Эрозионные процессы. Противоэрозионная мелиорация

1. Классификация эрозионных процессов

Под эрозией почвы понимают ее разрушение, перенос и отложение поверхностным стоком временных водных потоков и ветром. Водная эрозия происходит под влиянием стока дождевых, талых, поливных и сбросных вод. Ветровая эрозия или дефляция включает выдувание, перенос и отложение почвенных частиц ветром.

Эрозия, вызванная результатами человеческой деятельности, называется антропогенной, в отличие от геологической, протекающей без вмешательства человека.

Геологическая (нормальная) эрозия протекает в естественных условиях в результате процессов выветривания и денудации. При этом почвенный профиль восстанавливается в ходе почвообразования.

Антропогенная эрозия связана с деятельностью человека. Ее называют также ускоренной, в связи с повышенной интенсивностью, приводящей к частичному нарушению или полному уничтожению почвенного профиля.

Количественная характеристика процесса эрозии выражается интенсивностью смыва (сдувания) в т/га в год либо мощностью утраченного слоя почвы в мм/год. Если интенсивность эрозии меньше скорости почвообразования, ее считают нормальной, если больше – ускоренной. Скорость почвообразования определяют делением мощности гумусового горизонта на время его образования (по радиоуглеродному датированию).

Для различных почв эта величина с известной долей условности составляет от 0,1–0,2 мм/год для подзолистых почв, до 0,4– 0,45 мм/год для черноземов выщелоченных и типичных. Для антропогенного почвообразовательного процесса подобных данных нет. Поэтому вопрос о величинах допустимых потерь почвы при проектировании противоэрозионных мероприятий не имеет четко обоснованного решения с этих позиций. Наиболее признаны в данном отношении нормативы, разработанные Г.П. Сурмачем (1992): 0,5–2 т/га в год (0,05– 0,2 мм/год) в зависимости от типа почвы, степени смытости и плотности. В США приняты более высокие уровни допустимых потерь почвы: 2–11 т/га в год в зависимости от мощности почвы.

2. Водная эрозия

В зависимости от характера формирования поверхностного стока различают:

  • дождевую эрозию (ливневая при сильных дождях);
  • эрозию при снеготаянии;
  • ирригационную эрозию.

Продолжительность дождевой эрозии значительно меньше, чем при снеготаянии, а скорость смыва почвы больше. При этом количество смываемой почвы зависит не только от водного потока, но и от параметров дождевых капель. Чем больше масса и скорость дождевой капли, тем больше ее кинетическая энергия и разрушительное воздействие на почвенные агрегаты. Ирригационную эрозию делят на подвиды в зависимости от способа орошения: эрозия при поливе напуском по бороздам, по полосам, по чекам, при дождевании.

По морфологии различают поверхностную эрозию, или смыв почвы и линейную эрозию, или размыв почвы.

Поверхностная эрозия – смыв верхнего горизонта почв под действием стекающих по склону дождевых и талых вод. Она сочетает разрушающее действие дождевых капель и поверхностного стока дождевых и талых вод. Дождевые капли обладают более высокой кинетической энергией, чем поверхностный сток дождевых и талых вод. Смыв почвы при плоскостной эрозии преимущественно осуществляется небольшими струйчатыми потоками. Следы эрозии на поле исчезают после обычной обработки. Поверхностная эрозия приводит к постепенному ухудшению свойств почв из-за смыва верхних, наиболее плодородных горизонтов.

Поверхностную эрозию подразделяют на плоскостную и струйчатую. Плоскостная эрозия вызывается движением сплошной пелены стока. Практически условия для ее образования создаются редко; и смыв почвы осуществляется преимущественно струйчатыми потоками. Считается, что если следы эрозии на поле исчезают в результате обработки почвы, то это поверхностная эрозия, если нет – линейная.

Линейная, или овражная эрозия – размыв почвы в глубину и ширину более мощными струйными потоками, приводящими к образованию струйчатых размывов. Линейная эрозия приводит к полному уничтожению почвенного профиля.

Развитие линейной эрозии приводит к образованию промоин (глубиной от 0,3 до 1,5 м), а в дальнейшем к образованию оврагов. О степени развития овражной эрозии судят по коэффициенту расчлененности территории оврагами (суммарная протяженность в км на 1 км2 площади), коэффициенту овражности (отношение площади оврагов к общей площади территории в га/км2), плотности оврагов (число оврагов на 1 км2).

Ирригационная эрозия – смыв почвы на склонах при орошении. Ее интенсивность зависит от способа орошения. Бороздковый полив применяют при орошении кукурузы, томатов, сахарной свеклы,

хлопчатника. Ширина междурядий на посевах этих культур составляет 0,6–0,9 м, а ширина водного потока в поливной борозде – до 0,2 м. Потери почвы за один полив могут достигать 100 т/га из-за повышенной скорости водного потока. Полив по полосам применяют при орошении трав и зерновых культур. Ширина полос водного потока измеряется единицами метров, поэтому скорость течения воды значительно меньше, чем в бороздах, и эрозия проявляется слабее.

При поливе по чекам (орошение риса) ирригационная эрозия еще слабее или практически не выражена из-за отсутствия уклонов чеков. Дождевание используют при поливе всех сельскохозяйственных культур. Поверхностный сток и эрозия почв при дождевании возникают в том случае, когда его интенсивность превышает интенсивность впитывания воды почвой.

Для оценки интенсивности ускоренной эрозии разработаны классификации. М.Н. Заславским предложены следующие градации для оценки поверхностной эрозии: незначительный смыв – до 0,5 т/га в год (до 0,05 мм/год при плотности почвы 1 т/м3); слабый – 0,5–1 т/га (0,05– 0,1 мм/год); средний – 1–5 т/га (0,1–0,5 мм/год); сильный – 5–10 т/га (0,5–1 мм/год); очень сильный смыв – более 10 т/га (более 1 мм/год). Для линейной эрозии этим же автором предложены следующие градации: слабая интенсивность – среднегодовой прирост менее 0,5 м; средняя – 0,5–1; сильная – 1–2; очень сильная – 2–5; чрезвычайно сильная – более 5 м.

Факторы водной эрозии почв. Главной причиной ускоренной водной эрозии является нерациональная хозяйственная деятельность человека. К природным факторам водной эрозии относятся: климат, рельеф, свойства почв и лочвообразующих пород, растительный покров.

Климатические факторы. К ведущим климатическим факторам эрозии относятся количество осадков, их интенсивность и продолжительность, параметры стока талых вод.

Большое значение имеет кинетическая энергия дождя, которая зависит от размеров капель и скорости их падения. Капли дождя отрывают и поднимают в воздух десятки тонн почвы на одном гектаре и нагружают поверхностный сток частицами почвы. Наиболее опасны ливневые осадки с крупным размером капель и высокой интенсивностью.

Опасность дождевой эрозии в России нарастает с востока на запад и с севера на юг.

Эрозия при снеготаянии в значительной степени определяется запасами воды в снеге. Они увеличиваются с продвижением на север и на восток. Запасы воды в снеге Московской области – примерно 100 мм, на Северном Урале – 150–160, на Кубани – только 10–15 мм. Интенсивность эрозии при снеготаянии нарастает с юга на север и с запада на восток.

Рельеф определяет интенсивность поверхностного стока. Сток формируется в пределах водосбора, под которым понимается территория, ограниченная водораздельной линией. Элементами водосбора являются водоразделы, склоны и гидрографическая сеть. Водораздельные пространства примыкают к водораздельным линиям. Гидрографическая сеть – это сеть понижений, по которым осуществляется поверхностный сток. На топографической карте эта сеть имеет вид ветвящегося дерева. Верхняя часть этой сети, лишенная постоянных водостоков, называется суходольной. К элементам суходольной сети относят ложбины, лощины и балки. Ложбина – верхнее звено гидрографической сети, примыкающее к наиболее высоким частям водосборов, глубиной 0,5–2 м, со склонами не круче 3–8°. Ложбина постепенно переходит в лощину глубиной 2–5 м и крутизной 8–15°. Лощина переходит в балку глубиной 6–20 м, шириной 50–200 м и крутизной берегов от 10–15° до 35°. Балки впадают в речные долины. Площадь водосбора балок – от 250 га до нескольких тысяч гектаров.

Долина реки отличается от балки наличием постоянного водотока и связанных с ним форм рельефа (террас, пойм и др.).

Склоны занимают преобладающую часть водосборов и играют определяющую роль в развитии поверхностной эрозии. Интенсивность эрозии нарастает с увеличением крутизны и длины склонов. Обычно слабосмытые почвы формируются на склонах крутизной от 1–1,5° до 2–3°; среднесмытые – 3–5°; сильносмытые – более 5°. Эрозия сильнее проявляется на выпуклых склонах, по сравнению с прямыми и вогнутыми.

Экспозиция склона влияет на увлажненность, накопление снега и интенсивность снеготаяния, а через эти факторы – на интенсивность смыва. Как правило, на склонах южной и западной экспозиции интенсивность смыва выше, чем на северных и восточных склонах.

Форма водосбора влияет на концентрацию склонового стока, а значит на величину эрозии. Собирающие водосборы наиболее опасны по сравнению с нейтральными и рассеивающими.

