвы на глубине 10 см могут быть на 2-3°С ниже, чем на южных склонах. Для таких участков характерны:

При увеличении крутизны склона с 1° до 5° объём поверхностного стока увеличивается в 3-5 раз, а потери плодородного слоя почвы (гумуса) от эрозии — в 5-10 раз. Это нелинейная зависимость, которая резко усиливается, если превышаются критические значения крутизны.

По крутизне склоны классифицируются так:

Сложнее всего, когда нужно учитывать совместное влияние экспозиции и крутизны склона. Эти факторы могут как усиливать, так и компенсировать действие друг друга. Например, на крутом южном склоне наибольший риск водной эрозии и дефицита влаги. В то же время пологий северный склон наиболее благоприятен с точки зрения сохранения почвенного плодородия.

При одинаковой крутизне склона (5°) годовой смыв почвы на южном склоне превышает аналогичный показатель северного склона на 30-40%. Связано это с более интенсивным снеготаянием и меньшей защищённостью почвы растительностью в ранневесенний период.

К основным направлениям дифференциации агротехнических решений относятся обработка почвы, севообороты, удобрения и средства защиты растений (СЗР).

На склонах крутизной более 3° рекомендуется делать безотвальную и плоскорезную обработку — поперёк склона и под углом предыдущей обработке почвы. Это позволяет снизить смыв почвы на 70-80% по сравнению с обработкой вдоль склона.

На крутых склонах (5-8°) оптимальное решение — мульчирующая безотвальная обработка в сочетании со строгой контурно-мелиоративной организацией территории. Уменьшение эрозии в результате может достигать 75–85% относительно вспашки, однако это эффект не только самой обработки, а всей системы почвозащиты.

На южных склонах эксперты рекомендуют увеличить дозу фосфорных удобрений на 15-20%, чтобы стимулировать развитие корневой системы и повысить засухоустойчивость растений. На северных склонах, наоборот, возрастает эффективность азотных удобрений (на 10-15%) из-за более высокой влагообеспеченности.

На северных склонах нужна усиленная фунгицидная защита (на 20-30% больше обработок), а на южных — особый контроль сорной растительности, которая, как известно, конкурирует с культурными растениями за влагу.

По данным полевых исследований, проведённых в различных почвенно-климатических зонах России, дифференцированный подход к обработке почвы позволяет повысить урожайность зерновых культур на 12-18%, а экономическую эффективность производства — на 15-20%.

Как видно из таблицы, на южном склоне наблюдается снижение урожайности по всем вариантам обработки почвы по сравнению с равнинным участком и северным склоном. При этом на южном склоне наиболее эффективна комбинированная обработка почвы с глубоким рыхлением, которая позволяет накопить больше влаги в глубоких слоях почвы.

Крутизна склона также сильно влияет на экономические показатели сельскохозяйственного производства.

Мы видим, что с увеличением крутизны склона возрастают затраты на противоэрозионные мероприятия и снижается рентабельность производства. Однако своевременное проведение комплекса противоэрозионных мероприятий позволяет сильно сократить потери урожая и добиться экономической эффективности производства даже на крутых склонах.

Чтобы не терять урожай и прибыль из-за неправильных решений, сельское хозяйство активно внедряет цифровые технологии. Они позволяют избежать ошибок при планировании агротехнических мероприятий, установке систем орошения, выборе направления и метода обработки почвы, определении норм высева и внесения удобрений/СЗР.

На основе цифровых моделей рельефа автоматически рассчитываются карты экспозиции, уклонов, водостоков, выравненности полей (по коэффициенту бонитета), общие карты высот по регионам. Геоэкологические цифровые карты подсвечивают зоны, наиболее склонные к эрозии. Карты увлажнённости выявляют потенциальные зоны подтоплений, вымочек, развития болезней и размножения вредителей. В свою очередь, индекс NDVI даёт возможность определить состояние растений на всей территории поля, включая чувствительные с точки зрения рельефа зоны. Быстро и легко внедряемая платформа ExactFarming в одном окне предоставляет все эти данные, собранные посредством спутниковых снимков, без усилий со стороны пользователя.

Применение технологий точного земледелия с учётом характеристик склонов снижает затраты на удобрения на 15-20%, на СЗР – на 10-15% при одновременном повышении урожайности на 8-12%.

О влиянии экспозиции и крутизны склонов на агротехнические решения известно уже довольно много, но остаются нерешённые вопросы, которые требуют дальнейших исследований: