Эрозия почвы и борьба с ней

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЭРОЗИЯ ПОЧВЫ И БОРЬБА С НЕЙ

1. Эрозия в равнинных условиях

Водная эрозия - процесс разрушения горных пород, почв, грунтов талыми и дождевыми водами, являющийся одним из главных факторов формирования рельефа земной поверхности. Различают поверхностную водную эрозию, при которой происходит смыв почвы, и линейную, приводящую к размыву почвогрунта (оврагообразованию). Развитие форм эрозионного рельефа происходит вследствие боковой и глубинной эрозии. Под первой понимают подмыв берегов (долин, балок, оврагов), под второй - врезание русла потока в глубину. Размывающая способность потоков тем значительнее, чем больше скорость их течения и крупнее частицы грунта. Различают нормальную (естественную) водную эрозию и ускоренную (антропогенную), связанную с нерациональной деятельностью. На сельскохозяйственных землях водная эрозия вызывается поверхностным сроком, который формируется при снеготаянии, во время дождей (ливневая эрозия), а также при поливах (ирригационная) эрозия.

Водная эрозия развита на всех континентах мира. По результатам глобальной оценки деградации почв (1991 г.), площади, подверженные водной эрозии, в Африке составляли 227,4 млн. га (7,7% площади континента), Азии - 439,6 (10,3%), Австралии - 82,9 (9,4), Европе - 114,5 (12,1), Северной Америке - 106,1 (4,8), Южной Америке - 123,2 млн. га (7%). В СНГ водная эрозия наиболее распространена в бассейнах крупных рек в предгорных и на горных территориях.

Водная эрозия почв приняла во всем мире настолько большие размеры и наносит столь огромный и многосторонний, часто непоправимый, ущерб, что защита почв от эрозии стала одной из важнейших проблем человечества. Почва - национальное богатство каждой страны, основное средство сельскохозяйственного производства, поэтому защита ее от эрозии жизненно необходима.

Развитие цивилизации сопровождалось уничтожением растительного покрова при распашке земель и вырубке лесов.

Следствием этого явилось нарушение сложившегося равновесия в природе, в результате чего увеличился поверхностный сток воды, усилились ветры, распаханная почва подверглась разрушению ветром и водой. Чтобы овладеть способами защиты почвы от разрушения поверхностным стоком воды, необходимо в общих чертах познакомиться с закономерностями этого процесса.

Водный баланс любого участка земли за многолетний период выражается формулой Пенка-Оппокова:

Р = R + E,

где Р - атмосферные осадки; R - сток; E - испарение.

Для Центрально-черноземного района РФ (по А.М. Грину) элементы уравнения водного баланса будут равными: Р = 520 мм; R= 69 мм; E= 451 мм. Эти величины выражаются в миллиметрах слоя воды, распределенного по площади какого-либо водосбора реки. Осадки измеряются на метеостанциях дождемерами, сток - по расходу воды в реке, а испарение - в виде разницы между осадками и стоком.

Отдельные элементы водного баланса, помимо связи с климатическими факторами, находятся в большой зависимости от состояния поверхности земли. Для анализа этой зависимости приведенное выше уравнение водного баланса было развернуто Г.Н. Высоцким (1938) и уточнено М.И. Львовичем (1950) следующим образом:

Р = S + W или Р = S + U + T + N,

где Р - атмосферные осадки; S - поверхностный сток воды; W - валовое увлажнение территории (величина впитывания воды почвой; U - грунтовый сток воды; T - транспирация растений (продуктивное испарение); N - физическое испарение.

Рассмотрение приведенных уравнений показывает, что увлажнение территории W находится в большой зависимости от величины поверхностного стока воды S. В свою очередь, оба эти элементы зависят от состояния поверхности и структуры почвы, что определяет собой скорость впитывания (инфильтрацию) воды. Увеличение шероховатости поверхности и улучшение структуры почвы способствуют быстрому впитыванию атмосферных осадков, следовательно, увеличению увлажнения территории и уменьшению поверхностного стока воды. Поглощенные почвой атмосферные осадки расходуются на физическое испарение и транспирацию растений и частично просачиваются вглубь, пополняя грунтовый воды. Эти воды, следуя уклону водонепроницаемого слоя, текут в грунте, а при выходе из него равномерно питают реки в течение года. Поверхностный сток воды часто является не только бесполезным в хозяйственном отношении, но и наносит огромный вред народному хозяйству.

Поверхностный сток воды наблюдается при уклоне более 0,50°. Уклоны свыше 2° считаются эрозионноопасными, так как в этом случае поверхностный сток вызывает сильную эрозию почвы. Различают нормальную или геологическую и ускоренную эрозию почвы. Под геологической эрозией понимают разрушение поверхности суши, происходившее как в прошлом, так и теперь под влиянием естественных причин. В настоящее время темпы такой эрозии малы, внешне незаметны и перекрываются процессом почвообразования.

Ускоренная эрозия порождается хозяйственной деятельностью человека. Ускоренной она называется потому, что темпы ее развития во много раз превышают геологическую эрозию, хотя закономерности их развития остаются общими.

Современный рельеф суши есть результат совместных процессов горообразования, вековых движений земной коры и геологической эрозия. Под влиянием последней сформировалась гидрографическая сеть, т.е. система взаимосвязанных пониженных элементов рельефа. Вода, стекая по поверхности земли вниз по склонам, концентрируется в гидрографической сети и по ней уходит в реки и затем в моря и океаны.

2. Вред, причиняемый водной эрозией

В районах с глубокорасчлененным рельефом современные процессы в резкой форме усугубляют отрицательные условия землепользования. Сами по себе современные размывы как донные так и береговые совершенно не пригодны ни под какое-либо другое угодье кроме леса, выращивание которого связано с большими техническими затруднениями. Хотя относительный процент такой размытой площади не особенно велик, тем не менее территории, расчленяемые такими размывами, делаются неудобными. Рассечение размывами берегов и дна гидрографической сети вызывает также увеличение дренирующей сети и отсюда иссушение окружающей почвы, что ведет к ухудшению условий роста растительности на берегах гидрографической сети и на прилегающих к ним склонах. Особенно большие препятствия для нормального землепользования представляют размывы, проходящие по дну глубоких древних русел третьего цикла после третичной эрозии. Эти древние эрозионные образования являются ныне серьезной помехой для землепользования, создавая полную изоляцию участков, расположенных по обеим берегам сети, до крайности затрудняя рациональное размещение угодий.

Особенно ощутимый вред причиняет земледелию смыв почвы, при котором сносится с пахотных полей верхний наиболее плодородный слой. В результате этого для сельскохозяйственного производства теряются, безвозвратно большие количества питательных для растений веществ, особенно азота. Одновременно с выносом питательных элементов происходит и ухудшение физических свойств почвы. Отсюда понижается плодородие и снижается урожай сельскохозяйственных культур. Согласно данным Новосильской станций на смытых землях недобор зерна доходит до 3-4 ц/га и более, понижается качество сельскохозяйственной продукции.

Но и этим не ограничивается вред от смыва. Стремительно стекающая с крутых склонов поверхностная вода, концентрирующаяся в большие потоки по границам землепользования, вызывает углубление этих границ и появление на склоне частой ложбинности, затрудняющей механизацию почти всех сельскохозяйственных операций и усиливающей по этим ложбинам смыв и сток поверхностных вод.

Последствия современной эрозии вредно сказываются и на водном хозяйстве лесостепных и степных районов. Больше всего страдает от этого прудовое хозяйство в эродированных районах. Здесь во всех лощинных и лощинно-суходольных звеньях желательно сооружение прудов, но дно имеет крутое падение, от этого получается малый разлив пруда в длину, а отсюда и малый его объем. Наконец, современный размыв, особенно в виде концевого, разрастаясь вблизи больших проезжих дорог и коммунальных сооружений, вынуждает делать большие затраты на водоспускные и водоотводные сооружения и на устройство обходных дополнительных дорог.

3. Овражно-балочная сеть

Гидрографическая сеть в плане похожа на ветвящийся ствол дерева и состоит из следующих звеньев, начиная сверху: ложбины, лощины, балки (суходола), речной долины. Каждое звено имеет свою площадь водосбора, т.е. участок поверхности земли, с которого вода стекает в данное звено. Линия, разграничивающая соседние водосборные площади, называется водораздельной. Она проходит по наиболее возвышенным в данном месте точкам рельефа местности.

Звенья гидрографической сети отличаются друг от друга своей величиной и формой берегов. Для Средне-Русской равнины эти звенья имеют следующую характеристику.

Ложбина - верхнее звено суходольной гидрографической сети; слабо выраженная вытянутая впадина шириной 30-80 м с ровным наклонным дном и весьма пологими нередко распахиваемыми берегами. Различают ложбины притеррасные, эрозионно-склоновые, зачаточные, эоловые и др. В зависимости от длины склонов бывают макро- и микроложбины. Водосборы макроложбин составляют 3-20 га. Микроложбины имеют обычно углубления до 1 м без ясно выраженной верхней бровки с незначительным уклоном тальвега. Ниже по течению ложбина переходит в лощину. Ложбина составляет 15-20% от общей длины суходольной гидрографической сети.

Лощина - вытянутое в длину корытообразное понижение глубиной 8-10 м и шириной 100-150 м с заметно выраженными берегами крутизной 10-20° и более, которые, как правило, задернованы, не распахиваются и используются под лес, луг и др. Днище иногда заболочено. Мощность делювия, прокрывающего древний (плейстоценовый) размыв ледниковыми водами в коренных породах, меньше на склонах инсолируемых экспозиций. Водосборная площадь лощины 100-300 (до 500 га), которые составляют 25-40% от общей длины суходольной гидрографической сети.

Балка - сухое или с временным водотоком линейное понижение с полого-вогнутым дном и задернованными склонами, иногда поросшими кустарниками или лесом. Длина доходит до нескольких десятков километров, ширина - до 100 м. Встречаются преимущественно в лесостепи и степи. Некоторые ученые отождествляют балку с суходолом.

Суходол - вытянутое понижение рельефа (сухая долина, сухая балка без постоянного водотока) глубиной до 15-20 м, шириной до 200-400 м, длиной 30 км и более с резкой ассиметрией задернованных берегов: теневые склоны более пологие, с более мощным (до 10 м) слоем лёссового делювия, перекрывающим прорезанные потоками талых вод плейстоценовых оледенений коренные породы. На инсолируемых склонах крутизной более 200° покровная порода может отсутствовать. Водосборная площадь суходола варьирует от 800 до 3000 га. Некоторые суходолы могут быть частично покрыты лесом или кустарниками. Весной в период снеготаяния и летом во время ливней по суходолам проходят мощные потоки воды. Суходолы составляют 15-20% от общей протяженности гидрографической сети. При агролесомелиоративном устройстве территории суходола необходимо учитывать различия лесорастительных условий берегов разных экспозиций.

Речная долина - вытянутое в длину, обычно извилистое углубление в земной поверхности, образованное вековой деятельностью стекающей воды, с наличием русла современного потока. Характерна общим наклоном дна от одного конца к другому. Речные долины подразделяются в зависимости от поперечных профилей на типы:

щель (клямма) - глубокая узкая долина в горах с отвесными (или нависающими) склонами, ширина которой почти совпадает с шириной русла реки;

каньон - более широкая, чем щель, долина с отвесными, часто с уступами, склонами и плоским дном, встречающаяся преимущественно в горных условиях;

ущелье - глубокая речная долина в горах с выпуклыми склонами, приобретающими к подошве значительную крутизну, и узким дном;

V-образная долина - разновидность ущелья с более пологими склонами и значительной шириной дна;

корытообразная эрозионная долина (трог) с вогнутыми склонами, выполаживающимися ко дну (нижняя часть такой долины как бы врезана в дно более широкой долины;

неясно выраженная долина - это неглубокая речная долина равнинных пространств, имеющая очень пологие склоны, постепенно сливающиеся с окружающей местностью и др. Речные долины являются распространенными объектами лесомелиорации.

В практике различают долины малых и крупных рек. Долины малых рек по строению похожи на балки, отличаясь от них тем, что крутые и пологие их берега чередуются не в зависимости от их экспозиции, а от извилистости русла реки. Вода промывает в пойме реки извилистое русло, имеющее в плане вид синусоиды. Там, где излучины реки подходят к берегам долины, последние подмываются и становятся более крутыми, чем противоположные. Излучины реки постепенно перемещаются вниз вдоль основной оси движения воды и, подмывая берега, расширяют пойму реки.

Долины крупных рек отличаются от малых относительно постоянной ассиметрией берегов. Обычно правый берег крутой и высокий (подмываемый), а левый - пологий. Пойма широкая. Русло реки тоже извилистое, но река в целом смещена в пойме к правому берегу, поэтому ее излучины подмывают только правый берег. Такое происхождение ассиметрии берегов объясняется теорией Бэра-Бабине, согласно которой речной поток вследствие вращения земли в Северном полушарии отклоняется вправо по течению, а в Южном - влево независимо от направления течения. Эта закономерность в ряде случаев нарушается местными особенностями геологического строения территории.

По отношению к рекам принято говорить не о водосборной площади (площади сбора воды поверхностного стока), а о бассейне, поскольку в реки сбрасывается не только поверхностный сток воды, но и грунтовый (подземный), а границы поверхностного и подземного водосборов могут не совпадать.

Перечисленные звенья гидрографической сети выработались в результате геологической эрозии, в основном, в далеком прошлом, поэтому такую сеть называют древней. В настоящее время ее берега и дно покрыты растительностью. В ряде случаев дно и берега этой сети разрушены в результате ускоренной эрозии и превратились в овраги.

Гидрографическая сеть расчленяет всю территорию поверхности земли. Поэтому пашни, луга и леса расположены на водосборах тех или иных звеньев этой сети. Лишь в исключительных случаях могут встречаться ровные бессточные участки земли. Для характеристики густоты гидрографической сети введено понятие коэффициента расчленения территории. Этот коэффициент показывает, сколько километров длины гидрографической сети приходится на один квадратный километр поверхности суши. Средней величиной принято считать коэффициент, равный 1,0.

Ускоренная эрозия почв тесно связана с густотой гидрографической сети. Чем больше расчлененность территории, где круче склоны водосборов, тем больше эрозионноопасных уклонов и сильнее развита эрозия почвы. Кроме того, ускоренная эрозия связана с историей земледелия. Она сильнее выражена в районах более древнего земледелия (вблизи старых городов).

Ускоренная эрозия проявляется в двух основных видах: поверхностной, или плоскостной, и линейной, или вертикальной. При поверхностной эрозии почва смывается с поверхности земли, а при линейной - размывается в глубину, т.е. образуются овраги.

4. Дефляция почв и меры борьбы с ней

водный эрозия почва ложбина дефляция

Дефляцией или ветровой эрозией почв называют процесс разрушения почвы, выдувания и отложения продуктов разрушения.

Процесс возникновения ветровой эрозии определяется главным образом воздействием воздушного потока (ветра) на поверхность почвы, в результате которого почвенные частицы приходят в движение. От их непрерывных ударов крупные комки и другие частицы постепенно перетираются и разрушаются. Ветер вовлекает в движение все новые и новые частицы, насыщая ветровой поток пылью и увеличивая его разрушительную силу.

Помимо ветра, в развития ветровой эрозии большое значение имеют и другие факторы. Важнейшие из них можно разбить на две основные группы:

1) природные;

2) обусловленные хозяйственной деятельностью человека.

В зависимости от интенсивности и формы проявления ветровая эрозия может принимать вид повседневной или местной эрозии пыльных, или черных, бурь, а также "черных" зим, когда зимой происходит выдувание почвы и пыли вместе со снегом.

Местная дефляция на пашнях возникает при скорости ветра менее 15 м/с. Она протекает незаметно, но тем не менее вредно, так как медленно, но постоянно разрушает и истощает почву. При этом виде дефляции могут наблюдаться обнажение семян, заделанных в почву, и засекание молодых всходов растений. Особенно сильно местная дефляция проявляется на ветроударных склонах, лишенных растительности.

Пыльные, или черные, бури - наиболее активный и вредоносный вид дефляции (ветровой эрозии), так как при них наиболее сильно разрушается и выдувается почва. Четкого общепринятого определения пыльной бури до настоящего времени нет. В Гидрометслужбе под пыльной бурей понимают такое явление, когда при сильном ветре в воздух поднимается много пыли, песка, частиц сухой земли, вследствие чего происходит замутнение атмосферы и значительно уменьшается видимость.

В зависимости от количества пыли в воздухе и замутнения атмосферы различают слабые пыльные бури с видимостью от 2 до 10 тыс. м, средние - от 1 до 2 и сильные - менее 1 тыс. м. Таким образом, это явление отмечается сетью гидрометеорологических станций только при наличии замутнения атмосферы вне зависимости от места выдувания пыли и без учета свойств и состояния поверхности почвы. В "Энциклопедии агролесомелиорации" под пыльной бурей понимается перенос пыли и песка сильными и продолжительными ветрами, выдувающими верхние слои почвы.

И.И. Островский предлагает делить пыльные бури на три типа: местные, транзитные и смешанные. Местными он называет бури, сформированные из пылевых частиц местного субстрата, поднятых ветром в нижние слои атмосферы; транзитные - из пыли, поднятой в атмосферу за пределами места наблюдения; смешанные - в результате объединения транзитного потока пылевых частиц с местным.

Приведенные определения пыльной бури недостаточно четко отражают сущность и природу явления. Применительно к сельскому хозяйству под пыльной бурей следует понимать явление, наблюдающееся большей частью в засушливых областях, при котором сильным ветром разрушается и выдувается верхний слой почвы. Вместе с почвой могут выдуваться сельскохозяйственные посевы. Поднятая в воздух масса пыли значительно снижает видимость.

Пыльные бури возникают, как правило, при скорости ветра, превышающей 15 м/с. Одновременно с пыльными бурями наблюдаются передвижение частиц почвы в виде поземки, подъем частиц в атмосферу и отложение их у препятствий. Поднявшись в атмосферу, пыль может образовать сплошную завесу, сквозь которую слабо просвечивает солнце. Тогда видимость резко снижается, небо приобретает мутно-серый цвет. При этом дисперсный состав почвенных частиц характеризуется фракциями от сотых долей до 2-3 мм. Такой тип пыльной бури приносит большой вред сельскому хозяйству.

Красочно описана пыльная буря С.Г. Попруженко: "Сухой сильный ветер в продолжение нескольких дней рвал землю и гнал массы песка, земли и пыли. Туча за тучей поднимались клубы земли и, то догоняя, то перегоняя одна другую, сливались непроницаемую для глаза массу пыли, засекавшей глаза. Ветер выл, грохотал с неимоверной силой, срывал на пути все, что могло служить ему препятствием. Посевы, желтевшие от сухого воздуха, подрезались под корень, как серпом: но и корни не могли уцелеть, ветер выносил землю с корнем; не щадилась и старая сухая сорная трава - и та выкорчевывалась. Земля выносилась до 18 см глубины и обнажалась подпочва; более всего страдали мягкие удобренные поля. Это была, по словам некоторых наблюдателей, какая-то пустыня; недавно еще зеленевшие нивы превратились в черную избитую равнину, как бы после пожара".

Адвективные пыльные бури характеризуются значительными концентрациями в воздухе сравнительно мелкодисперсной и однородной пыли, они сопровождаются ветром значительной скорости, но обычно ниже 15 м/с. При этом вместе их наблюдения выдувание почв и посевов не происходит. Однако пыль, принесенная из атмосферы, может оседать при снижении скорости ветра или вместе с выпадающими осадками. Эти бури наносят менее заметный вред сельскому хозяйству. Он может выражаться в частичном засекании и засыпании растений, ожоге растений вследствие оседания сильно нагретой пыли, а также в повышении температуры и увеличении сухости воздуха (рис. 24, 25).

Наименее изучены пыльные бури в зимних условиях, называемые "черными" зимами. Это явление дефляции выражается в сдувании с полей сильным ветром снега и верхних слоев почвы, а в некоторых случаях и в выдувании озимых посевов. Оно наблюдается при отрицательных температурах воздуха, когда снег более рыхлый и легко переносится ветром. Почвенная пыль и снег откладываются в понижениях и у препятствий, образуя валы и бугры черного цвета.

В.В. Докучаев в своем отчете о деятельности экспедиции приводит такое описание: "Не только был совершенно сорван и снесен с полей тонкий снеговой покров, но и рыхлая почва, обнаженная от снега и сухая, как пепел, взметалась вихрями при 18° мороза. Тучи темной земляной пыли наполняли морозный воздух, застилая дороги, затрудняя сообщения между селениями, заносили сады (местами деревья были занесены на высоту 1,5 м), ложились валами и буграми на улицах деревень и сильно затрудняли движение по железным дорогам: приходилось даже отрывать железнодорожные полустанки от сугробов черной пыли, смешанной со снегом.

Рис. 1. Уничтоженные пыльной бурей озимые посевы

Рис. 2. Слой мелкозёма за лесной полосой плотной конструкции

В борьбе с деградацией земель в настоящее время получает признание концепция неистощительного природопользования, которая обеспечивает функционирование антропогенных ландшафтов в динамическом равновесном режиме с оптимальным балансом прихода-расхода природных ресурсов (водного и воздушного бассейнов, почвенного плодородия и др.), близким к режиму естественных эталонных ландшафтов. При неистощительном природопользовании все больше применяются ландшафтно-адаптивные системы "сухого", контурно-мелиоративного земледелия, комплексной мелиорации аридных территорий, агролесомелиорации и т.п.

В условиях интенсификации земледелия возросла видовая однородность агроценозов, что привело к экологической и генетической их уязвимости. Особенно ярко эти процессы проявились в последнее время в связи с сокращением площади лесов, лугов, расширением площадей пахотных земель, что привело к активизации процессов водной и ветровой эрозии, засолению почв, часто повторяющимися засухами и суховеями.

В степях прекратили свое существование много малых речек, мелких озер и водоемов, сократились объемы воды в крупных озерах и увеличились площади опустыненных песчаных участков вокруг этих озер и водоемов. Причем многие негативные явления в сельском хозяйстве стабилизировались, что нашло свое отражение в снижении урожайности различных сельхозкультур.

Борьба с ветровой эрозией (дефляцией) должна быть направлена на ослабление скорости ветра в приземном слое, на защиту почвы, увеличение ее сопротивляемости развеиванию. Мероприятия по борьбе с пыльными бурями (дефляцией) должны быть комплексными, состоящими из ряда связанных между собой приемов, находящих конечное завершение в правильной организации территории землепользования, которая складывается из агротехнических, агролесомелиоративных и организационно-хозяйственных мероприятий.

Характер микроклимата, а также способность сельскохозяйственной территории противостоять неблагоприятным природным явлениям обусловливаются особенностями не только на пашне, но и всего природного комплекса. На это указывали в своих трудах выдающиеся русские ученые В.В. Докучаев и В.Р. Вильямс. В книге "Наши степи прежде и теперь" В.В. Докучаев пришел к выводу о необходимости выработки норм, определяющих относительные площади пашни, естественных кормовых угодий, леса и вод применительно к местным условиям. Этим положением были заложены научные основы противоэрозионной организации территории хозяйств и комплексной защиты почв от эрозии.

Комплексная защита почв от ветровой и водной эрозии -важнейшее условие повышения продуктивности земель, увеличения производства зерна и другой растениеводческой продукции.

Противоэрозионная организация территории базируется на планово-организационной основе, объединяющей и взаимоувязывающей все элементы почвозащитного комплекса в единое целое. Она предполагает проведение следующих мероприятий:

- установление оптимального соотношения сельскохозяйственных угодий, рационального использования и защиты от эрозии, прежде всего, самой ценной части сельхозугодий - пахотных земель путем введения полевых (обычных и почвозащитных) севооборотов, применение соответствующих местным почвенно-климатическим условиям способов обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур, удобрений, агромелиорации и других приемов, способствующих сохранению и повышению плодородия почвы;

- повышение продуктивности, рационального использования и охраны от эрозии естественных кормовых угодий путем внедрения пастбище- и сенокосооборотов, посева многолетних трав с целью залужения, создания культурных пастбищ и сенокосов, применения удобрений, орошения и осушения (там, где это необходимо);

- организация лесного хозяйства как путем 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 Западной Сибири особое значение приобретает рациональная организация местного водного хозяйства, охрана имеющихся водных источников, строительство прудов и водоемов, регулярное и лиманное орошение.

Таким образом, в зонах проявления ветровой или водной эрозии рациональная система ведения земледелия должна предусматривать применение целого комплекса почвозащитных мероприятий. При этом необходимо обеспечить выполнение следующих главных противоэрозионных требований:

- в зонах проявления ветровой эрозии - создание ветроустойчивой поверхности почвы, уменьшение скорости ветра в приземном слое воздуха и сокращение пылесборных площадей;

- в зонах проявления водной эрозии - регулирование стока талых и ливневых вод, создания водоустойчивой поверхности почвы.

Основные принципы проектирования противоэрозионных мероприятий включают в себя:

а) взаимоувязанность почвозащитных мер на всей территории проявления эрозии (водосборный бассейн, административный или географический район). В зонах проявления водной эрозии почвозащитные мероприятия проектируются и осуществляются в границах водосборных бассейнов в 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);

б) 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 климата, рельефа, особенностей почвенного покрова и экономических возможностей хозяйства;

в) комплексность почвозащитных мероприятий, предусматривающая, как отмечалось выше, одновременное применение в необходимых соотношениях взаимоувязанных мер (организационно-хозяйственных, агротехнических, лесомелиоративных, гидротехнических) с целью предупреждения и ликвидации эрозионных процессов;

г) экономичность почвозащитных мер, обеспечивающая получение наибольшего эффекта от применения того или иного приема при минимальном отводе ценных земель, наименьших затратах труда и средств на их осуществление.

5. Агротехнические противоэрозионные мероприятия

В противоэрозионном комплексе особое место отводится агротехническим приемам, которые ежегодно осуществляются на всех или почти всех пахотных землях и на значительной части естественных сенокосов и пастбищ. От правильной агротехники, прежде всего, зависит успешное решение задачи защиты почвы от разрушения ветровой и водной эрозией.

Главное противоэрозионное требование -создание такой поверхности поля, с которой бы меньше испарялось и стекало воды, которая была бы устойчивой против ветровой и водной эрозии, обеспечивала наилучшие условия для развития культурных растений и формирования урожая. Эту задачу можно решить соответствующей агротехникой - обработкой почвы и уходом за растениями.

Во-первых, при выборе системы обработки почвы необходимо учитывать объективные законы земледелия: закон минимума, оптимума и максимума действия факторов жизни растений; закон совокупного взаимообусловленного действия факторов урожая; закон единства синтеза и разложения органического вещества.

В степных засушливых районах Кулунды главным фактором, определяющим величину урожая, является влага. Будучи часто в минимуме, она снижает эффективность других элементов системы земледелия, таких как севооборот, удобрения, сорт. Поэтому система обработки почвы в засушливых степных районах должна, прежде всего, решать задачи лучшего накопления, сохранения, использования влаги и защиты почвы от ветровой эрозии.

На современном уровне развития земледельческой науки и техники эту задачу успешно решает плоскорезная обработка почвы, обеспечивающая повышение урожаев зерновых культур на 1-3 ц/га и предотвращающая ветровую эрозию почвы.

Насколько эффективна плоскорезная обработка в накоплении и сохранении запасов влаги показывают следующие данные. В опытах Кулундинской сельскохозяйственной опытной станции при отвальной зяби сохранилось 22,4-29,9%, а при обработке почвы плоскорезами - 45,6-46,8% влаги. В среднем за 5 лет высота снежного покрова на участке с осенним рыхлением плоскорезом составила 20 см, на отвальной зяблевой вспашке -13,8 см, запасы воды в снеге, соответственно, равнялись 498 и 322 мм. Влагообеспеченность посевов яровой пшеницы, особенно в сухие годы, была выше по плоскорезной обработке.

Во-вторых, опираясь на закон единства синтеза и разложения органического вещества, обработка почвы должна учитывать направление почвообразовательного процесса в условиях культурного земледелия. Поясним это конкретными примерами. Известно, что в Кулундинской степи в условиях ежегодного применения отвальной обработки наблюдается интенсивная минерализация органических веществ. По данным Г.Т. Руденко (1970), соотношение в составе гумуса гуминовых кислот к фульвокислотам равно 0,94. Почва, как говорят, быстро "выпахивается", сильно распыляется и подвергается ветровой эрозии. Естественно, что в данном случае необходимо тормозить нежелательный процесс быстрого разложения органического вещества. Это можно сделать путем применения плоскорезных обработок и посева многолетних трав, что и осуществляется многими сельскохозяйственными предприятиями. Длительное применение плоскорезных обработок не ухудшает условий питания растений.

Для успешной борьбы с сорняками при таких обработках необходимы чистый пар, более поздние сроки посева после тщательного очищения полей от сорных растений и применение гербицидов при посеве пшеницы и других зерновых культур на третий и четвертый годы после пара.

Итак, в условиях степных засушливых районов (с количеством осадков 200-350 мм в год), особенно на почвах легкого механического состава, должна применяться противоэрозионная агротехническая система, базирующаяся на плоскорезной обработке с оставлением стерни.

В лесостепной зоне задача сводится к тому, чтобы сочетанием плоскорезных и отвальных обработок регулировать факторы жизни растений (водный и пищевой режим, процессы накопления и разложения органического вещества, засоренность почвы и др.) с учетом особенностей почв, климатических условий года и высеваемых культур.

Так, в Алтайском Приобье отвальная вспашка более эффективна при подъеме пласта многолетних трав и подготовке почвы под пропашные. Под зерновые культуры производится плоскорезная обработка паров и зяби.

Зональный подход к способам основной обработки позволит более успешно решать задачи повышения плодородия и защиты почвы от эрозии, получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

6. Применение удобрений на эродированных почвах

Ветровая и водная эрозия приводят к снижению плодородия почвы. Это снижение бывает различным в зависимости от степени эродированности и типа почв. Так, потери гумуса от дефляции на каштановых почвах Кулундинской степи нередко достигают 30-50%. Cнос только 1 см пахотного слоя южного чернозема в Ширинской степи (Хакасия) сопровождается потерями около 760 кг азота, 240 кг фосфора и 800 кг калия с гектара. Водные потоки на склонах ежегодно уносят огромное количество органических и минеральных питательных веществ, что ведет к снижению урожаев.

Важно противоэрозионное значение удобрений. Они способствуют ускоренному и более дружному появлению всходов высеваемых культур, защищающих почву от выдувания и водной эрозии.

Удобрения улучшают развитие надземной вегетативной массы растений. Густота посевов на удобренных эродированных полях бывает, как правило, выше, чем на неудобренных. Под влиянием удобрений лучше развивается корневая система растений, связывающая почву. Хорошо развитая надземная масса и корни являются надежным средством защиты почвы от выдувания и смыва. Корневые и пожнивные остатки после уборки урожая пополняют запасы органического вещества в почве и тем самым восстанавливают ее потенциальное плодородие.

Известно также положительное влияние удобрений на водно-физические свойства почвы. Навоз, например, повышает связность, ветро- и водоустойчивость, общую влагоемкость и водоудерживающую способность почвы. Удобренная навозом почва лучше использует атмосферные осадки, меньше подвергается ветровой и водной эрозии. Положительное влияние на водоудерживающую способность почвы оказывают азотно-калийные и азотно-фосфорно-калийные минеральные удобрения. Применение удобрений способствует более экономному расходованию растениями почвенной влаги.

Большое значение применения минеральных и органических удобрений на эродированных почвах связано не только с необходимостью восстановления их плодородия, повышения урожаев и качества продукции, но еще и с тем, что по мере интенсификации земледелия, введения в севооборот более продуктивных культур и сортов в несколько раз возрастает вынос питательных веществ из почвы.

По данным Омской областной агрохимлаборатории с урожаем было вынесено питательных веществ из почвы (кг с 1 га): азота -54,1, фосфора - 22,0 и калия - 76,1, а внесено за счет удобрений и других источников, соответственно: азота - 6,1, фосфора - 3,2 и калия - 5,8 кг. Таким образом, урожай сельскохозяйственных культур в Омской области формируется на 80-90% за счет питательных веществ почвы и только на 15-23% за счет питательных элементов, вносимых с удобрениями. В данном случае задача соблюдения закона возврата приобретает особое значение. Речь идет о сохранении и приумножении потенциального плодородия почв, которое должно обеспечить прогрессивный рост урожаев на будущее.

Всю территорию Западной Сибири в зависимости от почвенно-климатических условий можно подразделить на три основные агротехнические зоны.

Для каштановых и темно-каштановых почв степных районов (первая агротехническая зона) характерно низкое содержание подвижного фосфора, достаточное - азота и очень высокое - подвижного калия.

В лесостепных увлажненных районах (вторая агрохимическая зона) обыкновенные и выщелоченные черноземы обладают более равновесным содержанием азота, фосфора и калия. Но и здесь в засушливые годы ощущается недостаток фосфора в почвах. Во влажные годы отмечается некоторый недостаток азота в связи с промыванием и смывом нитратов талыми и дождевыми водами. Обеспеченность калием высокая или очень высокая.

Учитывая различное состояние и потребность почв в удобрениях, необходимо по каждой агрохимической зоне иметь свою систему удобрений. Особенно большой пестротой по плодородию характеризуются смытые почвы склонов. Поэтому для них на основании агротехнического обследования и составленных картограмм разрабатываются дифференцированные системы удобрений.

Исследованиями и практикой установлена высокая эффективность применения навоза на эродированных (склоновых и дефлированных) почвах, особенно в районах, где выпадает 400-600 мм осадков в год. В данном случае навоз выступает в двойной роли: в качестве эффективного восстановления плодородия и средства повышения противоэрозионной устойчивости почв. Очень важно применять навоз на полях, вышедших из-под интенсивных пропашных культур (кукуруза, картофель, свекла), оставляющих после себя почву, обедненную питательными веществами, сильно распыленную и лишенную растительного покрова. Если в такую почву не внести 20-30 т навоза, то она легко может стать достоянием ветра и воды. Таким образом, навоз -мощное средство восстановления и устойчивости почв к разрушению машинами, ветром и водой.

Важнейшим элементом противоэрозионной организации территории являются научно обоснованные обычные и почвозащитные полевые севообороты. Многолетнее изучение эффективности различных севооборотов показало, что в условиях степных и лесостепных районов Западной Сибири наивысшую урожайность и наибольший выход зерна с гектара севооборотной площади, особенно в засушливые годы, обеспечивают зернопаровые севообороты с короткой ротацией.

В зернопропашных севооборотах (типа кукуруза и три поля пшеницы) снижаются выход зерна и урожай, но повышается выход растениеводческой продукции в кормовых единицах с гектара (особенно в увлажненных районах). Следует однако отметить низкую обеспеченность этой продукции белком (80-84 г в 1 к.ед.).

Зернотравопольные (7-10-польные) севообороты уступают зернопаровым и зернопропашным по урожайности и выходу зерна на единицу севооборотной площади, но превосходят их по обеспеченности белком кормовой единицы.

При выборе схем севооборотов нужно учитывать специализацию хозяйства и местные почвенно-климатические условия. Например, в Кулундинской степи преимущество следует отдавать зернопаровым севооборотам с короткой ротацией (пар, три-четыре поля зерновых). В более увлажненных центральных и восточных районах Алтайского края, северных районах Омской области с успехом применяются зернопропашные и зернопаротравопольные севообороты.

За последние годы в Западной Сибири, особенно в Алтайском крае, довольно широкое распространение получили специальные почвозащитные севообороты с высоким удельным весом (до 50%) многолетних трав, способствующих восстановлению органического вещества и хорошо скрепляющих своими корнями почву. Павлодарская опытная станция по защите почв от эрозии рекомендует на легких супесчаных почвах Северного Казахстана и Сибири севооборот, в котором площади пашни распределяются следующим образом: 50% многолетние травы, 40% зерновые (пшеница), 10% чистый кулисный пар.

Отдавая должное севооборотам как основе культурного земледелия, следует сказать о необходимости постоянного их совершенствования с целью повышения продуктивности. В Алтайском НИИ земледелия и селекции на слабоэродированном выщелоченном приобском черноземе урожаи зерна яровой пшеницы по чистому пару в течение пятнадцати лет колебались от 12,9 до 25,1 ц, по кукурузе - от 9,9 до 24,7 ц и по пласту многолетних трав - от 8,0 до 22,9 ц/га. В процессе изучения севооборотов установлено довольно резкое снижение урожая зерна яровой пшеницы на второй и особенно третий год посева после пара. В 4-польном зернопаровом севообороте (пар, три поля пшеницы) урожай пшеницы, посеянный в первый год после пара, за 15 лет составил 19,4, на второй - 16,4, на третий - 14,4 ц/га.

Главная причина снижения урожая пшеницы, посеянной на второй и третий год после чистого пара - ухудшение обеспеченности посевов основными факторами плодородия почвы (влагой и легкоусвояемой пищей). Алтайским НИИЗиС были разработаны методы повышения продуктивности севооборотов путем внедрения на всех полях комплекса агротехнических мероприятий по влагонакоплению (посев кулис, оставление стерни, мульчирование почвы соломой и др.) и применение удобрений.

Для защиты почвы от эрозии, повышения влагозарядки и продуктивности парового поля рекомендуется посев кулис из высокостебельных сельскохозяйственных культур (горчица, подсолнечник и др.).

Правильные севообороты обеспечивают не только наиболее эффективное размещение культур по предшественникам в соответствии с принятой структурой посевов, но также восстановление и повышение плодородия почвы, а также получение высоких урожаев. Преимущество остается за такими севооборотами, которые в данных условиях обеспечивают максимальный выход продовольственного зерна, технического сырья и кормов с единицы площади пашни.

Севообороты могут быть разнотипными в зависимости от выбора культур, места расположения и задач, которые они решают. В настоящее время принято делить севообороты по их назначению, интенсивности и расположению на три типа: полевые (паро-зерновые, паро-травяные, паро-зернопропашние, зернопропашные, пропашные, сидеральные и плодосменные); кормовые (прифермские и сенокосно пастбищные); специальные (овощные, овощно-кормовые, рисовые, табачные, конопляные, почвозащитные и др.).

Наиболее продуктивно использование земли оказывается в том случае, когда хозяйство осваивает не один какой-либо севооборот, а систему севооборотов. Потребность в нескольких и часто в разнотипных севооборотах объясняется различными причинами: особенности рельефа и ландшафта, размещение населенных пунктов и ферм, возделывание культур, предъявляющих особые требования к плодородию почвы и уходу. Часто оказывается вполне достаточно иметь лишь несколько полевых севооборотов, в которых может быть одновременно успешно решена задача производства зерна, овощных культур, сочных и грубых кормов. Коренное улучшение и повышение продуктивности естественных кормовых угодий длительного пользования на участках, отвечающих требованиям продолжительного возделывания многолетних трав или кукурузы.

Система севооборотов в хозяйстве может быть также представлена сочетанием полевых и кормовых или полевых и специальных севооборотов. Все зависит от того, как наиболее целесообразно в данных конкретных условиях использовать землю.

Севооборот не обычный рядовой агротехнический прием, оказывающий только лишь разовое положительное действие на урожай одной культуры. Правильное чередование сельскохозяйственных культур по полям и по годам - это своего рода научно обоснованное расписание в использовании земель на длительный период времени. Установившиеся севообороты следует оберегать от случайных нарушений и добиваться прогрессивного роста урожайности.

Однако каждый севооборот и вся их система должны обладать определенной гибкостью, маневренностью. По мере совершенствования, интенсификации земледелия состав культур, порядок их чередования и весь комплекс агротехнических мероприятий неизбежно будут меняться, а следовательно, и внутри севооборотов должны происходить определенные изменения. Однако это не должно приводить к нарушению границ полей и существа севооборотов.

Бессистемное использование пашни вновь освоенных земель в первые годы после их распашки в основном под посевы яровой пшеницы привело к существенному засорению полей сорняками различных видов. Кроме того, при посеве яровой пшеницы и других зерновых культур в ранние сроки резко снижались урожаи этих культур из-за губительного воздействия обычной в степных районах Сибири и Казахстана раннелетней (июньской) засухи и засорения посевов овсюгом.

Особенности почвенного покрова, крайняя засушливость климата и весьма напряженный ветровой режим степных районов Сибири и Северного Казахстана выдвинули перед научными учреждениями на первый план разработку эффективных мер защиты почв от ветровой эрозии и преодоления губительного действия засухи.

Исследования ВНИИЗХ показали, что для степной зоны Казахстана и Сибири необходимо разработать совершенно новую отличительную от европейской части страны систему земледелия. Эта система должна в первую очередь включать в себя надежные меры защиты почв от ветровой эрозий, приемы наиболее эффективного использования для формирования урожая ограниченных запасов влаг и естественных осадков и способы преодоления вредного действия засухи.

Главной отличительной чертой почвозащитной системы земледелия, разработанной ВНИИЗХ, является замена отвальной вспашки плоскорезной обработкой, применение которой обеспечивает сохранность на поверхности полей стерни и других растительных остатков.

Степень развития эрозионных процессов в основном зависит от устойчивости верхнего 0-5 см слоя почвы к разрушительному действию ветра. Как известно, порог устойчивости почвы ветру зависит от соотношения эрозионноопасных и почвозащитных фракций в слое 2-5 см. Если количество частиц диаметром менее 1 мм превышает более 50% и на поверхности почвы нет растительности или пожнивных остатков, то такая почва может подвергнуться ветровой эрозии.

Комковатость верхнего 0-5 см слоя почвы может служить диагностическим признаком устойчивости почвы к ветру. Однако одной комковатости недостаточно для защиты почвы от ветровой эрозии. Необходимо, чтобы на поверхности почвы имелись живые растения или их пожнивные остатки. Стерня является надежной защитой почвы от ветровой эрозии, так как уменьшает скорость ветра в приземном слое воздуха, тормозит перекатыванию эрозионных частиц и комочков почвы и тем самым препятствует отрыву и переносу агрессивных комочков и формированию пылевоздушного потока.

Помимо описанных могут быть модификации и других почвозащитных севооборотов в неизменной или несколько водоизмененной структурой посевных площадей. Размещать возделываемые культуры во всех природно-климатических зонах следует с обязательным учетом охраны почв от всех видов эрозии.

Размещено на Allbest.ru