Интенсивность овражной эрозии нарастает с увеличением глубины местных базисов эрозии – горизонтальных поверхностей, на уровне которых эрозия прекращается.

Различают общий и местный базисы эрозии. Общим базисом эрозии для рек, текущих в море, является уровень последнего. Местным базисом эрозии могут быть днища балок, оврагов, уровень реки. Разность высот между высшими точками, с которых происходит сток воды, и базисом эрозии называют глубиной базиса эрозии. Местной глубиной базиса эрозии будет превышение высоты водораздельных элементов рельефа над уровнем реки, долины или дна балки.

Наибольшая глубина местных базисов эрозии встречается в горных областях (Крым, Урал, Кавказ, Карпаты и др.), где она колеблется от 600 до 1000 м. Значительная глубина местного базиса эрозии (порядка 100–125 м) наблюдается по правобережью Волги, Днепра, Дона, в районах Валдайской возвышенности, Клинско-Дмитровской гряды, северной части Средне-Русской возвышенности, в приречных зонах рек Оби, Иртыша и др. Здесь такая глубина базиса эрозии нередко наблюдается даже в пределах небольшой площади землепользования (2000–2500 га). Незначительная глубина местных базисов эрозии (10–40 м) встречается в Прикаспийской и Мещерской низменностях, в Полесье и т. д. Чем глубже местный базис, тем больше разрушительная сила потоков воды, стекающих по поверхности почвы.

Интенсивность смыва почв зависит от крутизны, экспозиции, длины и формы склона. На коротких склонах крутизной до 1° смыв почвы, как правило, не наблюдается. При склонах крутизной 2–3° и более смыв проявляется заметно и тем сильнее, чем круче склон.

Свойства почв и почвообразующих пород влияют на формирование стока, поскольку от них зависит водопроницаемость и впитывание дождевой и талой воды. Поверхностный сток проявляется только в том случае, если интенсивность дождя превышает интенсивность впитывания и фильтрации. Водопроницаемость почв зависит от структурного состояния, гранулометрического состава и влажности. Песчаные почвы, почвы с хорошей водопрочной структурой и сухие лучше впитывают влагу, чем глинистые, бесструктурные и влажные. В условиях сформировавшегося поверхностного стока степень проявления эрозии зависит от способности почв противостоять смыву.

Противоэрозионная стойкость почв и почвообразующих пород характеризуется способностью почв противостоять разрушающему действию дождевых капель и поверхностного стока. Она зависит от степени водопрочности структурных агрегатов почвы, количества водопрочных агрегатов, сцепления агрегатов друг с другом. Водопрочность агрегатов определяется составом коллоидов и физикохимическими свойствами почв, в том числе содержанием гумуса, обменных форм кальция, реакцией среды и др.

Растительный покров выполняет почвозащитную роль:

  • растения принимают на себя удары дождевых капель;
  • корни растений скрепляют почвенные частицы, что противодействует смыву и размыву;
  • растительность замедляет поверхностный сток и усиливает впитывание воды, задерживает смываемые частицы почвы;
  • способствует накоплению снега, ослабляет промерзание почвы, что приводит к лучшему впитыванию влаги весной.

Эффективность растений, в первую очередь, зависит от степени проективного покрытия и мочковатости корневых систем. В соответствии с этим пропашные культуры почти не снижают проявление эрозии. Зернобобовые снижают ее, примерно, в 1,2 раза; зерновые – в 1,3; бобовые – в 1,7; злаково-бобовая смесь – в 2,2; луговые травы — в 3 раза.

3. Дефляция почв

Дефляция почв проявляется во всех зонах, но в большей степени она характерна для аридных территорий со среднегодовым количеством осадков менее 300 мм, к которым относятся южные регионы России. Проявляется дефляция в виде пыльных бурь и местной (повседневной) ветровой эрозии.

Пыльные бури происходят при больших скоростях ветра более 15– 20 м/сек, при этом мелкие почвенные частицы размером менее 0,1 мм поднимаются на большую высоту (сотни метров), дальность переноса может достигать сотен км.

Повседневная эрозия проявляется при более низких скоростях ветра и ограничивается переносом частиц в пределах одного поля или нескольких соседних полей. При этом частицы размером 0,1–0,5 мм передвигаются скачкообразно, поднимаясь в воздух и опускаясь на поверхность почвы. Более крупные частицы размером 0,5–3,0 мм передвигаются скольжением по поверхности почвы. И в том, и в другом случае передвигающиеся частицы разрушают поверхность почвы и способствуют вовлечению новых порций в движение. Поэтому в процессе воздействия ветра его разрушительная сила возрастает. Прогрессирующее ускорение ветровой эрозии происходит во времени и в пространстве.

Ущерб, причиняемый ветровой эрозией, весьма многообразен. Пыльные бури приводят к уничтожению посевов, засыпают каналы, дороги, лесополосы, нарушают работу наземного транспорта и авиации, переносят водорастворимые соли и токсиканты, вызывают опасность для здоровья людей и животных.

Повседневная ветровая эрозия приводит к выдуванию наиболее плодородного пахотного слоя почв, механически повреждает посевы сельскохозяйственных культур.

Классификация дефлированных почв строится на тех же принципах, что и смытых. Они разделяются по степени дефлированности, исходя из мощности сдутой почвы и степени погребенности, мощности наноса.

Факторы дефляции. Главной причиной ветровой эрозии, так же как и водной, является нерациональная хозяйственная деятельность человека. К природным факторам относятся климат, рельеф, свойства почв, растительный покров.

Климатические факторы. К ведущим климатическим факторам относятся режим ветров, атмосферных осадков и температуры. Наиболее сильнодействующий фактор – скорость ветра, которая определяет его кинетическую энергию. Сила ветра оценивается по 17- балльной шкале Бофорта, которая включает скорости ветров от 0 до 70 м/сек. Ветровая местная эрозия начинает проявляться при слабом бризе (4–6 м/сек), а пыльные бури – при сильном ветре (16–20 м/сек), сильных бурях, штормах и ураганах (24–42 м/сек и более), при которых деревья вырываются с корнем, срываются крыши домов, повреждаются линии электропередач и др.

Атмосферные осадки увлажняют почву и увеличивают противодефляционную стойкость. Влажность и температура также оказывают влияние на проявление ветровой эрозии через биологические факторы и, прежде всего, растительный покров.

Рельеф является не только перераспределителем тепла и влаги, но и существенно влияет на ветровой режим. Почвы наветренных склонов и выступающих элементов рельефа сильнее выдуваются, чем почвы подветренных или пологих склонов.

Противодефляционная стойкость почв зависит от гранулометрического состава, структурного состояния, механической прочности агрегатов, уровня влажности. Она оценивается величиной присущей этой почве критической скорости ветра, при которой начинается ветровая эрозия. Наиболее подвержены эрозии песчаные, супесчаные почвы и осушенные торфяники. Критическая скорость ветра для них наиболее низкая и составляет примерно 5 м/сек.

Противоэрозионная стойкость почв считается достаточной, если скорость начала массового движения частиц почвы превышает характерную для данной территории максимальную скорость ветра 20- процентной обеспеченности.

Растительность выполняет противодефляционные почвозащитные функции. Она снижает скорость воздушного потока в приземном слое, принимает на себя удары почвенных частиц и снижает их почворазрушающее действие, снижает высыхание поверхности почвы, скрепляет почвенные частицы корнями, способствует накоплению снега и увлажнению почвы за счет снеготаяния. Естественная растительность со сплошным покровом полностью защищает почву от ветровой эрозии. Наиболее устойчивы к ветровой эрозии почвы под многолетними травами. Высокой почвозащитной эффективностью характеризуются зерновые культуры, кукуруза, подсолнечник. Значительно ниже почвозащитные свойства у низкорослых пропашных культур: свеклы, лука, капусты и др.

4. Распространение и вред, причиняемый эрозией

Эрозия водная и ветровая – глобальное явление, наиболее распространенный вид деградации почв и ландшафтов. В мире на долю эрозии приходится 83 % площади деградированных почв. Водная эрозия распространена на площади 1094 млн. га, а ветровая – 549 млн. га.

Во всем мире общий рост сельскохозяйственной площади привел к освоению земель низкого качества, так называемых «маргинальных», т. е. земель на грани пригодности, которые значительно менее устойчивы против деградационных процессов, особенно против эрозии всех видов. Так, например, в Канаде деградация почв стоит фермерам около 1 млрд. долл. ежегодно. В Казахстане освоение целины в 50-е годы привело к сильному развитию эрозионных процессов и потере почв. В Китае, например, в 1983-1985 годах ежегодные потери сельскохозяйственных земель составили 1,3 млн. га. Китайские почвоведы высказывали опасения, что площадь пахотных угодий страны к 2000 году сократится до 100 млн. га вместо распахиваемых в тот период 120 млн. га. Между тем уже в 1986 году в Китае приходилось 0,12 га пашни на душу населения. В Индии сильной эрозией поражены 25–30 % всех обрабатываемых земель. По мнению специалистов ФАО, если не будут приняты эффективные почвоохранные меры, только в развивающихся странах Азии, Африки и Латинской Америки площади пахотных земель за счет деградационных процессов могут уменьшиться в перспективе более, чем на 500 млн. га.

В России доля эродированных почв в пашне достигает 28 %. Эрозия почв талыми водами получила широкое развитие в областях Центрально-Черноземного района, в Среднем Поволжье, в ряде областей Нечерноземья (Орловская, Калужская, Тульская, Рязанская). Дождевая (ливневая) эрозия преобладает на Черноморском побережье, Северном Кавказе и на Дальнем Востоке. Ветровая эрозия – черные, или пыльные бури наиболее часто проявляются в засушливых районах СНГ южнее линии Балашов – Самара – Уфа – Новотроицк – Магнитогорск – Омск – Новосибирск. Особенно ощутимый ущерб пыльные бури наносят на Северном Кавказе, в Башкортостане, в Кулундинской степи, Хакассии, Бурятии.

Ранее существовало ошибочное мнение, что в степных регионах отсутствует опасность проявления водной эрозии почв. Сегодня эти территории можно отнести к регионам очень высокой опасности проявления ветровой эрозии почв и умеренной водной.

В результате эрозии происходят ухудшение всех агрономических свойств почв, снижение их плодородия. На слабосмытых почвах продуктивность сельскохозяйственных культур снижается на 10–15 %, на среднесмытых – на 50–70 %. Сильносмытые почвы выбывают из активного сельскохозяйственного оборота. Особый вред причиняет овражная эрозия. Общая площадь оврагов составляет 2,4 млн. га. Основная площадь оврагов сосредоточена на землях сельскохозяйственного (0,6 млн. га) и лесохозяйственного назначения. Появление оврагов увеличивает обсыхание территории вследствие усиления дренированности территории и стока. На эродированных землях из-за переуплотненности почв, ухудшения технологических условий обработки снижается производительность техники, возрастают затраты на удобрения.

Развитие эрозии приводит к заилению водоемов, обмелению рек и их загрязнению. Пыльные бури причиняют вред посевам плоть до их гибели. Продукты эрозии заносят ирригационные сооружения, сады, огороды. Широкие масштабы ветровой эрозии в недавнем прошлом явились результатом стихийных земледельческих экспансий, подобных освоению Великих равнин США в начале XX в. или освоению целины в восточных степных районах России в 50-х годах. При высокой распаханности территории без соответствующей природоохранной инфраструктуры пыльные бури являются одним из наиболее наглядных проявлений комплексной деградации почв и ландшафтов.

5. Разработка и освоение почвозащитного комплекса

Совместный комплексный подход к защите земель от эрозии особенно необходим в условиях развивающейся интенсификации (химизация, мелиорация, комплексная механизация, современные технологии) сельского хозяйства и возрастающих нагрузок на почву. Почвозащитный комплекс должен органически входить в ландшафтную систему ведения хозяйства. При этом, чем интенсивнее использование земли в хозяйстве, тем на более высоком уровне должна проводиться комплексная защита почв от эрозии.

В регионах активного проявления ветровой и водной эрозии почвозащитные мероприятия – обязательная составная часть каждого звена системы земледелия (агролесомелиорация, севообороты, система обработки почвы, удобрения и др.).

Учитывая то, что практически все почвы при определенных условиях могут подвергаться ветровой и водной эрозиям или их совместному действию, системы земледелия во всех районах страны должны быть почвозащитными. Если принять во внимание, что водная, ветровая и совместная эрозии начинаются, прежде всего, с нарушения водного режима почвы, то все системы земледелия должны быть почвоводоохранными. Это правомерно и для регионов достаточного увлажнения, так как здесь тоже остро стоит проблема влагоурегулирования, управления водным режимом почв и влагообеспеченности посевов.

Противозащитный комплекс включает систему взаимоувязанных и дополняющих друг друга организационных, агротехнических, лесомелиоративных, водохозяйственных и гидромелиоративных мероприятий. Для каждой почвенно-климатической зоны с учетом местных условий, прежде всего типа и степени проявления эрозии, разрабатывают свои почвозащитные мероприятия. Система ведения хозяйства и почвозащитный комплекс должны максимально учитывать природную экологическую и эрозионную обстановку:

  • общее состояние земельной территории (ландшафта) хозяйства, района, области, края, республики по подверженности эрозии;
  • характер почвенного покрова и потенциальную опасность подверженности его эрозии;
  • особенности рельефа местности (равнинный, слабо-, средне-, сильнопересеченный и т. д.);
  • растительный покров (облесенность, наличие естественных сенокосов и пастбищ, задерненность, структура посевных площадей на пахотных землях);
  • особенности климата (осадки, температурный, ветровой режимы и др.);
  • хозяйственную деятельность человека (специализацию, систему земледелия, способы обработки почвы, применение удобрений, техники и т. д.);
  • экономические, социальные и экологические последствия.

При разработке комплекса мер по борьбе с эрозией почв следует руководствоваться указаниями по проектированию противоэрозионных мероприятий. В них изложены основные принципы проектирования противоэрозионных мероприятий:

  • взаимоувязанность почвозащитных мер на всей территории проявления эрозии (водосборный бассейн, административный или географический район). В зонах проявления водной эрозии почвозащитные мероприятия проектируют и проводят в границах водосборных бассейнов в следующей последовательности: от водораздела до подножия склона, от водораздельной линии овражно-балочной системы до ее устья. В зонах проявления ветровой эрозии комплекс противоэрозионных мероприятий должен охватывать весь эрозионный район (группу взаимосвязанных хозяйств или административных районов). В зонах совместного проявления водной эрозии и дефляции должны выполняться оба предыдущих требования;
  • зональность противоэрозионных мероприятий, обеспечивающая наиболее полный учет местных природно-экономических условий деятельности хозяйства. При этом необходимо исходить из передового опыта и рекомендаций зональных научно-исследовательских учреждений по борьбе с эрозией почв. Вопрос о целесообразности применения того или иного противоэрозионного приема в каждом конкретном случае должен решаться на основе всестороннего учета экологических условий: климата, рельефа, особенностей почвенного покрова и экономических возможностей хозяйства;
  • комплексность почвозащитных мероприятий, предусматривающая, как отмечалось, одновременное применение в необходимых соотношениях взаимоувязанных мер (организационно-хозяйственных, агротехнических, лесомелиоративных, гидротехнических) по предупреждению и ликвидации эрозионных процессов;
  • экономичность почвозащитных мер, обеспечивающая получение наибольшей эффективности от применения того или иного приема при минимальном отводе ценных земель, наименьших затратах труда и средств на их осуществление.

Порядок проектирования противоэрозионных мероприятий включает:

  • составление генеральных схем комплекса противоэрозионных мероприятий для области, края, республики;
  • составление схем противоэрозионных мероприятий по почвенно-эрозионным зонам и районам, включающим взаимосвязанные хозяйства и административные районы;
  • разработку противоэрозионных комплексов для конкретного хозяйства;
  • разработку проектно-сметной документации на строительство гидротехнических, водохозяйственных сооружений и создание защитных насаждений.

При разработке схемы комплекса противоэрозионных мероприятий для области, края, республики проводят почвенно-эрозионное районирование, выделяют зоны и районы, сходные по характеру (типу) проявления эрозионных процессов и комплексу намеченных почвозащитных приемов.

Определяют виды, объемы, сроки выполнения и стоимость работ по защите почв от эрозии.

На основе схемы комплекса противоэрозионных мероприятий разрабатывают перспективные и ежегодные планы их проведения. Каждое хозяйство должно иметь собственный проект и перспективный план проведения почвозащитных мероприятий и мероприятий по повышению плодородия эродированных земель. В планах на каждый год намечают объемы и сроки проведения противоэрозионных работ. Агротехнические мероприятия переносят в технологические карты, которые составляют и рассматривают перед началом весенне-полевых работ.

Подробное ознакомление механизаторов с планами и технологией проведения противоэрозионных работ способствует более успешному их выполнению. Руководители, агрономы, управляющие отделений, бригадиры должны контролировать проведение всех противоэрозионных мероприятий.

Перед составлением проекта комплекса мероприятий по защите от эрозии проводят большую подготовительную работу: подбирают и тщательно изучают материалы внутрихозяйственного землеустройства, почвенные и агрономические карты, карты рельефа, крутизны склонов, данные о количестве и характере выпадающих осадков, размерах стока талых вод, развитии ветровой и водной эрозий. При анализе материалов важно установить соответствие структуры посевных площадей, севооборотов, агротехнических и других приемов земледелия местным почвенно-климатическим условиям и их противоэрозионную эффективность.

Для более глубокого изучения эрозионных процессов специалисты хозяйств проводят полевое комплексное обследование всей территории. По результатам этого обследования земли классифицируют по опасности развития эрозионных процессов, степени пригодности их для сельскохозяйственного использования.

Согласно Указаниям по проектированию противоэрозионных мероприятий все земли делят на три класса и девять категорий.

Класс А – земли, пригодные для интенсивного использования в земледелии. Сюда входят четыре категории пахотных земель.

  1. Не подверженные ветровой и водной эрозиям. На них не проводят специальные противоэрозионные мероприятия. Здесь применяют севообороты, системы удобрения и защиты растений, рекомендованные зональными научно-исследовательскими учреждениями.
  2. Подверженные слабой эрозии. В эту категорию входят несмытые и слабосмытые почвы с уклоном 1–3°. Такие земли используют в полевых севооборотах. Для предотвращения ветровой и водной эрозий, регулирования поверхностного стока талых и ливневых вод применяют основную обработку и посев поперек направления эрозионноопасных ветров и склонов.
  3. Подверженные эрозии в средней степени (слабо-, среднедефлированные и смытые почвы). Они расположены на склонах 3–5°, слабо расчленены ложбинами и промоинами. Эрозия вызывается водой, стекающей с земель, расположенных выше по склону. Эти земли используют в полевых и почвозащитных севооборотах; на них необходимо применять противоэрозионные технологии и лесомелиоративные мероприятия.
  4. Подверженные сильной эрозии (среднедефлированные и смытые почвы). К ним относятся земли на склонах 5–7°. Поверхность склонов расчленена промоинами и ложбинами. На таких землях необходима специальная организация территории: почвозащитные севообороты, полосное размещение культур, буферные полосы и другие приемы. Можно применять гидротехнические мероприятия.

Класс Б – земли, пригодные для ограниченной обработки.

  1. Подверженные очень сильной ветровой и водной эрозиям (средне-, сильносмытые и дефлированные почвы). Они примыкают к овражно-балочной сети, с уклоном 7–9°, непригодны для систематического возделывания полевых культур. К этой категории земель относят пастбища и сенокосы, а также сильноэродированную пашню. Их нужно включать в почвозащитные севообороты, вплоть до сплошного залужения.

Класс В – земли, непригодные для обработки.

  1. Берега и дно балок, сильнодефлированные площади. Используют под сенокосы и пастбища с ограниченным и нормированным выпасом скота.
  2. Крутые склоны балок, пригодные для пастбищ при условии строгого нормирования выпаса и поверхностного улучшения.
  3. Участки, непригодные для земледелия. Используют для лесоразведения.
  4. Участки, непригодные для земледелия, сенокошения, выпаса скота и лесоразведения. Подлежат рекультивации.

В соответствии с классификацией эродированных земель в каждом конкретном хозяйстве устанавливают состав и соотношение угодий, намечают их рациональное размещение и использование на ближайшее время.

Организационная основа, объединяющая и взаимоувязывающая все элементы почвозащитного комплекса в единое целое, рациональная противоэрозионная организация территорий зон, подзон, районов и хозяйств предполагают проведение следующих мероприятий:

  • установление оптимального соотношения сельскохозяйственных угодий, рациональное использование и защиту от эрозии, прежде всего, самой ценной части сельскохозяйственных угодий – пахотных земель с помощью введения полевых (обычных и почвозащитных) севооборотов, применение соответствующих местным почвенноклиматическим условиям способов обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур, удобрений, агромелиорации и других приемов, способствующих сохранению и повышению плодородия почвы;
  • повышение продуктивности, рациональное использование и охрану от эрозии естественных кормовых угодий путем внедрения пастбищесенокосооборотов, посева многолетних трав с целью залужения, создания культурных пастбищ и сенокосов, применения удобрений, орошения и осушения (там, где это необходимо);
  • организацию лесного хозяйства с помощью как посадки полезащитных, овражно-балочных и других лесонасаждений, так и охраны естественных лесов и колков, имеющих почво- и водоохранное значение;
  • в связи с дефицитом воды и частыми засухами в степных и лесостепных районах страны особое значение приобретают рациональная организация местного водного хозяйства, охрана водных источников, строительство прудов и водоемов, регулярное и лиманное орошение.

В зонах проявления эрозии в системе земледелия следует предусмотреть выполнение следующих главных противоэрозионных мероприятий:

  • при ветровой эрозии – создание ветроустойчивой поверхности и накопление влаги в почве, уменьшение скорости ветра в приземном слое воздуха и сокращение пылесборных площадей;
  • при водной эрозии – регулирование стока талых и ливневых вод, создание водоустойчивой поверхности и предотвращение смыва почвы;
  • в зонах совместного проявления эрозии и дефляции – сочетание указанных мероприятий.

6. Противоэрозионные агролесомелиоративные мероприятия

Лесомелиоративные мероприятия. В предотвращении водной и ветровой эрозий почв они имеют существенное значение. Лесные насаждения в районах проявления эрозии в зависимости от назначения подразделяют на водорегулирующие, прибалочные, приовражные, полезащитные и пастбищезащитные. Кроме того, создают водоохранные (у рек, прудов и водоемов), куртинно-групповые насаждения, а в необходимых случаях проводят сплошное облесение песков, склонов балок и оврагов.

Главное назначение лесных полос в открытых степных и лесостепных районах с активной ветровой деятельностью и дефляцией почв заключается в снижении скорости и турбулентности эрозионного ветрового потока. Ослабляя силу ветра, они защищают почву от выдувания летом и зимой, задерживают снег на полях, повышают влажность почвы и воздуха, улучшают микроклимат.

По данным ВНИАЛМИ, в системе лесных полос снега на полях в 1,5–2 раза больше, влажность воздуха в приземном слое на 5–10 % выше, а испаряемость на 20–30 % меньше, чем в открытой степи. Все это создает лучшие условия для развития растений и формирования урожая.

Противоэрозионная и мелиоративная эффективность лесных полос зависит прежде всего от их конструкции. Для степных районов рекомендуют ажурные и продуваемые узкорядные (3–5 рядов) полосы, которые способствуют ослаблению ветрового потока и дефляции, более равномерному распределению снега на полях и увлажнению почвы.

В районах развития водной эрозии (на склоновых землях) при проведении лесомелиоративных мероприятий очень важно учитывать особенности рельефа местности, так как ошибки в размещении лесных полос могут привести к усилению стока, увеличению смыва и размыва почвы, оврагообразованию.

Водорегулирующие лесные полосы создают на сравнительно крутых (более 2–3°) склонах. Их назначение – распыление и поглощение поверхностного стока талых и ливневых вод. Располагают водорегулирующие (4–7-рядные) полосы поперек склона или по горизонталям с расстоянием между ними от 200 до 350 м, в зависимости от крутизны склона и подверженности почвы эрозии.

Прибалочные лесные полосы предназначены для защиты прилегающей пашни от разрушения эрозией и для лучшего снегораспределения и увлажнения полей. Обычно они имеют ажурную конструкцию шириной 12–21 м.

Приовражные лесные полосы создают для закрепления растущих вершин оврагов. Они должны охватывать не отдельные вершины, а целую систему оврагов и их вершин. Сначала следует закрепить вершины оврагов обвалованием.

Пастбищезащитные лесные полосы на склонах также проектируют с учетом рельефа, подверженности почв эрозии, направления стока, господствующих ветров. Конструкция таких полос ажурная и ажурно-продуваемая, ширина их 9–18 м, расстояние между основными полосами 200–350 м.

Куртинно-групповое и сплошное облесение осуществляют при большой изрезанности территории оврагами и на песках.

Из гидротехнических протавоэрозионных сооружений в первую очередь используют следующие:

  • земляные водозадерживающие, водорегулирующие валы и канавы для задержания или отвода воды в укрепленные водоприемники (пруды, водоемы), ложбины и др.;
  • вершинные (головные) сооружения в виде бетонных, кирпичных, деревянных и других лотков, быстротоков, перепадов, консолей и др.;
  • донные сооружения по руслам ложбин и оврагов для предотвращения дальнейшего размыва русла;
  • берегоукрепительные и противоселевые сооружения; пруды и водоемы.

Комплексное применение организационных, агротехнических, агрохимических, лесомелиоративных и гидротехнических противоэрозионных мероприятий максимально эффективно. Оно обеспечивает сохранение и повышение плодородия земель, рост урожайности, увеличение производства зерна, технических, кормовых и других культур и в итоге рост продуктивности, устойчивости и рентабельности земледелия, а также всего сельскохозяйственного производства.

7. Почвозащитные севообороты

Соотношение в севооборотах площадей пропашных культур сплошного посева и многолетних трав в зависимости от крутизны склона устанавливают с учетом их почвозащитной роли.

Основные принципы проектирования, введения и освоения почвозащитных севооборотов должны включать:

  • детальный учет агрономических особенностей эродированных склоновых и дефлированных земель;
  • подбор культур, обеспечивающих наибольший почвозащитный и экономический эффект;
  • нарезку полей и рабочих участков, позволяющих успешно использовать машинно-тракторные агрегаты при возделывании культур;
  • выполнение программы по производству растениеводческой продукции при наименьшей ее себестоимости.

На основании проведенных научных исследований для разных зон разработаны специальные почвозащитные севообороты.

Соотношение в севооборотах площадей пропашных, культур сплошного посева и многолетних трав в зависимости от крутизны склона устанавливают с учетом их почвозащитной роли.

Для почвозащитных севооборотов подбирают культуры с учетом их почвозащитной эффективности. Наибольшей почвозащитной эффективностью обладают многолетние травы, затем озимые, зернобобовые и однолетние травы, яровые зерновые и крупяные культуры. Наименьшую почвозащитную эффективность имеют пропашные культуры: картофель, кукуруза, подсолнечник, свекла. Набор культур в севообороте зависит от специализации хозяйства и зоны. Чередование культур может быть различным. Например, на склонах 3–5о:

  • 1 – однолетние травы,
  • 2 озимая рожь,
  • 3 – яровые зерновые + многолетние травы,
  • 4 – многолетние травы,
  • 5 – озимая пшеница.

На более крутых склонах:

  • 1 – однолетние травы + многолетние травы;
  • 2, 3 – многолетние травы,
  • 4 – озимая рожь.

Для получения устойчивых урожаев многолетних трав рекомендуют использовать бобовые и злаковые травосмеси. В чистом виде бобовые не высевают, так как на склонах в зимний период они выпадают.

Важный прием повышения почвозащитной роли севооборотов – полосное размещение культур на эродированных землях. Оно представляет собой чередование полос культур различной почвозащитной способности (многолетние травы, культуры сплошного посева, пропашные и т. д.). Это позволяет резко сократить эрозионные процессы, исключить обработку почвы вдоль склона и создать условия для более эффективного использования почвенного плодородия.

При полосном размещении культур существенное значение имеет ширина полос, занимаемых культурой: чем шире обрабатываемая полоса, тем меньше ее противоэрозионный эффект. Однако на узких полосах трудно создать условия для производительной работы сельскохозяйственных машин и агрегатов.

На полях, подверженных водной эрозии, ширину полос устанавливают в зависимости от крутизны склона и возможного чередования культур (таблица 14).

Таблица 1 – Ширина защитных полос в зависимости от крутизны склонов (по Заславскому и Каштанову)

Крутизна склона, град Рекомендуемая ширина полос, м, при чередовании
многолетних трав

с однолетними культурами

однолетних культур

с пропашными

1–3 100–80 80–60
3–5 80–60 60–40
5–8 60–40 40–20
8–10 40–20 20–10
10–12 20–10 20–10

Полосное размещение культур и чистых паров эффективно и на землях, подверженных ветровой эрозии. На легких почвах рекомендуют следующее чередование зерновых культур и чистого пара с многолетними травами при равновеликой ширине полос 50–100 м:

  • 1 – пар чистый,
  • 2, 3 – пшеница или 1 – однолетние травы + многолетние травы,
  • 2, 3 – многолетние травы,
  • 4 – озимые,
  • 5 – яровые зерновые.

Полосы располагают под прямым углом к господствующему направлению эрозионно-опасных ветров.

Чтобы определить ширину полос, нужно знать гранулометрический состав почвы, комковатость (содержание фракций крупнее 1 мм) верхнего слоя в наиболее эрозионноопасный период, среднюю высоту стерни или травы, среднюю скорость ветра во время пыльных бурь на высоте флюгера, ориентацию размещения поля по направлению господствующего ветра.

Полосное размещение культур не требует больших капитальных затрат, и его можно использовать практически в любом хозяйстве.

Наряду с полосным размещением культур для борьбы с эрозией почв на парах и пропашных культурах проводят посевы буферных полос.

Буферные полосы – это посевы различных культур, которые зимой служат для задержания и накопления снега, а весной – для уменьшения стока и развития водной и ветровой эрозий. Для буферных полос используют многолетние и однолетние травы, посевы озимых и яровых зерновых, подсолнечника, суданской травы, других культур.

Ширина буферных полос и расстояние между ними зависят от крутизны склона, эрозионных процессов и других факторов, влияющих на развитие эрозии. В практике на склонах 6–8о буферные полосы создают шириной 4–6 м, расстояние между ними 30–40 м; на склонах меньшей крутизны расстояние увеличивают до 50–100 м, а с увеличением крутизны, наоборот, уменьшают до 10–30 м. Для предотвращения ветровой эрозии ширину буферных полос устанавливают в зависимости от степени дефлированности почвы и скорости господствующих ветров.

Промежуточные культуры могут выполнять почвозащитную функцию. Их применение не требует особых затрат, ограничивается только агроклиматическими ресурсами в послеуборочный период. Промежуточные культуры (озимые, пожнивные, подсевные, поукосные) называют почвопокровными, они защищают почву от эрозии, дают дополнительный урожай, обогащают почву свежим органическим веществом, улучшают агрофизические, агрохимические свойства, фитосанитарный потенциал посевов и почвы.

Мульчирование почвы – один из эффективных способов сохранения и накопления влаги, а также защиты почвы от эрозии. Для мульчирования чаще всего используют растительные остатки, солому, стержни кукурузы. Нормы соломы обычно составляют 2,5–3 т/га, стержней кукурузы – 10–12 т/га. Мульчирование в 2 раза и более сокращает поверхностный сток, снижает потери почвы и питательных веществ.

В качестве мульчирующих материалов в последние годы используют различные отходы промышленности – смолы, латексы, позволяющие закреплять и оструктуривать почву.

8. Система почвозащитной обработки почвы

В противоэрозионном комплексе особое место занимают агротехнические приемы, которые ежегодно проводят на всех сельскохозяйственных угодьях. При этом главное требование – создание устойчивой к ветровой и водной эрозиям поверхности поля, которая будет обеспечивать лучшие условия для развития культурных растений и формирования урожая. Эту задачу можно решить с помощью агротехники.

Система обработки почвы должна на каждом поле и участке в течение всего года предупреждать проявление различных эрозионных процессов. В итоге все виды обработок на эрозионноопасных землях должны обеспечивать получение высоких и устойчивых урожаев возделываемых сельскохозяйственных культур.

Приемы почвозащитной обработки почвы условно можно разделить на общие и специальные (дополнительные).

К важнейшим общим противоэрозионным приемам основной обработки почв относят:

  • вспашку поперек склона;
  • вспашку ступенчатую с использованием плутов, у которых четные корпуса устанавливают на 10–12 см глубже;
  • вспашку с одновременным формированием на поле противоэрозионного нанорельефа: борозд, валиков, прерывистых борозд, лунок;
  • вспашку с почвоуглубителем или плугом с вырезными корпусами;
  • безотвальную вспашку;
  • плоскорезную обработку, глубокое рыхление с сохранением стерни;
  • комбинированную (отвально-безотвальную) вспашку;
  • полосное рыхление почвы;
  • щелевание посевов озимых, многолетних трав, естественных сенокосов и пастбищ;
  • минимальную обработку почвы;
  • глубокое рыхление, чизелевание, щелевание, кротование, бороздование, лункование и другие приемы – в многолетних насаждениях.

Этот перечень не исчерпывает всех противоэрозионных агротехнических приемов, которые применяют с учетом почвенноклиматических условий каждой зоны страны.

В нашей стране рекомендовано к использованию в производстве 186 приемов по защите почв от эрозии. Это говорит о том, что эффективность приемов сильно различается по затратам и рентабельности. Есть приемы, не требующие особых затрат, но являющиеся высокоэффективными.

Противоэрозионные приемы обработки почвы можно условно разделить на две группы: увеличивающие водопроницаемость и фильтрующие воду; создающие на поверхности почвы определенный микрорельеф для задерживания стока воды смыва почвы.

Противоэрозионные приемы обработки почвы, увеличивающие ее водопроницаемость и просачивание воды в почву. К эффективным приемам, улучшающим на склонах поглощение воды почвой, относятся: вспашка поперек склона, вспашка плугами с почвоуглубителями, с вырезными отвалами, глубокая безотвальная обработка, щелевание, кротование и др. Главная задача этих приемов обработки почвы – обеспечить перевод поверхностного стока во внутрипочвенный, что позволит уменьшить потери воды и питательных веществ.

Способы основной обработки склоновых земель дифференцируют с учетом увлажнения, свойств пахотного слоя почвы и подстилающих пород, смытости почвы, уклона полей и других условий.

Вспашку поперек направления склона проводят на полях с уклоном до 3° при прямоугольной конфигурации территории.

На сложных слонах вспашку осуществляют по горизонталям, повторяя контуры склона. Такую обработку называют контурной.

При контурно-мелиоративной организации территории поля обрабатывают в направлении линейных водорегулирующих рубежей (валов-террас, водотоков, дорог, лесных полос и т. д.).

Основными агротехническими требованиями, предъявляемыми к вспашке склоновых земель, являются: соблюдение контурности борозд и гребней, поддержание проектной высоты валов (0,4–0,5 м) и их нормального профиля, соблюдение заданной глубины, обеспечение хорошего крошения пласта, предохранение от механического повреждения залуженных водотоков, гидролесомелиоративных и других сооружений. Большое значение имеют качественная заделка удобрений, дернины, растительных остатков, а также заравнивание развальных борозд.

Образуемые гребни, борозды при вспашке поперек склона служат препятствием на пути движения воды вниз по склону, замедляют скорость ее потока. В результате облегчается проникновение воды в почву, сокращается в 3,5 раза ее поверхностный сток. Сток талых вод уменьшается на 77–94 м3/га, а в годы с продолжительным снеготаянием и недостаточным увлажнением почвы этот показатель достигает 200 м3/га по сравнению со вспашкой вдоль склона. При этом урожайность зерновых культур повышается на 0,15–0,2 т/га.

Глубина и способ обработки зависят от крутизны склона. Участки, расположенные на нижней части склона с меньшим уклоном поля и более гумусированными почвами, пашут на глубину гумусового слоя. Почва верхней части склона характеризуется большей смытостью, здесь рационально применение вспашки с почвоуглублением или безотвальной обработки.

На односторонних склонах для вспашки выделяют прямоугольные загоны, располагая их поперек склона. Поля со сложными склонами разбивают на участки неправильной формы с учетом направления и крутизны склона, которые пашут отдельно навесными или оборотными плугами. При этом следят за тем, чтобы пласты почвы оборачивались в направлении верхней части склона, и почва не перемещалась вниз по склону.

Вспашка плугами с почвоуглубителями, с вырезными и безотвальными корпусами наиболее эффективна на средне- и сильносмытых почвах с маломощным гумусовым слоем (менее 20 см). На простых односкатных склонах обработку ведут в направлении, перпендикулярном склоновому стоку, на сложных склонах – по контурам. Особенность такой обработки состоит в ее направлении, близком к ходу горизонталей при поперечном движении агрегатов. Обработка почвы по контурам – важная составная часть контурной организации территории. Существуют разновидности контурной обработки почвы: контурно-буферная с полосным чередованием культур и буферных полос из многолетних трав в почвозащитных севооборотах, позволяющая свести к минимуму проявления водной эрозии почв, и контурно-полосная.

При контурной вспашке дополнительно рыхлят почву подпахотного слоя без выноса ее на поверхность. Опыты, проведенные на темно-серой тяжелосуглинистой лесной почве совхоза «Каширский» Московской области, показали, что вспашка с почвоуглублением до 27 см уменьшила смыв почвы на полях с уклоном 3–5° в 5 раз, а урожайность ячменя повысилась на 0,3 т/га по сравнению со вспашкой на 20– 22 см. Наибольшее снижение поверхностного стока воды (120 м3/га) этот прием обеспечивает на склоновых землях ЦентральноЧерноземной зоны.

На склоновых землях гумусовый горизонт небольшой мощности подвержен водной эрозии и постоянно уменьшается, поэтому ежегодно подпахивают небольшую часть подстилающей почвообразующей породы зачастую тяжелого гранулометрического состава. При вовлечении примесей глины подстилающей породы ухудшаются свойства почвы, увеличивается ее плотность, снижается водопроницаемость. На таких почвах целесообразно применять вспашку плугами с вырезными отвалами, что обеспечивает сплошное рыхление подпахотного слоя. Вносимые под вспашку известь, навоз и минеральные удобрения перемешиваются с почвой припахиваемого слоя, улучшая его физические и биологические свойства.

Безотвальное рыхление на глубину 28–32 см проводят под озимые и яровые зерновые культуры в чистых и занятых парах на полях с уклоном 3–8°. При глубоком рыхлении почва промерзает на меньшую глубину и весной раньше оттаивает. Талые воды хорошо поглощаются почвой, уменьшаются смыв почвы, сток воды, вследствие чего запасы ее повышаются на 120–150 т/га по сравнению со вспашкой.

На сильносмытых почвах, где оборот пласта нежелателен, для обработки используют плуги-рыхлители ПРК-4-40, чизельные орудия, плоскорезы-глубокорыхлители. Безотвальное рыхление можно сочетать со вспашкой, лемешным лущением. Проводят его по зяблевой вспашке полосами шириной 4–6 м через 15–20 см перед устойчивым замерзанием почвы, это повышает фильтрационную способность почвы. По данным Почвенного института им. В.В. Докучаева, при глубоком полосном рыхлении смыв дерново-подзолистой почвы при уклоне поля 2–4° уменьшается в 2 раза, а урожайность зерновых культур повышается на 0,6 т/га.

Щелевание как специальный прием обработки проводят для регулирования поверхностного стока воды на склоновых землях с уклоном полей 3–10°. Создание щелей в профиле почвы уменьшает ее смыв, увеличивает запасы воды в почве на 370–550 м3/га за счет перевода поверхностного стока во внутрипочвенный. При этом в 3–4 раза снижаются потери с водой из почвы азота, фосфора и калия.

Щелевание эффективно на тяжелых почвах с плохой водопроницаемостью. Его проводят в системе зяблевой обработки почвы, на посевах озимых культур, многолетних трав, на сенокосах и пастбищах. Щели шириной 5–8 см, глубиной 40–60 см нарезают с расстоянием между ними в ленте 1,4 м, а расстояние между парами щелей (лентами) зависит от уклона поля и составляет 5–10 м. На сложных склонах щели должны быть прерывистыми. Этот прием выполняют поздней осенью при промерзании верхнего слоя почвы на глубину 5–7 см, что предохраняет щели от заплывания.

Для улучшения водопроницаемости и сохранности щелей их заполняют рыхлой почвой гумусового слоя со стерней. Открытые щели заполняются водой, которая замерзает и препятствует поглощению талых вод. Наибольший эффект достигается, когда щели нарезают в конце зимы по еще не оттаявшей почве и по возможности прикрывают валиком снега.

Этот прием выполняют с помощью навесных щелевателей ЩН- 3-70, ЩН-4 или переоборудованных плугов, плоскорезов-глубокорыхлителей. При щелевании зяби щелеватели оборудуют валикоделателями, которые образуют над щелью водоудерживающие валики высотой 10–12 см. Если агрегат работает на посевах озимых культур и трав, то перед каждой стойкой щелевателя устанавливают дисковый нож, который прорезает дернину и уменьшает повреждение растений. На сенокосах и пастбищах, расположенных на склонах 8–10°, щелевание проводят одновременно с кротованием с помощью щелереза-кротователя ЩН-2-140, оборудованного долотами и кротователями. Чтобы не повреждать растения озимых трав, рыхлящие долота устанавливают под углом 10′, а при работе агрегата на зяби – под углом 30°.

На полях с небольшим уклоном (до 3°) щели создают под рядками пропашных культур на глубину 30–40 см. В щели хорошо проникают вода, корни растений, которые потребляют воду и питательные вещества из глубоких слоев почвы. У бобовых растений увеличивается количество клубеньков на корнях.

Наилучшие результаты от щелевания получают на посевах озимых культур, особенно при слабом развитии растений в осенний период. На выровненной перед посевом поверхности поля после посева озимых усиливаются сток талых вод и смыв почвы, особенно при поверхностной обработке. Осеннее щелевание посевов в 2 раза снижает поверхностный сток талых вод на воронежских черноземах, однако полностью приостановить эрозию с помощью этого приема не удается.

Противоэрозионные приемы обработки почвы, создающие на ее поверхности определенный микрорельеф (в виде гребней, замкнутых лунок, прерывистых борозд, микролиманов) или ступенчатый профиль почвы. К агротехническим приемам, задерживающим сток воды и препятствующим смыву почвы, относят ступенчатую, гребнистую, комбинированную вспашки, прерывистое бороздование, лункование зяби, валкование почвы и др.

Ступенчатая разноглубинная вспашка, разработанная НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, – это обработка, обеспечивающая ступенчатый профиль дна борозды. Она предотвращает поверхностный и внутрипочвенный стоки воды. Применяют ее на полях с уклоном 5– 8°, где другие приемы обработки не обеспечивают хорошую противоэрозионную устойчивость почвы. Выполняют такую вспашку чаще всего четырехкорпусным плугом, у которого два корпуса (второй и четвертый) пашут на 20–22 см, а остальные два – на 10–12 см глубже. В результате такой вспашки на поверхности пашни образуются борозды, окаймленные гребнями, а на глубине почвы – ступенчатый профиль. Создание гребенчато-ступенчатого профиля предотвращает смыв почвы, сток талых вод и задерживает 200–300 м3 воды на 1 га.

Высокая эффективность почвозащитной ступенчатой вспашки отмечена в опытах НИИСХ Юго-Востока, на Пензенской сельскохозяйственной станции, в условиях Ростовской области. Она повышала запасы воды в метровом слое на 90–330 м3/га, а урожайность зерновых культур на 0,17–0,43 т/га.

Гребнистая вспашка – это вспашка с образованием гребней на поверхности поля с уклоном 3–5°. Выполняют ее плугами, у которых один корпус (чаще всего последний) имеет удлиненный отвал или один укороченный, другой удлиненный. Возможны и другие сочетания, например удлиненный отвал образует гребень (валик) высотой 20–30 см, а укороченный отвал – борозду. Чередование гребней и открытых борозд в направлении, перпендикулярном склоновому стоку, создает дополнительные емкости для воды и увеличивает ее запасы в почве на 150–200 м3/га. Гребнистую вспашку сочетают с подпахотными рыхлениями, используя почвоуглубители, безотвальные корпуса и с вырезными отвалами, что позволяет увеличить водопоглощающую способность почвы. Проводят ее при поздней зяблевой обработке на односкатных простых склонах.

