Эрозия почвы и приемы почвозащитного земледелия

1. Приемы, увеличивающие скорость впитывания воды в почву. К ним относятся меры, улучшающие водопроницаемость почвы и увеличивающие емкость почвенных пор, как например, глубокая вспашка почвы, глубокое рыхление и др.

2. Приемы, основанные на задержании стоковых вод: обвалование, бороздование поверхности, лункование и др.

3. Приемы повышающие эрозионную устойчивость поверхности почв (безотвальная и плоскорезные обработки, посев кулис, буферные полосы, полосное размещение культур на склонах, способ посева и др.).

Особенности обработки почвы на склонах зависят от вида возделываемых культур, крутизны склона и степени смытости почвы, характера и времени выпадения жидких осадков, наличия и мощности устойчивого снежного покрова и интенсивности снеготаяния.

5.2.1 Почвозащитная обработка на склонах при возделывании яровых культур

Система обработки почвы под яровые культуры включает осеннюю (зяблевую), весеннюю предпосевную и послепосевную обработки. Обработку почвы в осенний период под посев яровых культур следующего года называют зяблевой. Она может включать один или несколько приемов, которые зависят от почвенно-климатических условий, увлажненности зоны, мощности пахотного слоя, проявления эрозии, предшественника, засоренности полей сорняками и других причин. Поэтому для защиты почв от эрозии надо использовать приемы обработки почвы, относящиеся ко всем трем группам защитных мероприятий.

Обработку почвы на склонах начинают сразу после уборки предшественника (в конце лета - начале осени), как правило, это вспашка. При подготовке почвы под яровые в летне-осенний период на склонах стараются избегать многократных мелких обработок по уничтожению сорняков и размельчению глыб, которая практикуется на ровных без уклонов участках. Такая обработка на склонах может привести к распылению и уплотнению пахотного слоя за осенне-зимний период и способствовать образованию поверхностного стока и смыва почвы. Поэтому обработку почвы на склонах начинают сразу после уборки предшественника.

При крутизне склона не более 3^о - это обычная вспашка поперек склона на глубину 20…22 см с оборотом пласта. Следует отметить, что на ровных односторонних склонах все обработки почвы проводятся поперек уклона, а на сложных двусторонних склонах по горизонталям, повторяя контуры склона. Такую обработку почвы называют контурной (рис. 10). Поэтому при многократных обработках поперек склона или по горизонталям в одну и ту же сторону, возникают трудности качественного выполнения работы, тогда как на полях без уклона можно чередовать обработки вдоль и поперек.

Образуемые гребни и борозды при вспашке поперек склона служат препятствием на пути движения воды вниз по уклону, замедляя тем самым скорость ее потока. В результате облегчается проникновение воды в почву, т.к. увеличивается время пребывания стекающих вод на склоне. Многочисленные данные научных учреждений страны показывают, что вспашка поперек склона снижает смыв почвы в 2…3 раза по сравнению с обработкой вдоль склона.

Еще более эффективна глубокая вспашка поперек склона, на глубину 28…30 см. Однако такую вспашку целесообразно периодически применять на почвах с мощным гумусовым слоем. При глубокой вспашке увеличивается водопроницаемость и улучшается структура пахотного слоя, почва больше впитывает воды, поэтому лучше использует выпадающие осадки, что положительно сказывается на водном режиме почвы и снижении эрозионных процессов. Кроме того, глубокая вспашка в дальнейшем облегчает проникновение корней культурных растений в глубокие горизонты почвы. Глубокая вспашка способствует более эффективной борьбе с сорняками, вредителями и болезнями культурных растений.

При углублении вспашки до 33…35 см, в степных районах увеличивается запас влаги в метровом слое на 25…40 мм, в 2…3 раза сокращается смыв почвы и на 2…2,5 ц/га повышается урожайность зерновых культур.

Однако ежегодное проведение глубокой вспашки не оправдывает себя как экономически, так и агротехнически, поэтому ее следует проводить в севообороте через 2…3 года, чередуя со вспашкой на обычную глубину (20…22 см).

Рис.10. Контурная обработка почв на склонах

На почвах с небольшим гумусовым слоем (менее 20 см), а также на средне- и сильносмытых почвах, чтобы не выворачивать на поверхность нижние, менее плодородные слои почвы, проводится полосное позднеосеннее безотвальное глубокое рыхление почвы на глубину 30…35 см поперек склона по ранее проведенной обычной вспашке на глубину 20…22 см. При ширине полос равной 1,5…2,5 м и расстоянии между ними 15…20 м снижается поверхностный сток и смыв почвы соответственно в 3 и 5…6 раз. Полосы с рыхлением можно проводить обычным плугом со снятыми отвалами или чизельным плугом.

На этих же почвах (средне- и сильносмытых) целесообразно применять глубокую безотвальную обработку, при которой рыхлится весь обрабатываемый слой на глубину 30…32 см без оборачивания и перемешивания. Особенно эффективна она в районах недостаточного увлажнения после зерновых колосовых, убираемых в первой половине лета. Оставленные на поверхности почвы стерневые остатки и отмершие растения защищают поверхность почвы не только от перегрева и испарения, но и от прямых ударов дождевых капель, препятствуют концентрации и возникновению поверхностного стока и смыва почвы.

Безотвальная обработка почвы производится орудиями КПГ-250, КПП-2,2, чизелькультиваторами, плугами ПН-4-35А «Пахарь» (с корпусами для безотвальной обработки) или обычными плугами со снятыми отвалами. На сильносмытых почвах эффективны плуги с вырезными отвалами и плуги с почвоуглубителями, которые оборачивают верхние более плодородные слои и рыхлят нижние, представляющие собой материнскую породу, лишенную плодородия.

Все выше перечисленные приемы противоэрозионной обработки склонов крутизной не более 3^о эффективны при эрозии, вызываемой талыми водами, т.е. в районах с устойчивым мощным снежным покровом, где помимо указанных мероприятий по обработке почвы, применяются меры по снегозадержанию и регулированию снеготаяния путем полосного зачернения (торфом, золой, перегноем и др.), разгребания и уплотнения снега, что позволяет замедлить или ускорить интенсивность снеготаяния и, тем самым, снизить размывающую силу талых вод в весенний период.

На склонах крутизной 3…5^о применяется обработка с созданием водозадерживающего микрорельефа путем щелевания, кротования, обвалования, прерывистого бороздования, лункования, ступенчатой (разноглубинной), гребнистой, комбинированной (отвально-безотвальной) вспашек и других мероприятий.

Щелевание - специальный прием обработки почвы проводят для регулирования поверхностного стока воды на склоновых землях с крутизной 3…10^о. Щелевание - эффективно на тяжелых почвах с плохой водопроницаемостью. Его проводят в системе зяблевой обработки почвы. Щели нарезают с помощью щелереза ЩН-2-140 глубиной до 40…60 см, шириной щели 5…8 см с расстоянием между ними в ленте 1,4 м, а между парами щелей (лентами) зависит от уклона поля и составляет 5…10 и более метров. Этот прием выполняют поздней осенью, когда почва несколько уплотнится, чтобы щели не осыпались и сохранились до весны. Щелевание часто дополняют кротованием почвы.

Кротование - это прием создания на некоторой глубине (35…40 см) от поверхности почвы круглых ходов при помощи кротователя на расстоянии 1 м друг от друга. Вода в кротовину поступает через щель прорезанную вертикальной стойкой, прикрепленной к полевой доске плуга, что исключает сток и смыв почвы. В условиях избыточного увлажнения кротование позволяет избавиться от лишней влаги. Кротование проводится одновременно со вспашкой зяби, для чего на одном из корпусов плуга прикрепляют кротователь. Этот прием целесообразно проводить у кулис и при полосных посевах для поглощения ливневого и талого стока.

Обвалование - это создание водозадерживающих валиков поперек склона при зяблевой вспашке обычным корпусным плугом с одним удлиненным до 40…45 см отвалом. Этот отвал сбрасывает пласт на предыдущий гребень, в результате чего на пашне образуются валики высотой 20…25 см расположенные друг от друга на расстоянии 140 см.

Однако на сложных склонах во избежание стекания воды вдоль валиков применяют фигурное обвалование, при котором через каждые 25…50 м делают дугообразный поворот вверх по склону, а затем переводят его в нормальное положение, что создает препятствие стоку воды вдоль валиков в любом направлении.

Прерывистое бороздование - эффективный противоэрозионный прием обработки, обеспечивающий нарезку борозд направленных перпендикулярно стоку на поверхности поля с крутизной 5…8^о (рис. 11). Выполняют его одновременно со вспашкой плугами, оборудованными специальными приспособлениями - ПРНТ-70000, ПРНТ-80000. Приспособление ПРНТ-70 000 состоит из корпуса с укороченным отвалом, за которым установлена трех - четырехлопастная крыльчатка. При вспашке крыльчатка формирует бороздки длиной 1,0…1,2 м, вместимостью 90…100 л, которые прерываются валиками (перемычками) высотой - 20 см. Число образуемых замкнутых микролиманов на 1 га составляет 4000…4200, а суммарная емкость воды - 350…400 м³/га.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 11. Прерывистое бороздование ПРНТ-70000

Прерывистое бороздование по уплотнившейся после вспашки почвы можно проводить и с помощью культиваторов-окучников: первые проходы выполняют вдоль склона, а вторые - поперек, такая обработка исключает движение воды вдоль борозд. Однако наиболее доступным способом бороздования является вспашка со снятым отвалом на одном из корпусов плуга с закреплением сзади корпуса перемычкоделателя, который можно заказать в мастерской любого хозяйства.

Лункование - агротехнический прием, применяемый для поделки замкнутых лунок на полях с крутизной 4…6^о. Лункование проводится на зяби и парах специальным орудием - лункообразователем ЛОД-10 или приспособленными для этой цели дисковыми лущильниками с эксцентрично установленными на оси сферическими дисками, которые периодически заглубляются в почву и образуют блюдцеобразные емкости, способные задержать на склоне 250…500 м³/га воды.

Ступенчатая разноглубинная вспашка - это обработка, обеспечивающая ступенчатый профиль дна борозды. Она предотвращает поверхностный и внутрипочвенный стоки воды. Применяют ее на полях с крутизной 5…8^о, где другие приемы обработки не обеспечивают хорошую противоэрозионную устойчивость почвы. Выполняют такую вспашку чаще всего 4-х корпусным плугом, у которого два корпуса (второй и четвертый) пашут на 20…22 см, а остальные два - на 10…12 см и глубже. В результате такой вспашки на поверхности пашни образуются борозды окаймленные гребнями, а на глубине почвы (на плужной подошве) - ступенчатый профиль. Создание гребенчато-ступенчатого профиля предотвращает как поверхностный, так и внутрипочвенный сток, обеспечивает глубокое промачивание и предотвращает смыв почвы.

Гребнистая вспашка - это вспашка с образованием гребней на поверхности поля с крутизной 3…5^о. Выполняют ее плугами, у которых один из корпусов имеет удлиненный отвал или попеременно один укороченный, а другой удлиненный. Удлиненный отвал образует гребень высотой 20…30 см, а укороченный отвал - борозду. Чередование гребней и открытых борозд поперек склона, обеспечивает надежную защиту почв от эрозии.

Комбинированная вспашка (отвально-безотвальная) проводится 3^х корпусными плугами, у которых со второго и третьего корпусов снимают отвалы или отвальные корпуса заменяют безотвальными (плоскорезами). При работе такого агрегата сочетаются отвальная и безотвальная обработки, на пашне образуются полосы со стерней, окаймленные гребнями. В зимний период в полосах накапливается снег.

Все искусственно созданные микроформы меняют свой объем к весне из-за насыщения водой и оплывания почвы, поэтому они эффективны при снеготаянии лишь на достаточно водопрочных почвах. Приемы мало эффективны при дождевой и ливневой эрозии, при которой дождевые капли разрушают почвенную структуру и создают на поверхности почвенную корку, обладающую низкой водопроницаемостью.

Следует также отметить, что поделка водозадерживающего микрорельефа может повлечь дополнительные потери влаги на испарение. Поэтому весной необходимо как можно быстрее заровнять поверхность и провести закрытие влаги боронованием. Эффективность этих приемов зависит также от крутизны склона. На склонах крутизной более 5є их применение нецелесообразно. Более того, оно может привести к формированию концентрированного стока и развитию линейных форм эрозии в случае прорыва микроформ в верхней части склона. Поэтому применение указанных мероприятий целесообразно сочетать с поделкой водоотводных борозд.

Существенное значение в борьбе с эрозией имеют приемы предпосевной, послепосевной обработок и способ посева на склонах.

Весной участки зяби, на которых применялись водозадерживающие приемы, выравнивают и боронуют. Боронование имеет противоэрозионное значение. В результате боронования на поверхности почвы создается рыхлый слой, сохраняющий влагу, накопленную за осенне-зимний период в нижележащих горизонтах, и обеспечивающий лучшее впитывание весенних осадков.

На уплотнившихся и засоренных почвах, кроме боронования, весной проводят культивацию, совмещая оба приема. На склонах предпосевную культивацию и боронование следует проводить по диагонали, а посев - поперек склона или по горизонталям. Участки с безотвальной и плоскорезной обработкой с сохранением стерни обрабатываются игольчатыми боронами БИГ-3. Игольчатая борона не распыляет и мелко рыхлит почву, сохраняя 80…90% стерни и заделывая 60…80% семян сорных растений, лежащих на поверхности почвы.

Для борьбы с водной эрозией на посевах зерновых большое значение имеет направление посевных агрегатов по отношению к склону. Посев необходимо проводить только поперек склона. Противоэрозионная роль такого посева заключается в том, что каждый ряд растений замедляет поверхностный сток дождевых вод, осаждает и задерживает взмученные почвенные частицы и тем самым уменьшает смыв. Благодаря этому, в засушливых условиях повышается влагообеспеченность почвы на склоновых полях, что улучшает рост и развитие растений и их почвозащитную способность.

Помимо направления рядков растений, на величину смыва почв оказывает влияние и способ посева. Исследования ряда научных учреждений показали, что при возделывании зерновых колосовых на склоновых землях, лучшим способом посева в противоэрозионном отношении оказался бороздковый сев сеялками CЗC-9 и CЗC-2,1 с вырезами на каточках, особенно на стерневом фоне, где сохраняется до 40% стерни. Снижают сток и смыв почвы по сравнению с обычным посевом узкорядный и особенно перекрестный сев зерновых колосовых.

Хорошо защищают почву от смыва и микробуферные полосы шириной 0,5…1,0 м, которые можно создать при посеве зерновых колосовых путем перекрытия уже засеянной площади после каждого очередного прохода сеялки. В результате при ширине захвата сеялки 3,6 м через каждые 2,5…3,0 м создается микробуферная полоса загущенного сева (с двойной нормой высева). На каждом гектаре при таком способе сева загущенные полосы занимают до 0,18…0,20 га.

В районах недостаточного увлажнения, особенно в весенний период, эффективно послепосевное прикатывание почвы специальным противоэрозионным катком или полосное прикатывание обычным кольчато-шпоровым катком поперек склона. При таком способе прикатывания неприкатанные полосы, возвышаясь над прикатанными на 5…8 см в виде широких валиков, задерживают сток и смыв почвы в случае выпадения осадков, а при прорыве стока, рыхлая неприкатанная полоса, благодаря относительно высокой водопроницаемости почвы, переводит поверхностный сток во внутрипочвенный. В дальнейшем на прикатанных полосах благодаря лучшему контакту семян с почвой, обеспечивается более высокая всхожесть и создается густой стеблестой, который надежно защищает почву от смыва на склонах. Немаловажную роль в защите почв от эрозии играет и внесение на эродированных склонах органических и минеральных удобрений в повышенных дозах. Благодаря удобрениям растения на смытых почвах лучше развивают надземную массу и корневую систему и тем самым надежнее защищают почву от разрушительного действия стекающих вод по сравнению с неудобренными участками.

При недостатке удобрений в хозяйстве положительные результаты дает полосное внесение удобрений, при котором через каждые 20…30 м при ширине полос 1,5…2,5 м вносится в почву полуторная или двойная норма удобрений, что также обеспечивает защиту почв от эрозии, благодаря лучше развитой фитомассе растений. При этом удобрения желательно вносить в слой почвы на глубину более 5…10 см, т.к. при поверхностном внесении на глубину менее 5 см они могут уноситься с поверхностным стоком.

При возделывании пропашных культур первую культивацию одновременно с боронованием проводят поперек склона, а предпосевную - под углом к склону (горизонталям), тогда как посев - обязательно поперек склона.

Для увеличения инфильтрационной способности почвы на посевах пропашных культур проводят щелевание или прерывистое бороздование междурядий. Щелевание в районах, где частые осадки выпадают в весенний период, осуществляют одновременно с посевом или при первой междурядной обработке пропашных. В засушливых районах щелевание или бороздование междурядий рекомендуется проводить после первой или второй культивации, когда стеблестой будет защищать почву от испарения и сильного прямого нагревания лучами солнца.

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 (перемычкоделателя).

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

Следует иметь в виду, что при крутизне склона более 5^о и поперечном посеве пропашных и междурядных обработках, сеялка и культиватор сползают в сторону уклона, что снижает качество обработки, а при междурядных культивациях приводит к подрезанию культурных растений. Поэтому в этих случаях посев и обработку междурядий рекомендуется проводить под небольшим углом к склону, что снизит скорость стекания дождевых и ливневых вод в сторону уклона, а смыв не превысит допустимых норм (0,5…2,0 т/га).

5.2.2 Почвозащитная обработка на склоновых землях при возделывании озимых культур

В засушливых условиях при возделывании озимых культур с целью получения высоких урожаев применяют чистые пары, использование которых на склоновых землях категорически исключается. Однако при высокой культуре земледелия и применения противоэрозионной агротехники в хозяйствах допускается оставление полей под чистые пары на склонах с крутизной не более 3^о.

Система обработки чистого (черного) пара включает два периода: летне-осенний - в год уборки предшественника и весенне-летний - в год посева озимых.

Основную обработку осуществляют в летне-осенний период сразу после уборки предшественника по типу зяблевой обработки под яровые культуры. Поэтому система противоэрозионной обработки черного пара в это время аналогична ранее описанной под яровые культуры для склонов крутизной 1…3^о, целью которой является улучшение водопроницаемости почвы, способствующей переводу поверхностного стока во внутрипочвенный. Это такие приемы, как обработка почвы поперек склона или вдоль горизонталей (на сложных склонах), глубокая вспашка (на слабосмытых почвах); полосное глубокое рыхление, вспашка плугом с вырезными отвалами и почвоуглубителями (на средне - и сильносмытых почвах), безотвальная и плоскорезная обработки, щелевание, кротование и др.

Весенне-летняя обработка чистого пара направлена на сохранение влаги накопленной за осенне-зимний период, уничтожение сорняков и исключение эрозионных процессов. В этом отношении эффективны противоэрозионные штанговые культиваторы КПЭ-3,8 и КШ-3,6, а также ротационные и игольчатые бороны. Все приемы ухода за чистым паром в засушливых условиях сопровождаются боронованием, а культивации с одновременным прикатыванием противоэрозионными или кольчато-шпоровыми катками (полосном прикатывании поперек склона). Глубина летних обработок не должна превышать 6…8 см и проводиться путем чередования направлений поперек и под углом к склону. В занятых парах обработка почвы проводится в два периода: первый - летне-осенний - от уборки предшественника до посева парозанимающей культуры, второй - от уборки парозанимающей культуры до посева озимых.

Летне-осенняя обработка занятого пара под парозанимающую культуру такая же, как под яровые культуры, которая приведена в подразделе 5.2.1.

В занятых парах на склонах желательно использовать посев культур сплошного сева (вико-овсяные и горохо-овсяные смеси, однолетние и многолетние травы на сено, зеленый корм или силос и др.), убираемые более чем за месяц-два до посева озимых. Эти культуры хорошо защищают почву от смыва на склонах в период вегетации, а после уборки при безотвальной или плоскорезной обработках, незаделанные в почву и оставленные на поверхности растительные остатки играют не только почвозащитную роль, но и способствуют предохранению почвы от перегрева и потерь почвенной влаги путем испарения, создавая тем самым, оптимальный водный режим перед посевом озимых.

После непаровых предшественников, поздние сроки уборки которых не позволяют за короткий срок качественно подготовить к посеву уплотненную и иссушенную почву, вызывают необходимость в условиях недостаточного увлажнения после пропашных культур вместо вспашки провести поверхностную или мелкую обработку путем перекрестного дискования тяжелыми дисковыми боронами: первое - сразу вслед за уборкой предшественника в направлении посева, а второе - поперек склона. В целях улучшения водопроницаемости почвы и исключения поверхностного стока при дождях и ливнях на тяжелых почвах хорошие результаты дает щелевание почвы поперек склона на глубину 30…35 см, которое проводится перед дискованием.

При сильной засоренности полей вспашку проводят на глубину 18…20 см, с одновременным прикатыванием специальными противоэрозионными катками поперек склона. В зоне неустойчивого и недостаточного увлажнения после стерневых предшественников эффективна полупаровая обработка почвы, включающая мелкую вспашку с последующими поверхностными обработками. В этом случае уборку зерновых предшественников надо проводить с оставлением стерни на высоком срезе (25…35 см и более) и дальнейшую обработку вести безотвальными орудиями или плоскорезами.

Лучшее качество обработки почвы обеспечивают комбинированные агрегаты АКП-2,5, АКП-5,0, включающие плоскорез, дисковые орудия, игольчатые бороны и кольчато-шпоровые катки. Применение таких агрегатов способствует защите почвы от эрозии, уменьшает число проходов машин по полю, что снижает ее переуплотнение.

Неплохие результаты дает не сплошное оставление высокой стерни, а в виде кулис или буферных полос через определенное расстояние поперек склона шириной кратной проходу орудий обработки, обычно 4…6 м через каждые 30…40 м. Такие кулисы при выпадении ливней в летний период, задерживают и распыляют поверхностный сток, снижают эрозию и пополняют запасы влаги в почве, так необходимые для получения всходов озимых культур.

5.2.3 Мероприятия по снижению ветровой эрозии почв

Основными причинами ветровой эрозии являются высокая скорость ветра у поверхности поля, сильная распыленность и слабая оструктуренность верхнего слоя почвы, низкая его увлажненность и отсутствие защитного растительного покрова. В связи с этим, в задачи противодефляционной обработки почвы входят: рыхление почвы с сохранением максимального количества растительных остатков на поверхности; создание наилучших условий для накопления и сохранения влаги в почве; недопущение распыления почвы и усиление ее аэрации за счет минимализации процесса обработки почвы.

Известно, что почва при частых обработках теряет свою структуру и распыляется. Распыление почвы происходит при обработке ее любыми орудиями, особенно сильно дисковыми лущильниками, зубовыми боронами и гладкими катками. Такая почва легко разрушается и выдувается ветром, особенно на полях без растительного покрова.

Теоретические и практические предпосылки и разработки почвозащитного бесплужного земледелия сводятся к следующему:

1. Если в верхнем 0…5 см слое содержание ветроустойчивых структурных агрегатов (> 1мм) составляет более 50%, то такая почва устойчива перед ветровой эрозией.

2. Покрытие более 40% поверхности почвы растительными остатками снижает скорость ветра в приземном слое до 3…4 м/с, уменьшает испарение воды из почвы, увеличивает ее увлажненность, вследствие чего повышается ветроустойчивость почвы.

Поэтому основой противоэрозионной обработки почвы в районах, подверженных дефляции, служит плоскорезная обработка почвы без ее оборачивания с сохранением на поверхности поля большей части растительных остатков (стерни).

Сущность плоскорезной системы обработки почвы заключается в отказе от вспашки, обработки лемешными и дисковыми лущильниками и замене их плоскорежущими, не оборачивающими почву орудиями.

В системе осенней зяблевой обработки почвы в основном используются плоскорезы-глубокорыхлители КПГ-250, КПГ-2-150, КПГ-2,2, ПГ-3-100, ПГ-3-5, чизельный плуг типа «параплау». Эти орудия обработки сохраняют на поверхности почвы не только до 60…70% стерни, но и создают ветроустойчивую поверхность путем сепарации почвенных агрегатов, которая заключается в просыпании мелких фракций почвы из верхнего слоя пласта в нижние, тогда как крупные агрегаты размером больше 1 мм, остаются на поверхности и играют вместе со стерней почвозащитную роль.

Следует отметить, что на тяжелых по гранулометрическому составу почвах качество работы плоскорезов снижается, поэтому на таких почвах необходимо использовать безотвальные и чизельные плуги типа «параплау» со стойками СибИМЭ.

На распыленных бесструктурных почвах роль стерни в защите почв от дефляции возрастает, поэтому, чем распыленнее почва, тем больше следует сохранить растительных остатков на ее поверхности. Зависимость между распыленностью почвы и количеством стерни на поверхности по данным Колмакова П.П., Нестеренко А.М. (1981) приведена в таблице 3.

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, создать мульчирующий слой, который способствует лучшему поглощению и сохранению влаги атмосферных осадков.

Таблица 3. Соотношение между количеством ветроустойчивых фракций и стерней, обеспечивающих устойчивость почвы к дефляции

Большое значение в борьбе с сорняками и предотвращении иссушения почвы при уходе за парами в летний период имеет применение штанговых культиваторов КШ-3,6, КЛШ-10 или противоэрозионных культиваторов КПЭ-3,8, КТС-10-2 со штанговой приставкой.

Как правило, после неоднократных проходов плоскорезов по паровому полю количество стерни на его поверхности значительно снижается, почва распыляется и ухудшается устойчивость парового поля против ветра. Применение штанговых культиваторов позволяет выносить на поверхность ветроустойчивые комочки. Штанги культиватора, вращаясь от привода колес на встречу движению агрегата, разрывают корневую систему сорняков и выносят ее на поверхность, одновременно просеивая обрабатываемый слой почвы. Мелкие пылеватые частицы при этом проваливаются внутрь пласта, а комочки выбрасываются на поверхность поля. Поверхность пашни после прохода этих орудий становится хорошо выравненной и взрыхленной на глубину обработки (5…10 см) с уплотнением подповерхностного слоя почвы. Это уменьшает иссушение почвы и ускоряет прорастание семян сорняков, что позволяет уничтожить их при последующих обработках.

Повышение увлажненности почвы и ее устойчивости к ветровой эрозии достигается также приемами минимализации обработки. Она осуществляется 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.

К числу перспективных технологий при защите почвы от эрозии относится нулевая обработка, при которой число обработок сводится к одной - посеву. Это достигается заменой механических обработок химическими, то есть гербицидами, а посев производится специальными сеялками прямого посева СЗПП-1, СЗПП- 4.

Высокая эффективность в районах дефляции почв при посеве зерновых колосовых культур по стерневому фону достигается использованием комбинированных стерневых сеялок СЗС-2,1, СЗС-6, СЗС-12 и др. (обычные зерновые сеялки СЗ-3,6 быстро забиваются). Они за один проход выполняют одновременно четыре операции: нарезка посевных борозд, посев с одновременным внесением удобрений уплотнение посевных борозд специальными каточками при прикатывании.

При посеве поперек господствующих ветров наряду со стерней, образованные при посеве посевные бороздки глубиной 5-6 см задерживают почвенные частицы передвигающиеся по поверхности поля перекатыванием, а также снижают силу ветра в приземном слое почвы.

Обработка подверженных ветровой эрозии черноземных и каштановых почв комбинированными агрегатами АКП-2,5, АКП-5 снижает процессы дефляции. Особенно они эффективны при подготовке почвы под озимые культуры, размещаемые по непаровым стерневым предшественникам.

Надо иметь ввиду, что ежегодные поверхностные и плоскорезные обработки сильно увеличивают засоренность полей, особенно многолетними сорняками, а также поражаемость культур болезнями и вредителями. Это можно предотвратить, используя на полях полосную обработку, чередуя полосы с отвальной и плоскорезной обработками и меняя их каждый год местами.

Почвозащитная технология возделывания полевых культур во всех районах степной зоны является основным приемом защиты почв от эрозии, рекомендуемым при возделывании всех полевых культур и обработке паровых полей. Распахивать рекомендуется поля только из-под многолетних трав и то только полосами.

Для борьбы с дефляцией эффективны и буферные полосы. Буферные полосы - это посевы различных культур, которые зимой служат для задерживания и накопления снега, а весной и летом уменьшают ветровую эрозию (рис. 12). На полях, выходящих из-под зерновых колосовых культур, целесообразно создавать буферные полосы из стерни. Убирают при этом зерновые на высоком срезе с тем, чтобы оставалась стерня высотой 30…40 см. При вспашке или плоскорезной обработке буферные полосы из стерни оставляют шириной равной 2…3 захватам тракторного плуга, а обрабатываемые полосы между ними шириной до 100 м.

Рис.12. Буферные полосы на склоновых землях

Эффективно в борьбе с дефляцией создание кулис на паровых полях и после раноубираемых культур путем возделывания высокостебельных культур из горчицы, подсолнечника, суданской травы и других культур, которые высевают рядами перпендикулярно господствующим ветрам.

Чрезмерно распыленные участки полей с почвами легкого гранулометрического состава наиболее экономично закреплять жидким навозом крупного рогатого скота, который вносится в количестве 15 т/га при сплошном разбрызгивании и 9…10 т/га при полосном. Ширина обработанных навозом полос составляет 6 м, необработанных - 4 м. Навозная жижа, нанесенная на поверхность поля, обладая достаточной водопроницаемостью, при высыхании склеивает почвенные частицы и защищает их от разрушения скачущими частицами и способствует сохранению влаги от испарения. Ранневесеннее покрытие пашни этим материалом позволяет без весеннего боронования удержать влагу от испарения, защитить поверхность поля от эрозии и одновременно удобрить почву. Такой метод внесения жидкого навоза исключает все механические обработки вплоть до предпосевной и посева.

5.2.4 Почвозащитные севообороты

Почвозащитными являются такие севообороты, которые насыщены культурами, обладающими высокими почвозащитными свойствами. Почвозащитные свойства культур определяются коэффициентами эрозионной и дефляционной опасности.

Коэффициент эрозионной (или дефляционной) опасности - степень подверженности почвы эрозии (водной или ветровой) под той или иной культурой по отношению к чистому пару. Сельскохозяйственные культуры в связи с особенностями биологии и морфологии наземных и подземных органов, длиной вегетационного периода, технологии возделывания обладают различной густотой стеблестоя и степенью проективного покрытия поверхности почвы вегетативной массой и поэтому играют различную почвозащитную роль. В таблице 4 приведен перечень основных сельскохозяйственных культур в порядке уменьшения их эрозионной и дефляционной опасности, т.е. по мере возрастания их почвозащитных свойств. Наибольшей устойчивостью к эрозионным процессам обладают многолетние травы и озимые культуры, несколько ниже она у яровых культур сплошного сева и наименьшими почвозащитными свойствами обладают пропашные культуры и чистые пары.

Таблица 4. Коэффициенты эрозионной и дефляционной опасности основных сельскохозяйственных культур

Приведенные коэффициенты эрозионной и дефляционной опасности не всегда отражают истинную почвозащитную способность рассматриваемых культур, т.к. она во многом зависит от крутизны склона, характера и времени выпадения осадков, скорости ветра, применяемой агротехники, степени покрытия поверхности почвы биомассой возделываемых культур в эрозионно-опасные периоды, состоянием почвенного покрова, способов посева и других условий.

Коэффициент эрозионной опасности в значительной степени зависит от крутизны склона и рассчитывается по формуле:

К_э = К_э · i / 6

где К_э - коэффициент эрозионной опасности (табл. 4);

i - крутизна склона.

Пропашные культуры значительно отличаются друг от друга по почвозащитным свойствам. Так, почвозащитные свойства кукурузы и подсолнечника выше, чем сахарной и кормовой свеклы и др. В то же время, пропашные культуры, слабо защищая почву от смыва в начале вегетации (май-июнь), хорошо противостоят эрозии во второй половине лета, когда вегетативная масса смыкается в междурядьях и полностью покрывает поверхность почвы.

Подбор и размещение различных культур на склоновых землях должен осуществляться с учетом крутизны пахотных земель, степени смытости и потенциальной опасности проявления эрозии. На равнинных пахотных угодьях и пологих склонах с несмытыми или очень слабосмытыми почвами можно вводить севообороты с максимальным насыщением пропашными, которые требовательны к почвам, трудоемки и слабее других культур защищают почву от эрозии. Выделение под пропашные наиболее плодородных почв создает наиболее благоприятные условия для сбора высоких урожаев. Возможность применения на площадях с небольшим уклоном комплексной механизации позволяет получать здесь продукцию с минимальными затратами.

На склонах повышенной крутизны, где почвенный покров смыт и увеличивается потенциальная опасность дальнейшего проявления эрозии и механизированная обработка затруднена, основное место в севооборотах следует отводить культурам сплошного посева.

На наиболее крутых и смытых склонах доля многолетних трав, как наименее трудоемких и неприхотливых культур, но более ценных по своим почвозащитным свойствам, должна быть наиболее высокой. При экономическом обосновании выбора культур необходимо также учитывать и ряд других условий: специализация хозяйства, концентрация производства, изучение спроса и предложений на сельскохозяйственную продукцию и др.

Наиболее целесообразное соотношение культур в почвозащитных севооборотах в зависимости от крутизны склонов приведено в таблице 5.

Таблица 5. Соотношение посевных площадей в севооборотах в зависимости от крутизны склона

Для защиты пропашных культур (и яровых зерновых) от эрозии применяется также полосное размещение культур. Сущность его заключается в чередовании полос яровых зерновых и пропашных с полосами озимых культур, многолетних и однолетних трав, высеянных еще с осени, которые защищают зябь осенью и зимой, а весной и в начале лета - посевы яровых, которые еще слабо развиты в это время.

5.3 Лесомелиоративные противоэрозионные мероприятия

Агролесомелиорация - система агрономических мероприятий по борьбе с засухой, суховеями, эрозией почвы и другими неблагоприятными факторами среды, препятствующими получению высоких урожаев сельскохозяйственных культур при помощи лесных насаждений.

Лесные насаждения являются неотъемлемым элементом почвозащитного комплекса, без которых невозможно строить эффективную систему противоэрозионной защиты. Их роль многообразна и выражается в улучшении водного и температурного режима сельскохозяйственных угодий, в повышении противоэрозионной стойкости почв, снижении интенсивности воздействия на почву водных и воздушных потоков.

Мелиоративная роль лесонасаждений, кроме того, выражается в улучшении микроклимата полей, снегозадержании и создании мощного снежного покрова, под которым почва не промерзает и хорошо впитывает воду при снеготаянии, а в весенне-летний период, благодаря распылению поверхностного стока при ливнях, снижает его эродирующую силу, т.е. смыв и размыв почвы. По данным научных учреждений в системе лесных полос снега на полях бывает в 1,5…2 раза больше, а влажность воздуха в приземном слое на 20…30% меньше, чем в открытой степи.

Снеготаяние на полях, защищенных лесными насаждениями (полосами) протекает медленнее, чем на открытых, и значительная часть талых вод впитывается в почву, особенно при глубокой зяблевой обработке. По данным ряда НИИ весенние запасы влаги в метровом слое почвы под защитой лесных насаждений, как правило, на 30…50 мм выше, чем без них.

Влияние лесных насаждений сказывается не только на занятой ими территории, но и на окружающих полях. Они значительно повышают производительность угодий, т.к. под защитой лесных насаждений повышается эффективность агротехнических мероприятий (севооборотов, удобрений, обработки почвы и др.), возрастает урожайность всех сельскохозяйственных культур.

Лесные насаждения в районах проявления эрозии в зависимости от назначения подразделяются на следующие основные виды: полезащитные лесные полосы, водорегулирующие (или стокорегулирующие) лесные полосы, прибалочные, приовражные и пастбищезащитные. Кроме указанных видов насаждений, создают полосы вдоль оросительных каналов, рек, прудов и водоемов, а при необходимости проводят сплошное облесение песков, склонов, балок и оврагов.

Полезащитные лесные полосы применяются в открытых степных и лесостепных районах с активной ветровой деятельностью и дефляцией почв с целью защиты сельскохозяйственных угодий от засух, суховеев, пыльных бурь и водной эрозии. Такие насаждения в виде полос различной ширины и плотности уменьшают скорость ветра с наветренной стороны на расстоянии, равном 5…10 Н (Н - высота деревьев), а с подветренной 25…30 Н.

Эффективность влияния лесных полос сильно зависит от их конструкции. Различают полосы следующих конструкций: непродуваемые (плотные), ажурные и продуваемые. Лесная полоса непродуваемой (плотной) конструкции представляет собой густое (сплошное) сверху донизу насаждение, у которого нет сквозных просветов. Через такое насаждение ветер почти не проникает. В полосе и за полосой непосредственно и заветренной опушке наблюдается резко выраженное затишье. По мере удаления от полосы скорость ветра быстро нарастает и на расстоянии 25 Н практически не отличается от скорости ветра на открытом участке (рис. 13).

1 2

Рис.13. Схема ветроломного действия непродуваемой (1) и продуваемой (2) лесных полос

Данная конструкция лесных полос имеет ряд недостатков: в жаркую безветренную погоду в системе плотных лесных полос застаивается нагретый воздух, что отрицательно сказывается на состоянии посевов; зимой плотные лесные полосы собирают у полос много снега; во время полевых бурь вызывают образование валов пыли; весной снеготаяние надолго затягивается, что сдерживает и нарушает нормальный ход весенне-летних полевых работ, а при дружном снеготаянии много воды сбрасывается в пониженные элементы рельефа, одновременно производя смыв и размыв почвы. Плотные полосы также неравномерно изменяют микроклимат на прилегающих полях.

Ажурные лесные полосы в отличие от плотных, более продуваемы ветром, т.к. имеют просветы, составляющие 25…35%, которые равномерно распределены по всему профилю полосы. Воздушный поток, проходя через них, дробится и резко снижает свою скорость. На заветренной стороне полос (3…5 Н) скорость ветра снижается до 15…30% от скорости ветра в степи. На расстоянии 25Н от лесной полосы она снова возрастает и достигает 85 % от скорости ветра в открытой степи.

В системе ажурных лесных полос в летний период создается более равномерный воздушный режим, температура и влажность воздуха. Зимой снег на защищаемых полях распределяется более равномерно, чем в системе плотных лесных полос. Однако концентрация снега в самой полосе и около нее остается еще высокой, что снижает ее мелиоративную и водорегулирующую роль. Весной при таянии снега много воды сбрасывается в пониженные элементы рельефа, также производя смыв и размыв почвы. Ажурные полосы могут быть использованы как в районах ветровой, так и водной эрозии.

Продуваемые лесные полосы имеют крупные сквозные просветы внизу полосы (в нижней части стволов) порядка 60-70%. Верхняя часть (крона) мало или полностью ветронепроницаема. Такая конструкция лесной полосы обеспечивает наибольшее снижение скорости ветра (на 30…50%) на расстоянии 5…8 Н в заветренную сторону. На расстоянии 25 Н скорость ветра падает на 20%, т.е. дальность ветрозащитного действия у продуваемых полос выше, чем у других лесных полос.

Продуваемые лесные полосы способствуют более равномерному распределению снежного покрова и увлажнению почвы на полях. Снеготаяние на полях, защищенных продуваемыми полосами, протекает медленнее, чем на открытых и значительная часть талых вод впитывается.

Для районов со снежной зимой (Поволжье, Центрально-Черноземные области) рекомендуются продуваемые полосы; для степей Северного Кавказа, где бывают пыльные бури, а зимы малоснежны и снежный покров неустойчив - ажурные и продуваемые полосы.

Расстояние между основными полезащитными полосами зависит от их высоты в 25…30 летнем возрасте. В тех или иных почвенных условиях высота полос в 25…30 летнем возрасте может быть следующей: в зоне мощных черноземов - 18 м; в зоне обыкновенных черноземов - 16 м; в зоне южных черноземов - 12 м; в зоне каштановых почв - 6…8 м. Исходя из данных по высоте полос и 25…30 кратной зоны их защитного влияния, расстояние между полосами в зависимости от зоны их применения не должно быть больше 350…500 м при ширине 3…5 рядов. Такие полосы хорошо защищают поля летом и зимой.

В районах развития водной эрозии при наличии уклона помимо опасности ветровой эрозии возникает угроза смыва и размыва почв. Лесные насаждения на склонах помимо почвозащитных должны выполнять функции по перехвату поверхностного стока дождевых и талых вод и переводу его полностью или частично во внутрипочвенный сток. Поэтому на склонах круче 3^о плотные лесные насаждения располагают в направлении перпендикулярном линии стока, без учета направления ветра. Такие насаждения называют водорегулирующими или стокорегулирующими лесными полосами.

Водорегулирующие лесные полосы создают на сравнительно крутых (> 3є) склонах. Их назначение - распыление и поглощение поверхностного стока талых и дождевых (ливневых) вод. Располагают водорегулирующие полосы (4…7 рядов) поперек склона или по горизонталям с расстоянием между ними от 200 до 350 м в зависимости от крутизны склона и подверженности почв эрозии.

Для повышения противоэрозионной эффективности водорегулирующих лесных полос их следует сочетать с водозадерживающими валами, создаваемыми по нижнему краю полосы или глубоким щелеванием междурядий. При большой величине стока часть его следует сбрасывать в овражно-балочную сеть, приняв меры против возможной линейной эрозии. Для этого водорегулирующие лесные полосы дополняют водонаправляющими гидротехническими сооружениями.

Прибалочные лесные полосы предназначены для защиты вышележащей пашни и нижерасположенных склонов балки от разрушения эрозией. Поэтому они располагаются вдоль бровки балок и лощин перпендикулярно линиям стока. Особенность этого местонахождения лесных полос в том, что здесь кончается пологий склон, а ниже бровки начинается сравнительно крутой склон балки. Прибалочные лесные полосы также служат для лучшего снегораспределения и увлажнения прилегающих полей. Поэтому в районах с устойчивым снежным покровом во избежание создания у полос (и в полосе) больших снежных сугробов, таяние которых может способствовать усилению смыва и размыва почвы, прибалочные лесные насаждения создают ажурной конструкции шириной 12…21 м. Расстояние между рядами деревьев может колебаться от 1,5 до 2,5 м, а в ряду 0,8…1 м, при расстоянии полос выше от бровки балки на 3…5 м. Необходимым атрибутом, прилегающим к прибалочным полосам территорий, являются гидротехнические сооружения (распылители стока, водозадерживающие и водоотводящие валы и валы-канавы, плотины, перемычки и др.) и участки, отводимые под залужение.

Приовражные лесные полосы создаются для закрепления растущих вершин оврагов. Они охватывают не отдельные вершины, а целую систему оврагов и их вершин. Основное их назначение - увлажнение и затенение откосов, что создает условия для зарастания их травянистой и лесной растительностью, которая скрепляет корнями почву и предотвращает рост оврагов вширь. Приовражные лесные полосы располагают вдоль склона, как и сам овраг, поэтому приовражные полосы, как и прибалочные, нуждаются в дополнении гидротехническими сооружениями. Технология их создания такая же, как и прибалочных полос.

Учитывая, что наибольшее количество стекающих поверхностных вод поступает в овраги через их вершины, необходимо в первую очередь провести их закрепление обвалованием.

В приовражных полосах в крайний ряд, идущий вдоль бровки оврага, следует высаживать корнеотпрысковые быстрорастущие кустарники. Один-два ряда корнеотпрысковых кустарников закрепит откосы оврага и предохранит их от обрушения. Остальные ряды, составленные из древесных и кустарниковых пород, следует чередовать между собой.

Приовражные полосы рекомендуются создавать плотной конструкции шириной от 20 до 30 м, остальные параметры такие же, как и в прибалочных лесных полосах.

Пастбищезащитные лесные полосы создают на постоянных пастбищах для защиты животных от пыльных бурь. Их проектируют с учетом рельефа, поврежденности почв эрозией, направления стока и 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. Облесительные работы по откосам оврагов и балок начинают тогда, когда они сформируют устойчивый профиль и станут зарастать. Сначала проводят посадку в устье оврага, где берега раньше принимают угол естественного откоса, а затем постепенно передвигаются к вершине. Облесительные работы завершают созданием насаждений по дну оврагов и балок. Сплошное облесение дна оврагов проводят в том случае, если сток по дну незначителен.

5.4 Гидротехнические противоэрозионные мероприятия

Противоэрозионные гидротехнические мероприятия являются составной частью почвозащитного комплекса. Они обеспечивают высокую эффективность в деле предотвращения водной эрозии почв. Однако в настоящее время гидротехнические сооружения имеют ограниченное распространение из-за сравнительно больших затрат требующихся на их создание. Поэтому гидротехнические мероприятия применяются тогда, когда для предотвращения эрозии недостаточно организационно-хозяйственных, агротехнических и лесомелиоративных мероприятий.

Применение тех или иных противоэрозионных мероприятий ограничено крутизной склонов. Они используются главным образом на склонах до 4…6є. В связи с этим для задержания поверхностного стока иногда приходится применять простейшие гидротехнические приемы борьбы с эрозией в комплексе с другими противоэрозионными мероприятиями.

Задача гидротехнических противоэрозионных сооружений - предотвратить возникновение первоначальных размывов на склоновых участках или же, если овраг уже образовался, приостановить его дальнейшее развитие.

Гидротехнические сооружения подразделяют по месту расположения: - сооружения на водосборной площади; - вершинные сооружения, создаваемые в вершинах оврагов для предотвращения их роста в длину; - донные сооружения, создаваемые на днищах оврагов для предотвращения их роста в глубь и вширь.

Гидротехнические сооружения подразделяются на: простые, устраиваемые из земли и местных строительных материалов и сложные. К последним относятся пруды, берегоукрепительные, сопрягающие (перепады, быстротоки и т.д.) и другие сооружения.

Сооружения на водосборной площади, представляют собой валы-террасы, водозадерживающие и водоотводные валы, распылители стока.

Валы-террасы с широким основанием создают на обрабатываемых склонах, в садах при крутизне не более 6є. Создаются они по горизонталям местности высотой в пределах 30…60 см, шириной основания равной 8…12 кратной высоте вала, т.е. 6…8 м (рис. 14). Это обеспечивает не только снижение поверхностного стока и смыва почвы, но позволяет легко преодолевать их всем сельхозмашинам при обработке почвы. Расстояние между валами-террасами 20…50 м в зависимости от уклона местности и водопроницаемости почв.