Комбинированная вспашка, разработанная в Воронежском ГАУ, эффективна на полях с уклоном до 5–6°. Для ее выполнения у трехкорпусного плуга со второго и третьего корпусов снимают отвалы или отвальные корпуса заменяют безотвальными. При работе такого агрегата сочетаются отвальная и безотвальная обработки, на пашне образуются полосы со стерней, окаймленные гребнями. В зимний период в полосах накапливается снег, защищающий почву от глубокого промерзания, что увеличивает поглощение талых вод. Комбинированная вспашка повышает урожайность зерновых культур на склоновых черноземных землях на 0,01–0,41 т/га.

Прерывистое бороздование – эффективный противоэрозионный прием обработки, обеспечивающий нарезку борозд на поверхности поля с уклоном 5–8°. Выполняют его одновременно со вспашкой плугами, оборудованными специальными приспособлениями – ПРНТ-70 000, ПРНТ-80 000. Приспособление ПРНТ-70 000 состоит из корпуса с укороченным отвалом, за которым установлена трехлопастная крыльчатка. При вспашке крыльчатка формирует бороздки длиной 1,0–1,2 м, вместимостью 95–100 л, которые прерываются валиками (перемычками) высотой 20 см. Число образуемых замкнутых микролиманов на 1 га составляет 4000–4200, а их суммарная емкость – 350– 400 м3 воды.

Прерывистое бороздование по уплотнившейся после вспашки почве можно проводить и с помощью культиваторов-окучников: первые проходы выполняют вдоль склона, а вторые – в направлении, перпендикулярном склоновому стоку. Формируется сеть замкнутых лунок размером 0,7 × 0,7 м, которая препятствует стоку воды и смыву почвы.

Лункование зяби – агротехнический прием, применяемый для поделки замкнутых лунок на полях с уклоном 4–6°. Выполняется он одновременно со вспашкой плугами с приспособлениями ПРНТ-90 000 или раздельно с помощью лункообразователей. Устройство включает сферические диски, которые периодически заглубляются в почву и образуют на 1 га 12 000 лунок с суммарной емкостью 200– 500 м3/га воды.

Для лункования зяби после зяблевой вспашки используют лункообразователи ЛОД-10, а также приспособления ПЛДГ-5, ПЛДГ-10 с дисковыми лущильниками ЛДГ-5 и ЛДГ-10.

Поля, обработанные с поделкой водозадерживающего микрорельефа, весной выравнивают с помощью выравнивателей, культиваторов с боронами, волокуш и других орудий.

Для борьбы с водной эрозией применяют также кротование. На глубине 35–40 см специальным приспособлением делают полостикротовины диаметром 6–8 см на расстоянии 0,7–1,4 м, что положительно влияет на свойства почвы: улучшает ее водопроницаемость, распределение влаги по профилю. В условиях избыточного увлажнения кротование устраняет лишнюю влагу.

Существенное значение в борьбе с эрозией имеют приемы предпосевной, послепосевной обработок и посевы на склонах. На склоновых землях необходимо сеять поперек уклона местности, под некоторым углом или по горизонталям. При таком посеве уменьшается скорость водного потока, увеличиваются продолжительность контакта воды с почвой и поступление в нее влаги. В результате сток воды и смыв почвы уменьшаются.

При разработке научно обоснованных мероприятий по борьбе с водной эрозией необходимо в каждом хозяйстве иметь картограммы уклонов сельскохозяйственных угодий. На них отмечают направление и крутизну склонов каждого поля, указывают направление стока.

9. Особенности обработки почв, подверженных ветровой эрозии

Система обработки почвы в районах проявления ветровой эрозии иная, чем в районах достаточного увлажнения и действия водной эрозии.

Основными причинами ветровой эрозии являются высокая скорость ветра у поверхности почвы, высокая степень распыления и слабая оструктуренность верхнего слоя почвы, низкая его увлажненность и отсутствие защитного растительного покрова. Зачастую эрозия почвы на обрабатываемых землях возникает из-за несоответствия технологий возделывания культур и способов обработки почвы ландшафтным условиям.

В задачу противоэрозионной обработки почвы входят: рыхление почвы с сохранением максимального количества растительных остатков и стерни на ее поверхности; создание наилучших условий для накопления и сохранения влаги в почве; недопущение распыления почвы и усиления ее аэрации за счет минимализации обработки почвы.

Оставленная на поверхности поля стерня снижает скорость ветра в приземном слое до 3–4 м/с, что предупреждает выдувание почвы. В зимний период она задерживает снег, способствует накоплению влаги, а в летний жаркий период уменьшает ее испарение.

Основоположниками почвозащитного земледелия в нашей стране были Т.С. Мальцев и А.И. Бараев.

Теоретическими и практическими предпосылками разработки почвозащитного бесплужного земледелия являются:

  • использование почвозащитных технологий, основанных на бесплужной обработке почвы;
  • использование защитной роли растительности и ее пожнивных остатков;
  • использование стерни и пожнивных остатков для снегозадержания;
  • содержание ветроустойчивых агрегатов от 1 мм и более должно быть более 50 %;
  • проективное покрытие растениями и растительными остатками должно составлять не менее 40 %;
  • минимализация обработки почвы;
  • разработка мер борьбы с вредными организмами;
  • разработка и освоение технологий обработки почвы и посева без оборота пласта.

Таким образом, основой противоэрозионной обработки почвы в районах, подверженных ветровой эрозии, служит плоскорезная обработка почвы без ее оборачивания с сохранением на поверхности поля большей части стерни.

Почвозащитную систему обработки, разработанную во ВНИИ зернового хозяйства, успешно применяют в степных зонах Западной Сибири, Северного Кавказа, Нижнего и Среднего Поволжья, Южного Урала, а также в других регионах страны.

Сущность предложенной системы обработки почвы заключается в отказе от вспашки, от обработки лемешными и дисковыми лущильниками и замене их плоскорежущими, не оборачивающими почву орудиями; в применении для весеннего закрытия влаги и обработки паров вместо зубовых игольчатых борон борон-мотыг, которые меньше повреждают стерню; в использовании для посева стерневых сеялок СЗС-2,1, СЗС-8, СЗС-12, совмещающих внесение минеральных удобрений, рыхление почвы, посев зерновых культур и прикалывание почвы.

Повысить противоэрозионную устойчивость почвы можно с помощью применения в системе зяблевой обработки орудий с рыхлящими плоскорежущими рабочими органами, которые не распыляют почву и сохраняют на поверхности поля до 75 % растительных остатков.

В этих целях для глубокого рыхления почвы применяют плоскорезы-глубокорыхлители КПГ-250А, ПГ-3-100, плуги с наклонными стойками параплау, со стойками СибИМЭ и др.

При замене вспашки плоскорезным рыхлением запасы продуктивной влаги в метровом слое черноземной почвы увеличиваются на 45,3–46,5 мм, что существенно улучшает водный режим и повышает урожайность яровой пшеницы на 0,23–0,4 т/га.

В степных и лесостепных районах, подверженных ветровой эрозии, решающая роль в повышении урожайности зерновых культур принадлежит кулисным парам. Поэтому система обработки кулисного пара должна иметь почвозащитную направленность. На легких почвах, наиболее сильно подверженных эрозии, обработку почвы осенью не проводят, а переносят ее на весенний период. Оставленная после уборки зерновых культур стерня и дополнительное мульчирование почвы соломой при уборке способствуют накоплению снега, поглощению почвой талых вод и надежно защищают почву от выдувания.

К числу перспективных технологий при защите почвы от эрозии относятся технологии с «нулевой обработкой». Теоретически число обработок можно свести к одной – посеву. Практической реализацией этой идеи по максимальному сокращению механических обработок служит их совмещение с другими операциями или замена химическими обработками, т. е. гербицидами. Такие технологии позволяют сократить издержки производства и уменьшить потери от ветровой эрозии.

В весенний период вместо лемешных лущильников и дисковых орудий для обработки паров используют культиваторы-плоскорезы КПШ-5, КПШ-9, КПШ-11 в агрегате с игольчатыми боронами.

Применение таких агрегатов позволяет сохранить на поле стерню и растительные остатки, создать мульчирующий слой, который способствует лучшему поглощению влаги атмосферных осадков и сохранению ее от испарения. При использовании в агрегате игольчатых борон лучше выравнивается поверхность почвы, увеличивается ее ветроустойчивость.

Большое значение в борьбе с сорняками и предотвращении иссушения почвы при уходе за парами в летний период имеет применение штанговых культиваторов КШ-3,6А, КЛШ-10 или противоэрозионных культиваторов КПЭ-3,8, КТС-10-2 со штанговой приставкой. Вращаясь от привода колес, квадратного или круглого сечения штанга на глубине 5–7 см разрывает корневую систему сорняков и выносит ее на поверхность почвы. Одновременно рыхлится и выравнивается поверхность почвы; на ней создается хороший мульчирующий слой. Лучшее качество рыхления обеспечивается при движении агрегата в направлении, перпендикулярном или под углом к предшествующей обработке почвы.

Повышение увлажненности почвы и ее устойчивости к ветровой эрозии достигается приемами минимализации обработки за счет сокращения числа механических обработок по уходу за чистыми и кулисными парами с помощью применения эффективных гербицидов для борьбы с сорняками и уменьшения глубины основных обработок в севообороте. Так, по данным Сибирского НИИ сельского хозяйства, на хорошо оструктуренных черноземных и каштановых почвах степной зоны глубину плоскорезной обработки в кулисных парах можно уменьшить до 12–14 см без снижения урожайности яровой пшеницы.

При использовании комбинированных агрегатов, выполняющих несколько технологических операций по обработке почвы и посеву культур (АКП-2,5, АКП-5), и зерновых стерневых сеялок (СЗС-2,1, СЗС-6, СЗС-12) уменьшается распыление почвы и снижается интенсивность эрозионных процессов.

Почвозащитные приемы обработки почвы обеспечивают устойчивую урожайность культур и надежную защиту почвы от ветровой эрозии, если их сочетают в севообороте с посевами кулис, полосным размещением культур, мульчированием почвы соломой и другими влагонакопительными мероприятиями.

Предпосевная обработка почвы включает ранневесеннее боронование зяби, щелевание, выравнивание поверхности поля, предпосевные культивации и контурный посев (посадку). При весенней подготовке почвы необходимо учитывать, что на склонах южной и юго-западной экспозиций физическая спелость наступает быстрее, чем на других. Быстрее иссушается почва и на полях с лункованием, бороздованием, а также на верхних участках склона. Поэтому на этих полях необходимо в первую очередь закрывать влагу путем перекрестного боронования тяжелыми зубовыми боронами.

При посеве ранних яровых культур боронование совмещают с культивацией. На полях с измененным микрорельефом применяют паровые тяжелые культиваторы типа КПЭ-3,8, КПС-4, выравниватели ВП-8, ВПН-5,6А, ВИП-5,6, тяжелые волокуши в сцепе с зубовыми боронами. Для лучшего выравнивания поверхности почвы проводят двукратную культивацию в перекрестном направлении с одновременным боронованием. При этом на поверхности формируется рыхлый мульчирующий слой, нарушается прочность капиллярных связей, что уменьшает потери влаги на испарение.

На склоновых землях, где проведена безотвальная обработка, почва прогревается медленнее.

Закрытие влаги здесь осуществляют игольчатыми боронами в режиме активного рыхления, а для предпосевной обработки используют противоэрозионные культиваторы-плоскорезы КПШ-5, КПШ-9 и др.

На тяжелых сильносмытых, склонных к заплыванию почвах глубину первой культивации увеличивают до 10–12 см, используя тяжелые культиваторы КПЭ-3,8, КТС-10-1. Это улучшает прогревание почвы, увеличивает глубину заделки минеральных удобрений и облегчает борьбу с сорняками.

Первую культивацию проводят поперек склона, а вторую – по диагонали поля, так как она будет перекрываться последующим посевом.

На простых односкатных склонах посев (посадку) проводят в направлении, перпендикулярном склоновому стоку, а на сложных – по контурам (контурный посев). Рядки растений, расположенные по горизонталям, служат хорошей преградой для водного потока по склону и на 25 % снижают сток атмосферных осадков.

Зерновые культуры на склонах 3–8° высевают обычным рядовым способом, на полях с уклоном до 3° кукурузу высевают бороздковым способом, картофель – гребневым, сахарную свеклу – пунктирным.

Для увеличения инфильтрационной способности почвы на посевах пропашных культур проводят щелевание или прерывистое бороздование, что создает дополнительные емкости для поглощения ливневых вод. Щелевание на глубину 30–35 см осуществляют одновременно с посевом или в период междурядной обработки пропашных. Для этих целей пропашные культиваторы оборудуют щелерезами, долотообразными рыхлящими рабочими органами. Щели нарезают по следу колес трактора или через один-два междурядья.

Для прерывистого бороздования и глубокого рыхления междурядий пропашных культур используют приспособление ППБ-0,6, которое навешивается на пропашные культиваторы. Оно состоит из окучника и четырехлопастной крыльчатки, которые при обработке междурядий формируют на 1 га около 4 тыс. бороздок с перемычками глубиной до 16 см, вместимостью 250–280 м3. По данным ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, прерывистое бороздование междурядий на склонах 2–3° задерживает до 200 м3/га воды и повышает урожайность зеленой массы кукурузы на 1,8–2,0 т/га.

Для того чтобы ослабить отрицательное действие уплотнения почвы тяжелыми колесными тракторами во время обработки почвы и посева, необходимо установить по следу колес трактора дополнительные рыхлители почвы на глубину 14–16 см.

Внесение органических и минеральных удобрений на склоновых землях в комплексе с приемами почвозащитной обработки улучшает рост растений, повышает противоэрозионную устойчивость почвы и урожайность сельскохозяйственных культур на 20–40 % и более.

10. Применение удобрений на эродированных почвах

К числу наиболее важных агрохимических приемов защиты почв от эрозии и повышения их плодородия относятся: применение органических, минеральных (азотных, фосфорных, калийных) удобрений, а также микро- и бактериальных удобрений, известкование кислых смытых почв, выращивание сидератов.

Удобрения способствуют ускоренному и более дружному появлению всходов высеваемых культур, улучшают развитие надземной вегетативной массы растений. Густота посевов на удобренных эродированных полях, как правило, выше, чем на неудобренных. Под влиянием удобрений лучше развивается корневая система растений, связывающая почву. Хорошо развитые надземная масса и корни – надежное средство защиты почвы от выдувания и смыва. Корневые и пожнивные остатки после уборки урожая пополняют запасы органического вещества в почве и восстанавливают ее потенциальное плодородие.

Установлено, что на смытых почвах эффективность удобрений по сравнению с несмытыми выше, а окупаемость минеральных удобрений основной продукцией также выше в 1,1–1,6 раза.

Все эродированные почвы нуждаются в первую очередь в органических удобрениях. Они повышают (восстанавливают) плодородие, связность, ветро- и водоустойчивость, общую влагоемкость и водоудерживающую способность.

Так, на эродированных почвах Республики Башкортостан урожайность озимой пшеницы при внесении навоза в дозе 20 т/га повышалась на 0,4 т/га, 40 т/га – на 0,5–0,6 т/га. Совместное внесение навоза и суперфосфата позволило увеличить урожайность на 1,1 т/га при урожайности на контроле 1,3 т/га. В НИИ ЦентральноЧерноземной полосы им. В.В. Докучаева внесение 10 т навоза и 60 кг азотных удобрений на 1 га повысило урожайность ячменя на эродированных почвах на 48 %. В Республике Татарстан при использовании торфонавозного компоста и минеральных удобрений урожайность зеленой массы кукурузы увеличилась с 8,2 до 17,3 т/га.

Эродированные почвы бедны микроэлементами, поэтому на них эффективно использование удобрений, содержащих цинк, молибден, бор, бром, кобальт и др.

Большое значение в повышении плодородия эродированных почв и защиты почв от эрозии имеет возделывание культур на зеленое удобрение (сидерация). Для этих целей в разных зонах нашей страны используют различные культуры: однолетний и многолетний люпин, люцерну, клевер, кормовые бобы, горчицу белую, сурепицу, рапс, вику, сераделлу и др.

Возделывание сидеральных культур на склоновых землях в виде промежуточных, поукосных, пожнивных или парозанимающих посевов имеет большое противоэрозионное значение. При запашке зеленой массы на удобрение повышаются водопроницаемость и влагоемкость, усиливаются процессы микробиологической деятельности, улучшаются агрофизические свойства, в результате приостанавливаются эрозионные процессы, повышается плодородие почвы.

Дозы органических и минеральных (азотных) удобрений (т/га), необходимых для внесения на эродированных землях, можно определить по формуле:

У = У1 + У1К/100,

где У1 – доза навоза и азотных удобрений на несмытой почве, т/га; К коэффициент снижения содержания гумуса в смытых почвах, % от несмытой.

Часто используют следующие коэффициенты: 10–20 % – слабосмытые почвы, 21–50 % – среднесмытые, более 50 % – сильносмытые.

На склоновых землях формируется агробиоценоз, сильно отличающийся от такового на равнинных землях.

Оптимизация почвозащитных мероприятий, системы удобрения на склоновых землях должна сопровождаться оптимизацией защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Современная концепция защиты растений на склоновых землях предусматривает использование, прежде всего, организационно-хозяйственных, агротехнических и биологических методов, а химических как дополнительных. Использование химических средств регламентируется экологической обстановкой, что значительно ограничивает объемы их применения. Для экологизации защиты растений следует применять селективные, щадящие, экологически безопасные препараты.

В Центрально-Черноземной зоне комплексное применение удобрений, пестицидов и регуляторов роста растений при мульчирующей обработке на склоновых землях позволило повысить урожайность зерна озимой пшеницы с 3,8 до 6,6 т/га, или в 1,7 раза.

На дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах Московской области на склоновых землях при комплексном применении средств химизации удалось обеспечить рост урожайности зерна яровых зерновых культур с 3,5 т/га до 6,9 т/га.

Дальнейшее развитие склонового земледелия будет сопровождаться освоением современных технологий, обеспечивающих поддержание оптимального плодородия и защиту окружающей среды, используя достижения отечественной аграрной науки и производства.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *