Підвищення екологічної стійкості агроландшафтів північної частини Луганської області

Сучасний поздовжній і поперечний профілі схилів, на яких вони споруджені, були побудовані за результатами власних геодезичних зйомок. Для цього було виготовлено пристрій, який являє собою дві розмічені через кожний сантиметр дерев'яні рейки, до вершини яких прикріплені горлом вниз пластикові пляшки ємністю 0,5 л. Пляшки з'єднувалися між собою прозорою гнучкою трубкою довжиною 5 м, яка була заповнена водою. Пристрій базувався на законові з'єднаних між собою ємностях. За допомогою зазначеного пристрою була виміряна різниця висот між точками поздовжнього профілю, який проходить по дну улоговини через вал та трьох поперечних, які проходять у ставочку вздовж валу, на 15 м вище та нижче валу (на місцевості, яка не порушена при будівництві гідротехнічних споруд). Показники передньої і задньої рейок між точками (всього знято 880) та довжина між ними фіксувалися в лабораторному журналі. На основі визначених різниць висот і відстані між точками було побудовано сучасні поперечні та поздовжні (з валом) профілі з умовними відмітками. У табл. 4.1 приведено проміжний результат зазначених досліджень для побудови поздовжнього профілю для одного з досліджуваних валів (довжина між точками - , загальна довжина від першої до останньої точки - , різниця висот та умовна висота над рівнем моря ). Аналогічно визначено різницю висот і для трьох поперечних профілів. За даними таблиці на міліметровому папері побудовано сучасний поздовжній профіль, який проходить через вал.

Таблиця 4.1 Результати геодезичних зйомок валу №19

Для визначення відкладень у ставочках гідротехнічних споруд необхідно мати профіль схилу перед спорудженням валів. На основі карти Кризької сільської ради (масштаб 1:10 000) поздовжній профіль було побудовано за горизонталям схилу. Для цього вимірювалась відстань між горизонталями схилу з точністю до десятих міліметра та визначені відстані наносилися на міліметровий папір. Згідно тієї ж карти, на місце позначення валу накладався визначений і побудований сучасний поздовжній профіль та робилася прив'язка відносно висоти над рівнем моря. За побудованими профілями (рис. 4.2.а) розраховано об'єм наносів у ставочках гідротехнічних споруд за довжиною. Перетин наносів () визначався після нанесення двох профілів (до і після спорудження) на міліметровий папір методом палетки. Об'єм наносів визначався за формулою:

; ,

де - перетин наносів, м²

- довжина наносів, м

- ширина наносів, м.

З вищенаведених формул видно, що об'єм наносів визначався і за довжиною, і за шириною наносів. Довжина наносів () визначалася при накладанні поздовжнього профілю до і після спорудження валу, а ширина наносів () - за співпаданням точок при накладанні на нижній (нерушений) поперечний профіль профілю, який вимірювався вздовж валу (рис. 4.2.б).

Рис. 4.2. Поздовжній профіль схилу до та після спорудження (а) та поперечні профілі (б) валу №19

Середній об'єм наносів розраховувався як середнє значення об'ємів наносів за довжиною та шириною. Далі визначався середньорічний об'єм наносів з 1 га водозбірної площі гідротехнічних споруд. Для перерахунку визначених показників змиву ґрунту з м³/га в т/га застосовували коефіцієнт об'ємної щільності 1,17.

Загальна характеристика валів та результати визначення середньобагаторічних втрат ґрунту на водозборах валів наведено в табл. 4.2. Середньобагаторічні втрати ґрунту коливаються в межах 1,0 - 2,8 т/га, середнє значення 2,1 т/га. Згідно зі шкалою класифікації річних втрат ґрунту при ерозії [175] за визначеними показниками втрати ґрунту на водозбірних площах валів відносять до середніх.

Таблиця 4.2 Характеристика валів

№ валу	Площа водозбору, га	Довжина схилу, м	Експозиція	Крутизна схилу,	Сівозміна	Втрати ґрунту, т/га
1.	4,7	740	східна	2,3	ґрунтозахисна	2,6
2.	4,7	370	пд.-східна	2,3	польова	1,5
3.	4,6	640	пд.-східна	1,7	ґрунтозахисна	2,3
4.	3,1	430	пд.-східна	4,0	пасовищна	2,5
5.	10,3	480	пд.-східна	4,6	пасовищна	1,6
6.	7,0	620	східна	2,3	польова	1,0
7.	4,2	410	пд.-східна	2,3	польова	1,4
8.	4,1	530	пд.-східна	2,9	польова	1,4
9.	4,6	520	східна	2,3	пасовищна	1,3
10.	3,1	370	пн.-західна	2,3	польова	2,7
11.	2,2	340	пн.-західна	2,9	польова	2,7
12.	2,1	290	пн.-західна	3,4	польова	2,8
13.	2,6	520	західна	2,3	польова	2,0
14.	3,0	560	західна	2,3	польова	2,1
15.	2,8	320	пн.-східна	2,9	польова	1,9
16.	3,4	310	пд.-східна	2,9	польова	1,8
17.	2,7	380	західна	2,9	польова	2,2
18.	3,6	410	західна	2,3	польова	1,5
19.	9,2	380	східна	1,7	ґрунтозахисна	2,1
20.	4,4	430	пд.-східна	4,0	ґрунтозахисна	2,3

Враховуючи, що середньобагаторічні втрати ґрунту визначалися на елементарних водозборах, які мають незначну площу, довжину можна передбачити, що на більших водозбірних площах є ділянки з більш високою інтенсивністю ерозії. Встановлені нами середньобагаторічні втрати ґрунту є мінімальними на території господарства. Крім того, оцінка втрат, можливо, є заниженою внаслідок неповного відкладення наносів.

Визначено кореляційну залежність втрат ґрунту від площі водозборів, довжини, крутизни та експозиції схилів. Математико-статистичні моделі наведені в табл. 4.3. На втрати ґрунту впливають площа водозбору, похил, довжина, експозиція схилу.

Таблиця 4.3 Багатофакторна математико-статистична модель втрат ґрунту

Фактор	Рівняння функції фактора	Коефіцієнт множ. кореляції
	площа водозбору		0,56
	похил схилу		0,66
	довжина схилу		0,69
	експозиція		0,78

Графік математичної моделі кореляційної залежності від водозбірної площі гідротехнічних споруд (рис. 4.3) ілюструє, що розрахункові втрати ґрунту зменшуються зі збільшенням площі водозбору.

Рис. 4.3. Розрахункова залежність втрати ґрунту від площі водозбору

Зі збільшенням крутизни схилу і довжини схилу спостерігається збільшення втрат ґрунту (рис. 4.4) Коефіцієнт впливу факторів дорівнює одиниці при показнику крутизни схилу 3,1°, при довжині схилу 480 м.

Рис. 4.4. Зв'язок втрати ґрунту з похилом (а) та довжиною (б) схилу в коефіцієнтному вигляді

На схилах західної експозиції втрати ґрунту більші, ніж на східній (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Зв'язок втрати ґрунту з експозицією схилу в коефіцієнтному вигляді

Втрати ґрунту за експозиціями схилів таке: на східній експозиції середньобагаторічна втрата ґрунту становить 1,8 т/га, на західній - 2,2 т/га, на південно-східній - 1,8 т/га, на північно-східній - 1,9 т/га, на північно-західній - 2,7 т/га. Втрати ґрунту на схилах західної експозиції більше, ніж на схилах східної експозиції на 0,4 т/га. Західні схили мають краще освітлення, нагріваються дещо сильніше східних і тому більш схильні до ерозії ґрунту. Це стосується й експозицій проміжного типу - серед усіх досліджених валів найбільший змив ґрунту спостерігається на схилах північно-західної експозиції.Крім природних факторів на такі показники впливає й те, що схили західної, північно-західної та північно-східної експозицій активно використовуються в сільськогосподарському виробництві. На зазначених схилах розміщені польові сівозміни, тоді як на схилах східної та південно-східної експозицій - ґрунтозахисні та пасовищні сівозміни. Використання земель в польовій сівозміні посилює процеси водної та вітрової ерозії.

4.2 Оцінка екологічного стану водних екосистем щодо забруднення продуктами ерозії

Визначені нами середньобагаторічні втрати ґрунту за відкладеннями на дні водосховища дозволяють говорити про порушення стійкості аграрних ландшафтів, погіршення екологічного стану території. Крім того, донні відкладення є одним із найбільш інформативних об'єктів досліджень при визначенні екологічної ситуації. Акумулюючи забруднювачі, що надходять з водозборів протягом тривалого проміжку часу, донні відкладення є індикатором екологічного стану території.

Під час характерних для регіону зливових опадів влітку і частих відлиг зі сходом снігового покриву взимку, на схилах водосховища внаслідок водної ерозії відбувається активна міграція речовин по гідрографічній мережі. При застосуванні в сільськогосподарському виробництві пестицидів, мінеральних та органічних добрив існує ймовірність потрапляння їхніх залишків у водосховище, погіршуючи екологічний стан водоймища. Тому нами було визначено екологічний стан Марківського водосховища (рис. 4.6).



Рис. 4.6. Марківське водосховище

Координати точки - 49°30'59"пн.ш., 39°40'46" сх.д. На момент дослідження рівень води відносно корінного берегу (координати 49°30'59,4"пн.ш., 39°40'45,6"сх.д.) суттєво знизився, що унеможливлює її стік через передбачений водоскид шахтного типу. Це, в свою чергу, призводить до застоювання води, що негативно впливає на існуючу в ньому біоту.

За результатами фізико-хімічного та бактеріологічного аналізів, що виконані хіміко-бактеріологічною лабораторією за контролем природної та питної води ТОВ «Луганськвода», показник хлоридів у водоймищі становить 1,86 мг/дм³. Вода з таким вмістом хлоридів відноситься до І категорії якості (< 25), тобто екологічна оцінка відмінна, за ступенем антропогенного забруднення вода дуже чиста.

За еколого-санітарними критеріями виявлено несприятливу ситуацію (табл. 4.4). За показником рН добра екологічна ситуація, і за ступенем антропогенного забруднення якість води визначається як чиста. За вмістом фосфатів ІV категорія якості води, задовільна екологічна оцінка та слабо забруднена вода. Вміст нітритів вказує на V категорію якості води та посередню екологічну оцінцу і помірно забруднену воду. Погана екологічна оцінка за вмістом азоту амонійного та відноситься до категорії сильно забрудненої води. За вмістои нітратів вода у водоймі відноситься до VII - передостанньої - категорії якості води, тобто екологічна оцінка - дуже погана, та, відповідно, за ступенем антропогенного забруднення вода брудна.

Таблиця 4.4 Результати гідрохімічного аналізу води Марківського водосховища

Показник	Фактичний вміст, мг/дм3	Категорія якості води	Екологічна оцінка	Ступінь антроп. забруднення
рН	7,79	ІІ	добра	чиста
аміак, NH4+	1,4	VI	погана	сильно забруднена
нітрити,NO2	0,034	V	посередня	помірно забруднена
нітрати, NO3	5,0	VII	дуже погана	брудна
ортофосфати, РO43	0,09	IV	задовільна	слабо забруднена

Такий вміст елементів указує на наявність у Марківському водосховищі біогенних елементів, що потрапили у водойму при змиві добрив з полів. Вони спричиняють процеси евтрофікації, які є одними з найпоширеніших впливів антропогенної діяльності на водні екосистеми. Так, у водоймі нітрати прискорюють процеси евтрофікації при концентрації нітратного азоту 0,3 мг/дм³. Концентрація нітратного азоту в досліджуваному водосховищі становить 5,0 мг/дм³, що значно перевищує показник, при якому прискорюються процеси евтрофікації. За вмістом важких металів у воді (спектральний аналіз сухих залишків води виконано у випробувальному центрі «Схід ДРГП» м. Луганська). визначено, що водосховище не забруднено важкими металами, показники вмісту всіх елементів відносяться до І категорії якості води, що відповідає відмінній екологічній оцінці, за ступенем антропогенного забруднення належить до дуже чистої (табл. 4.5).

Таблиця 4.5. Екологічна оцінка якості вод Марківського водосховища

Елемент	Фактичний вміст, мкг/ дм3	Категорія якості води	Екологічна оцінка	Ступінь антроп. забруднення
Мідь	0,015	І-ІІ	відмінна-добра	дуже чиста-чиста
Свинець	0,0015	І-ІІ	відмінна-добра	дуже чиста-чиста
Хром	0,03	І-ІІ	відмінна-добра	дуже чиста-чиста
Нікель	0,0015	І-ІІ	відмінна-добра	дуже чиста-чиста
Марганець	0,105	І-ІІ	відмінна-добра	дуже чиста-чиста

За відібраними зразками мулу методом автографії на фотопапері [82] було визначено чистоту води та самоочисну здатність водоймища. На рис. 4.7, в табл. 4.6 представлені отримані нами результати.

Рис.4.7. Результати визначення чистоти води методом автографії на фотопапері

Чорний колір автографа свідчить про досить слабку самоочисну здатність води. Тобто кількість кисню у воді суттєво знижена, донні відкладення являють собою відновлювальний субстрат, ядовитий для біоти. Цей аналіз додатково підтверджує наявність процесів евтрофікації у водоймищі.

Таблиця 4.6 Результати мікробіологічного дослідження якості мулу методом автографії на фотопапері

Об'єкт дослід.	Проба	Ступінь затем. паперу	Характеристика процесу	Клас води
мул зі ставка	1	чорний колір	недостатня кількість кисню, переважають відновлюв. реакції	6
мул зі ставка	2	чорний колір	недостатня кількість кисню, переважають відновлюв. реакції	6
мул зі ставка	3	чорний колір	недостатня кількість кисню, переважають відновлюв. реакції	6

4.3 Оцінка екологічного стану ґрунтового покриву складових гідрографічної мережі агроландшафтів за водно-фізичними властивостями ґрунтів

У 2008-2009 рр. з метою вивчення екологічного стану ґрунтів складових гідрографічної мережі нами було досліджено водно-фізичні властивості ґрунтів у таких точках ланцюга: поле - лісосмуга - ставочок ГТС - гирло балки - донні відкладення водосховища. Такий вибір пояснюється рухом водних потоків під час сніготанення і зливових опадів, які активують ерозійні процеси. Визначено водопроникність, об'ємну щільність, вологість ґрунту; визначено структурно-агрегатний, мікроагрегатний склад ґрунту. Для оцінки умов продуктивності аграрних ландшафтів, вивчення ефективності роботи лісових смуг, гідротехнічних споруд вимірювалась висота снігового покриву та запаси вологи в ньому.

Як раніше зазначалося, в господарстві значна частина земель розорана і інтенсивно використовується в сільськогосподарському виробництві. Це порушує екологічну стійкість аграрних ландшафтів. Тому на одному з сільськогосподарських угідь було визначено стан ґрунту. На момент дослідження поле було зайняте соняшником. Тип ґрунту - чорнозем звичайний.

Лісові насадження є складовою частиною протиерозійних заходів постійної дії. Вони сприяють снігозатриманню і перешкоджають здування снігу, поліпшують мікроклімат полів, послаблюють силу вітрів, затримують і регулюють стік талих та зливових вод, підвищують вологість ґрунту. Під рослинністю лісових смуг не розвивається ерозія, так як водні потоки, що стікають по схилах, перехоплюються лісовою підстилкою, поповнюючи запаси ґрунтових вод. Пухка лісова підстилка відіграє важливу роль, зберігаючи на високий рівень водопроникності ґрунту лісових насаджень [164]. Видовий склад представлений акацією білою зі скумпією, самосівним ясенем звичайним. Насадження мають 7 рядів з кущами з обох боків з шириною міжрядь 2,5 м. Висота лісосмуги становить 10,8 м.

Обстежена нами гідротехнічна споруда являє собою вал з верхнім оброблюваним і нижнім схилами, який утримується під постійним залуженням. Вона виконує водозатримувальну, водовідвідну та водонапрямну функції. За способом розміщення на місцевості - вал постійної висоти.

Водопроникність ґрунту в досліджуваних точках визначалась методом трубок. Визначено, що показники водопроникності ґрунту різняться (рис. 4.8).

Рис.4.8. Водопроникність ґрунту в досліджуваних точках

Показники водопроникності значно залежать від водно-фізичних властивостей ґрунту і впливають на їхній гідрологічний режим. Опади під впливом сили тяжіння всмоктуються та просочуються по порах і тріщинах. У процесі всмоктування частина води заповнює різні пори, частина фільтрується, випаровується, стікає по схилах, утворюючи поверхневий стік. Тобто, чим менша водопоглинальна здатність ґрунтів, тим більше води залишається на її поверхні та, відповідно, тим сильніша ерозія. Надходження меншої кількості води в ґрунт супроводжується зниженням продуктивності біогеоценозів загалом. Погіршення водно-фізичних характеристик ґрунту призводить до деградації ґрунтового покриву, що виявляється у посиленні в ньому ерозійних процесів, унаслідок чого змивається гумусовий шар [33].

Показники водопроникності ґрунту поля під соняшником виявилися невисокими. Вже з початку дослідження водопроникність ґрунту була невисокою - 2,1 мм/хв, а наприкінці першої години знизилась до 0,6 мм/хв. Дослідження по визначенню водопроникності у лісовій смузі тривало близько 40 хвилин, за цей час показники водопроникності знижувалися від 70 мм/хв до 6,4 мм/хв. Показники водопроникності ґрунту ставочку ГТС за час дослідження поступово зменшувалися від 4,7 мм/хв на початку до 3,1 мм/хв наприкінці дослідження (табл. 4.7).

Таблиця 4.7 Динаміка водопроникності ґрунту в досліджуваних точках

Момент часу від початку досліду,	Інтервал часу,	Шар всмоктування води,	Водопроникність, мм/хв
поле під соняшником
16 хв 5 сек	16 хв 5 сек	35 мм	2,1
46 хв 55 сек	30 хв 50 сек	35 мм	1,1
1 год 2 хв 40 сек	15 хв 5 сек	10 мм	0,6
лісова смуга
32 сек	32 сек	35 мм	70 мм/хв
1 хв 28 сек	55 сек	35 мм	38,9 мм/хв
2 хв 48 сек	1 хв 20 сек	35 мм	26,9 мм/хв
5 хв 01 сек	2 хв 13 сек	35 мм	15,9 мм/хв
8 хв 08 сек	3 хв 07 сек	35 мм	11,3 мм/хв
12 хв 53 сек	3 хв 47 сек	35 мм	9,3 мм/хв
16 хв 58 сек	4 хв 05 сек	35 мм	8,6 мм/хв
21 хв 24 сек	4 хв 26 сек	35 мм	7,9 мм/хв
26 хв 04 сек	4 хв 40 сек	35 мм	7,4 мм/хв
31 хв 03 сек	4 хв 59 сек	35 мм	7,0 мм/хв
36 хв 03 сек	5 хв 30 сек	35 мм	6,4 мм/хв.
ставочок гідротехнічної споруди
7 хв 17 сек	7 хв 17 сек	35 мм	4,7 мм/хв
16 хв 06 сек	8 хв 49 сек	35 мм	4,0 мм/хв
25 хв 40 сек	9 хв 34 сек	35 мм	3,6 мм/хв
36 хв 40 сек	11 хв 00 сек	35 мм	3,1 мм/хв

Вологість ґрунту в досліджуваних точках визначалась термостатно-ваговим методом у шарі 0-50 см на кожні 10 см. Отримані результати наведені в табл. 4.8.

Показники вологості ґрунту в усіх точках поступово збільшуються з глибиною. Так, у орному шарі ґрунту поля вологість поступово збільшуються - 13,09 %, 15,51 %, 17,91 відповідно за шарами 0-10, 10-20 і 20-30 см. У шарі 30-50 см значення вологості коливаються в межах 17-18 %. Вологість ґрунту в лісовій смузі за шарами приблизно однакова - 13-14 %, при чому коливання значень вологості за шарами є незначними. Найменша вологість ґрунту ставочку ГТС визначена у шарі 0-10 см (14,4 %) з поступовим збільшенням за шарами - 17,9 % у шарі 10-20 см і 20,66 % у шарі 20-30 см та незначним коливанням з глибини 20 до 50 см. Тобто вологість ґрунту ставочку ГТС є найвищою, вологість ґрунту поля є близькою до вологості ґрунту ГТС, а вологість ґрунту лісосмуги - найменшою серед усіх досліджуваних точок. Порівнюючи показники вологості ґрунту поля з даними, що отримані при дослідженні ставочку гідротехнічної споруди, можна говорити про менші значення вологості ґрунту на полі під соняшником. Це закономірно, адже на полі проводився необхідний для вирощування соняшнику обробіток ґрунту та споживання безпосередньо самими рослинами необхідної кількості вологи.

Таблиця 4.8 Результати визначення вологості ґрунту

Глибина відбору зразка ґрунту, см	Вологість ґрунту, %
	поле	лісова смуга	ставочок ГТС
0-10	13,09	14,52	14,40
10-20	15,51	14,64	17,93
20-30	17,91	14,81	20,66
30-40	18,42	14,83	20,73
40-50	18,12	14,37	20,42
50-60	17,68	13,83	20,08

Найменша вологоємність для суглинистих та глинистих ґрунтів становить 25-35 %. Розрахований інтервал 0,6-0,7 НВ коливається в межах 15-25 %. Значення вологості ґрунту поля і ставочку ГТС тільки у шарі 0-10 см є меншим 0,6-0,7 НВ, інші значення знаходяться в межах указаного інтервалу. Значення вологості ґрунту лісової смуги за всіма глибинами відбору зразків виходять за межі 0,6-0,7 НВ - 1 НВ (15-25 %) і є, відповідно, меншими 0,6-0,7 НВ. Це можна пояснити високою водопроникністю ґрунту лісової смуги, значною силою всмоктування води деревостоєм тощо.

За відібраними зразками ґрунту верхнього шару поля, лісової смуги, ставочку гідротехнічної споруди, гирла балки була визначена його кислотність колориметричним методом за шкалою Алямовського.

Показник рН ґрунту орного горизонту поля становить 7,2; 7,2 і 7,4 для шарів ґрунту 0-10 см, 10-20 см і 20-30 см відповідно. Тобто реакція ґрунту нейтральна. Показник рН водної витяжки з ґрунту лісової смуги за шарами ґрунту 0-10 см, 10-20 см і 20-30 см становить 6,2; 7,4 і 7,4 відповідно. У верхньому шарі реакція слабокисла, це пояснюється наявністю великої кількості органіки. В нижчих шарах реакція середовища нейтральна. Показник рН водної витяжки з ґрунту ставочку ГТС за шарами 0-10 см, 10-20 см і 20-30 см становить 7,8; 7,6 і 7,8 відповідно. Показник рН водної витяжки з ґрунту гирла балки становить 7,8, тобто реакція ґрунтового розчину і у ставочку ГТС, і в гирлі балки має слаболужне середовище.

Однією з необхідних умов для нормального росту і розвитку рослинних організмів є оптимальна об'ємна щільність ґрунту. Тому нами в досліджуваних точках було відібрано зразки ґрунту для визначення його об'ємної щільності.

Ґрунт орного горизонту поля має підвищену щільність: - 1,4 г/см³ у шарі 0-10 см, 1,5 г/см³ у шарі 10-20 см, 1,3 г/см³ у шарі 20-30 см. Об'ємна щільність шару 0-10 см ґрунту лісосмуги становить 1,14 гр/см³, ґрунту ставочку гідротехнічної споруди - 1,24 г/см³, ґрунту гирла балки -1,25 г/см³.

За Качинським для зазначених показників об'ємна щільність ґрунту поля у шарі 0-10 см та 10-20 см має типове значення для підорних горизонтів, у шарі 20-30 см ґрунт дуже щільний [203], що й пояснює низьку водопроникність ґрунту. Такий високий ступінь об'ємної щільності можна пояснити застосуванням сільськогосподарської техніки в процесі механічного обробітку ґрунту під посівами соняшнику. Так як ця культура просапна, то за вегетаційний період неодноразово була застосована агротехніка. Крім цього слід прийняти до уваги те, що щільність орного шару змінюється - в найбільш пухкому стані він знаходиться відразу після чергового обробітку ґрунту. Потім щільність ґрунту збільшується і знаходиться в прямій залежності від структури ґрунту, кількості опадів після обробітку, виду обробітку та його якості тощо. Дослідження проводились у вересні 2008 р. і, як зазначено, поле було зайняте посівами соняшнику, тобто останній обробіток ґрунту проводився у червні, тож за 3-х місячний період ступінь щільності ґрунту міг перейти з пухкого в ущільнений. Показник щільності ґрунту верхнього шару лісової смуги є найнижчим і знаходиться в оптимальних межах, необхідних для росту і розвитку рослин. Це є одним із факторів, який пояснює високий показник водопроникності ґрунту. Показники об'ємної щільність ґрунту ставочку гідротехнічної споруди і гирла балки приблизно однакові - 1,24 г/см³ і 1,25 г/см³ відповідно. Дно балки та ставочок гідротехнічної споруди виконують приблизно однакову функцію: вал створений штучно з метою запобіганню водній ерозії ґрунтів та затриманню поживних речовин на прилеглих полях; гирло балки є природним місцем, куди направляються водні потоки з сільськогосподарських угідь. Можна припустити, що показники агрофізичних властивостей зазначених місць будуть аналогічні.

Відомо, що механічний склад ґрунту значною мірою впливає на агровиробничі властивості ґрунтів. Від нього залежать інтенсивність протікання різноманітних ґрунтових процесів, зокрема розклад та синтез органічних і мінеральних речовин; фізичні, фізико-механічні, водні властивості ґрунтів; водопроникність, пористість, вологоємність, структурність, водний і тепловий режими тощо [175]. За результатами структурного аналізу ґрунту можливо виявити закономірності розподілу ґрунту в процесі пересування водних потоків по гідрографічній мережі поле - лісова смуга - ставочок ГТС - гирло балки - відкладення водосховища. Разом із переміщенням ґрунтових фракцій відбувається переміщення і перерозподіл в агроекосистемах енергії, причому часто енергія втрачається без її поповнення і відновлення, що призводить до порушення стійкості аграрних ландшафтів. Структурний аналіз проводили за зразками ґрунту, які були відібрані на полі, в лісосмузі, ставочку ГТС з шарів 0-10 см, 10-20 см і 20-30 см; у гирлі балки з шару 0-10 см; у водосховищі до глибини 50 см через кожні 10 см. Результати аналізу ґрунту поля наведено в табл. 4.9, рис. 4.9-4.10.

Таблиця 4.9 Результат структурного аналізу ґрунту поля методом М. Саввінова (верхнє значення - дані сухого розсіву, нижнє - дані мокрого розсіву)

Шар ґр., см	Вміст агрегатів, %; діаметр часток, мм	10-0,25, %	1-0,25, %
	>10	10-7	7-5	5-3	3-2	2-1	1-0,5	0,5-0,25	<0,25
0-10	14,9	4,5	5,2	17,4	18,2	18,9	9,2	7,7	4	81,1
	-	-	-	-	4,3	11,8	27	21,7	35,2		48,7
10-20	77	4	2,9	3,4	2,7	3,2	2,4	2,1	2,3	20,7
	-	-	-	1,6	13,4	23,8	18,1	15,8	27,3		33,9
20-30	72,8	6,1	5	4,7	3,5	2,9	1,9	1,6	1,5	25,7
	-	-	-	7	28,3	16,3	15,5	18	14,9		33,5

Рис. 4.9. Результати сухого розсіву ґрунту поля під соняшником

Рис. 4.10. Результати мокрого розсіву ґрунту поля під соняшником

У верхньому шарі виявлено агрономічно цінних фракцій (10-0,25 мм) - 81,1 %, але вже у горизонті 10-20 см спостерігалось значне їхнє зниження, де вміст зазначених агрегатів становить 20,7 %, у горизонті 20-30 см цей показник - 25,7 %. За шкалою С. Долгова та П. Бахтина [175] такий вміст агрономічно цінних агрегатів говорить про те, що структурний стан ґрунту поля у шарі 0-10 см відмінний, у шарах 10-20 см та 20-30 см - незадовільний. Це найменш структурний ґрунт серед досліджуваних точок. Тобто у шарі 10-30 см переважає глибиста структура, яка відіграє негативну роль у рості та розвитку рослин. Глиби перешкоджають проростанню насіння; проникненню, закріпленню, живленню коренів рослин в шарах ґрунту [203]. Така структура ґрунту пояснює низьку водопроникність ґрунту досліджуваної ділянки поля і пов'язана, вірогідно, з переущільненням.

За результатами сухого розсіву було розраховано коефіцієнт структурності (). Для орного шару досліджуваного поля він складає: 0-10 см - 4,29; 10-20 см - 0,26; 20-30 см - 0,35. Найвищий коефіцієнт структурності у верхньому шарі, у нижчих горизонтах він значно нижче. При порівнянні відсоткового вмісту агрономічно цінних агрегатів з коефіцієнтом структурності очевидний зв'язок між ними. У шарі 0-10 см ґрунт структурний, а у шарах 10-30 см спостерігається значне погіршення структури ґрунту. За результатами мокрого розсіву структурний стан ґрунту поля у шарі 0-10 см добрий, у шарах 10-20 см та 20-30 см - відмінний [175]. Вміст водотривких агрегатів у шарі 0-10 см становив 48,7 %; у шарі 10-20 см - 33,9 %; у шарі 20-30 см - 33,5 %. За даними мокрого розсіву розраховано критерій водоміцності (). Для шарів орного горизонту це 288,2 (0-10 см); 753,3 (10-20 см) та 957,1 (20-30 см). Величини відсоткового складу фракцій отримані при сухому і мокрому розсівах ґрунту лісової смуги надані в табл. 4.10, додатку С.

Таблиця 4.10 Результат аналізу структури ґрунту лісосмуги методом М. Саввінова (верхнє значення - дані сухого розсіву, нижнє - дані мокрого розсіву)

Шар ґр., см	Вміст агрегатів, %; діаметр часток, мм	10-0,25, %	1-0,25, %
	>10	10-7	7-5	5-3	3-2	2-1	1-0,5	0,5-0,25	<0,25
0-10	36,5	5,9	13	18,2	13,5	7,7	2,4	1,6	1,2	62,3
			7	17,2	20,5	17,1	10,5	11,6	16,1		22,1
10-20	23,7	11,2	13,7	20,8	14,3	8,4	3,6	2,5	1,8	74,5
			1,1	2,1	3,8	13,5	15,9	29,5	34,1		45,4
20-30	13,8	11,5	13,8	21,5	15,5	11	6	4,4	2,5	83,7
			-	2,6	11,5	13,1	18,1	23,1	31,6		41,2

Відсотковий вміст часток з діаметром >10 мм зменшується з глибиною - від 36,5 % до 14,8 %. Пилуватих часток у наважці незначна кількість - 1,2 %, 1,8 % 2,5 % відповідно за шарами. Вміст агрономічно цінних часток становить більшу половину зразків усіх шарів та збільшується з глибиною: 62,3 %, 74,5 % 83,7 %, тобто на глибинах відбору зразків 0-20 см структурний стан ґрунту добрий, у шарі 20-30 см - відмінний [175]. За результатами сухого розсіву розраховано коефіцієнт структурності. Значення коефіцієнту збільшується з глибиною. Для шару 0-10 см він становить 1,65; 10-20 см - 2,92; 20-30 см - 5,13. Аналізуючи результат мокрого розсіву видно, що вміст водотривких агрегатів у шарі 0-10 см складає 22,1 %; у шарі 10-20 см - 45,4 %; у шарі 20-30 см - 41,2 %. Показник вмісту водотривких агрегатів у шарі 20-30 см є найвищим серед досліджуваних точок. Структурний стан ґрунту шару 0-10 см - відмінний, шару 10-30 см - добрий [175]. За результатами мокрого розсіву розраховано критерій водоміцності. Значення критерію становлять 552,5 для шару 0-10 см, 744,3 для шару 10-20 см, 396,2 для шару 20-30 см.

Таблиця 4.11. Результат структурного аналізу ґрунту ставочку ГТС методом М. Саввінова (верхнє значення - дані сухого розсіву, нижнє - дані мокрого розсіву)

Шар ґру, см	Вміст агрегатів, %; діаметр часток, мм	10-0,25, %	1-0,25, %
	>10	10-7	7-5	5-3	3-2	2-1	1-0,5	0,5-0,25	<0,25
0-10	14,7	4,9	7,1	17,5	17,3	16,5	13,3	4,9	3,8	81,5
	-	-	0,6	12,2	19,1	16,2	9,2	12,8	29,9		22,0
10-20	27,3	7,9	13,0	19,1	12,8	10,2	5,9	2,2	1,6	71,1
	-	-	0,8	8,2	19,7	13,5	11,6	10,5	35,8		22,1
20-30	20,8	7,5	18,5	14,6	13,6	9,0	4,2	2,2	9,6	69,6
	-	-	0,7	4,5	18,6	17,9	9,4	12,5	36,4		21,9

Аналіз ґрунту ставочку ГТС наведено в табл. 4.11 та додатку Т. Вміст агрегатів розміром 10-0,25 мм займає більшу частину наважок - у шарі 0-10 см 81,5 %; у шарі 10-20 см - 71,1 %; у шарі 20-30 см - 69,6 %. Структурний стан ґрунту ставочку гідротехнічної споруди за результатами сухого розсіву у шарі 0-10 см відмінний, у шарах 10-20 см та 20-30 см - добрий [175]. Розрахований коефіцієнт структурності для трьох шарів - 0-10 см, 10-20 см, 20-30 см - становить 4,41; 2,46 та 2,61 відповідно, тобто ґрунт верхнього горизонту оструктурений краще, ніж у нижчих горизонтах. Структурний стан ґрунту ставочку гідротехнічної споруди за результатами мокрого розсіву аналогічний сухому розсіву. Тобто у шарі 0-10 см - відмінний, у шарах 10-20 см та 20-30 см - добрий [175]. Вміст водотривких агрегатів розміром 1-0,25 мм у шарах приблизно однаковий - у шарі 0-10 см він займає 22 % наважки; у шарі 10-20 см - 22,1 %; у шарі 20-30 см - 21,9 %. Критерій водоміцності за результатами мокрого розсіву становить 120,7; 272,6 та 342,2 відповідно за зазначеними шарами ґрунту ставочку гідротехнічної споруди. Результати структурного аналізу ґрунту гирла балки надані в табл. 4.12, додатку У. За результатами сухого розсіву визначено, що агрономічно цінних речовин у шарі 0-10 см гирла балки переважна більшість - 88,4 % та критерій структурності становить 7,62 і є найвищим серед досліджуваних точок. Структурний стан ґрунту гирла балки відмінний, так як відсотковий вміст агрономічно цінних агрегатів при сухому розсіві >80 %, при мокрому розсіві - >70 % [175]. Критерій водоміцності становить 167,3. Вміст водотривких агрегатів у досліджуваному шарі ґрунту незначний - 17,4 % і є найменшим серед усіх досліджуваних точок. Це є одним із факторів, що спричиняють вимивання родючих ґрунтів з полів внаслідок водної ерозії.

Таблиця 4.12. Результат структурного аналізу ґрунту гирла балки методом М. Саввінова (верхнє значення - дані сухого розсіву, нижнє - дані мокрого розсіву)

Шар ґру, см	Вміст агрегатів, %; діаметр часток, мм	10-0,25, %	1-0,25, %
	>10	10-7	7-5	5-3	3-2	2-1	1-0,5	0,5-0,25	<0,25
0-10	8,5	5,3	16,4	26,6	17,8	11,9	5,1	5,3	3,1	88,4
		-	10	19,9	19,1	12,1	10	7,4	21,5		17,4

Для визначення структури змитого в водосховище ґрунту нами для подальшого аналізу було відібрано зразки мулу з різних глибин від 0 см до 50 см. Мул відбирався на лівому березі на мінімально можливій відстані до води. Оскільки місце відбору одразу заповнювалося водою, глибше відібрати зразки виявилося неможливим. Характеризуючи зразки мулу за різними глибинами відбору, можна говорити про їхню подібність. Так, колір зразків - чорний, який практично не змінюється з глибиною; подекуди зустрічаються глинисті частки округлої та продовгуватої форми розміром 2-3 мм; трапляються дрібні части крейди округлої форми. При висиханні зразки мулу мали міцну структуру, важку до механічного руйнування, при розбиванні ножем на зразках залишалися блискучі сліди. Через міцну структуру мулу при висиханні, його агрегатний склад методом сухого розсіву виконати не вдалося. Для мокрого розсіву було відібрано середній зразок мулу, який заливали водою і вистоювали три доби. У табл. 4.13 наведені результати мокрого розсіву мулу водосховища.

Таблиця 4.13 Результат аналізу структури мулу Марківського водосховища методом М. Саввінова (мокрий розсів)

Глибина відбору зразків, см	Вміст агрегатів, %; діаметр часток, мм
	7-5	5-3	3-2	2-1	1-0,5	0,5-0,25	<0,25
0-10	0,12	0,6	4,2	6,7	11,4	14,2	62,8
10-20	0,1	0,2	1,3	3,4	7,3	23,2	64,5
20-30	0,04	0,3	2,1	6,9	12,1	17,4	61,1
30-40	0,08	0,6	1,7	5,1	10,1	16,1	66,2
40-50	0,02	0,9	1,3	3,8	8,1	20,9	64,9

За всіма зразками мулу спостерігається поступове збільшення агрегатів розміром від 7 до 0,25 мм, причому агрегатів 7-5 мм та 5-3 мм за всіма наважками менше 1 %, а агрегатів <0,25 мм переважна більшість наважки - 61-65 %. За співвідношенням фракцій <0,25 мм у шарах 0-10 см, які отримані при мокрому розсіві мулу водосховища та ґрунту поля з'являється можливість визначити кількість ґрунту, що зрушена ерозією. Коефіцієнт співвідношення зазначеної фракції становить 1,8. Для забезпечення такої інтенсивності протікання ерозійних процесів середньобагаторічні втрати на водозбірних площах господарства значно більші, так як при пересуванні ґрунтових фракцій по гідрографічній мережі крупніші фракцій затримуються в лісових смугах, улоговинах, днах балок та ярів і тільки дрібнозем потрапляє на дно водосховища. За визначеним коефіцієнтом (1,8) та встановленими середньобагаторічними втратами ґрунту на водозборі водосховища (2,6 т/га) маса зрушеного ґрунту становить щонайменше 4,7 т/га.

Таким чином, за результатами сухого і мокрого розсівів можна зробити такі висновки. За вмістом агрономічно цінних речовин у ґрунті шару 0-10 см досліджуваних точок простежується наступна закономірність. На полі їхній вміст значний, становить більше 80 %, у лісосмузі їхня кількість зменшується до 62 %, далі у ставочку ГТС їхня кількість збільшується до 81 % і максимального значення сягає у гирлі балки - 88 %. Тобто простежується закономірність перенесення агрономічно цінних фракцій з поля далі по гідрографічній мережі до гирла балки. Враховуючи те, що кількість агрономічно цінних агрегатів в зразках перевищує 80 %, то такий ґрунт відносять до структурного. В структурному ґрунті створюються оптимальні умови для водного, повітряного та теплового режимів. Через добру водопроникність ґрунт глибоко промокає водою, а опади, що випадають на структурний ґрунт, повністю всмоктуються [20]. Враховуючи вищезазначене, можна говорити, що з прилеглих полів виносяться ґрунти разом з необхідними елементами живлення рослин, знижуючи цим їхню родючість та екологічну стійкість.

Це припущення підтверджується більш детальним аналізом визначених ґрунтових агрегатів різного розміру за їхнім розподілом у ґрунтах досліджуваних нами складових гідрографічної мережі. За розрахованим критерієм структурності ґрунту визначено, що найбільш структурний ґрунт у гирлі балки, найменш структурний - ґрунт на полі. Разом з тим за вмістом агрегатів >10 у досліджуваних зразках простежується поступове їхнє зменшення - близько 36 % у лісовій смузі, 14 % у ставочку ГТС і близько 8 % у гирлі балки. Тобто крупніші за розмірами фракції поступово затримуються в ґрунті складових гідрографічної мережі. Крім того, вміст фракцій меншого розміру (2-1 мм, 1-0,25 мм), навпаки збільшується, так як під час руху води активніше відбувається рух менших за розмірами структур ґрунту. Так, за результатами структурного аналізу мулу водосховища, яке є кінцевою ланкою в досліджуваному гідрографічному ланцюзі, вміст агрегатів <0,25 мм за п'ятьма глибинами відбору зразків становить переважну більшість 61-65 %. Для підтвердження міграції ґрунту по складових гідрографічної мережі через водну ерозію нами було вивчено ґрунтовий профіль гирла балки. Для цього шляхом буріння відібрано зразки ґрунту через кожні 10 см до глибини 100 см, після зразки висушено і зроблено аплікацію ґрунтового профілю (рис. 4.11). Аналізуючи профіль за шарами можна зробити висновок, що 60-70 см ґрунту гирла балки має наносний характер, який потрапив до місця зниження рельєфу внаслідок руху водних потоків, що несуть у собі й агрегатні частки ґрунту. Для подальшого структурного аналізу ґрунту досліджуваних нами складових гідрографічної мережі було виконано мікроагрегатний аналіз за Н. Качинським. Аналіз виконано Луганським обласним державним проектно-технологічним центром охорони родючості ґрунтів і якості продукції (табл. 4.14).

Рис. 4.11. Аплікація ґрунтового профілю гирла балки

Таблиця 4.14 Результат мікроагрегатного аналізу ґрунту

Глибина відбору зразків, см	Діаметр часток, мм та їхній вміст, %
	1-0,25	0,25-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	0,005-0,001	<0,001	>0,01	<0,01
поле
0-10	8,8	3,6	18,7	17,6	26,7	24,6	31,1	68,9
10-20	6,3	4,1	23,7	19,1	21,2	25,7	34,0	57,0
20-30	6,7	5,2	27,5	15,9	18,6	26,1	39,4	60,6
ставочок ГТС
0-10	2,3	4,8	21,1	1,3	39,0	31,5	71,8	28,2
10-20	4,8	0,2	25,7	3,8	37,3	28,2	69,2	30,8
20-30	4,7	2,1	25,5	2,9	35,6	29,2	67,7	32,3
гирло балки
0-10	13,1	8,9	26,7	12,3	20,9	18,6	48,7	51,3

Відсотковий вміст мулуватих і дрібнопилуватих фракцій в порівнянні з аналогічними показниками ґрунту ставочку ГТС менший. Тобто це підтверджує наявність ерозійних процесів на полях, в результаті яких зазначені фракції змиваються вниз по схилу. А високий вміст фракції крупного пилу сприяє зазначеним процесам, так як значно знижує водоміцність структури. За результатами мікроагрегатного аналізу ґрунту ставочку гідротехнічної споруди визначено, що ґрунт за всіма глибинами відбору зразків легкоглинистий мулувато-дрібнопилуватий. Відомо, що мулувата фракція має велике значення у формування ґрунтової родючості. Їй належить головна роль у фізико-хімічних процесах, що проходять у ґрунті.

Дрібний пил здатний до структуроутворення, вміщує підвищену кількість гумусових речовин [143]. Згідно з табл. 4.14, саме ці фракції переважають за всіма відібраними зразками. Враховуючи те, що ґрунт у ставочках ГТС нанесений з полів та властивості визначених переважаючих фракцій, очевидно, що фізико-хімічні властивості та родючість ґрунтів сільськогосподарських угідь погіршуються. Аналізуючи вміст фізичного піску та фізичної глини за шарами нанесеного ґрунту, можна спостерігати таку закономірність. Вміст фізичного піску, що змивається, поступово зменшується, а фізичної глини навпаки - збільшується.

У гирлі балки за результатами аналізу тип ґрунту важкосуглинковий дрібнопилувато-крупнопилуватий. У порівнянні з результатами, які отримані при аналогічному аналізі в інших точках, в гирлі балки виявлено найбільший вміст піщаних фракцій та найменша кількість мулуватих фракцій. Визначено значний вміст пилуватих фракцій (59,9 %) та крупного пилу. Це негативно впливає на структуру ґрунту, значно знижує її водоміцність, що сприяє вимиванню ґрунту.

Через подібність зразків для мікроагрегатного аналізу мулу Марківського водосховища брали наважки з глибини 0-10 см, 20-30 см та 40-50 см. За отриманими результатами (табл. 4.15) можна зробити наступні висновки. В зразках мулу 0-10 см визначено тип ґрунту як легкоглинистий крупнопилувато-мулуватий, у шарі 20-50 см - важкосуглинковий крупнопилувато-мулуватий. Тобто за всіма шарами переважає мулувата фракція та крупний пил. Вертикальний розподіл фракцій більш-менш однорідний. Відмінні результати за вмістом крупного та середнього пилу. В шарах 20-50 см більший вміст крупного пилу і менший вміст середнього пилу, в шарі 0-10 см вміст крупно- та середньо пилуватих фракцій практично однаковий.

Таблиця 4.15 Результат мікроагрегатного аналізу мулу Марківського водосховища

Глибина відбору зразків, см	Діаметр часток, мм та їхній вміст, %
	1-0,25	0,25-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	0,005-0,001	<0,001	>0,01	<0,01
0-10	4,0	10,1	19,2	18,2	11,7	36,9	66,8	33,2
20-30	3,5	12,3	24,5	6,3	13,2	40,1	59,6	40,4
40-50	3,6	12,5	28,6	7,4	12,5	35,4	55,4	44,6

Мулувата фракція має велике значення в створенні ґрунтової родючості, значний вміст гумусу й елементів зольного та азотного живлення рослин; крупний пил знижує водоміцність структури [143]. Згідно з результатами аналізу мулу водосховища цих фракцій у зразках велика кількість. Тобто відбувається зниження продуктивності аграрних ландшафтів, ними втрачається енергія, знижується екологічна стійкість на значних водозбірних площах.

Виходячи з припущення, що Марківське водосховище поступово замулювалося продуктами ерозії від часу його створення, нами було визначено вміст гумусу в зразках мулу за різними глибинами відбору. Хімічний аналіз ґрунту виконано Луганським обласним державним проектно-технологічним центром охорони родючості ґрунтів і якості продукції. Результати виявилися наступними. На глибині 0-10 см вміст гумусу становить 3,68 %, на глибині 10-20 см - 2,89 %, на глибині 20-30 см - 2,76 %, на глибині 30-40 см - 2,85 %, на глибині 40-50 см - 2,8 %. Нами передбачалося, що зразки мулу з більших глибин будуть мати більший вміст гумусу, ніж верхній та що ця динаміка буде простежуватися за всіма шарами відбору зразків. Однак результати не підтвердилися. Найбільший вміст гумусу має верхній горизонт, а надалі його вміст з глибиною практично не змінюється. Як вже зазначалося, глибше відбір зразків не проводили через затоплення свердловини, і скоріше за все, найперший намитий шар ґрунту (з більшим вмістом гумусу), знаходиться значно глибше.

Наявність ерозійних процесів на водозбірних площах аграрних ландшафтів підтверджується ще деякими фактами. Так, в зразках мулу водосховища відсотковий вміст мулуватої фракції (0,001 мм) найбільший серед досліджуваних точок. Причому розподіл по складових гідрографічної мережі такий - на полі мулуватих фракцій менше, ніж у ставочку ГТС, у гирлі балки їхня кількість різко зменшується, а у відкладеннях - збільшується більше, ніж удвічі за всіма глибинами. Більший вміст мулуватих фракцій у ставочку, ніж у гирлі балки пояснюється ефективною роботи гідротехнічних споруд, які затримують і рух водних потоків, і рух часток ґрунту з полів у місця зниження рельєфу. У гирлі балки, навпаки, перешкод для руху водно-ґрунтових потоків немає і вони без перешкод потрапляють в місця зниження рельєфу, в даному випадку - на дно водосховища.

Це підтверджується й розподілом середніх й дрібних піщаних фракцій за вищевказаними складовими гідрографічної мережі. Їхній вміст у ґрунтах усіх досліджуваних точок незначний, а найбільший відсотковий вміст спостерігається в гирлі балки, де відбувається накопичення ґрунтових агрегатів вказаного розміру. Аналогічні дані простежуються й за вмістом крупного та середнього пилу. За вмістом дрібного пилу визначено значне його накопичення у всіх трьох горизонтах ставочку гідротехнічної споруди (35-39 %). Тобто у ставочку гідротехнічної споруди спостерігається відкладення дрібного піску і мулу.

Для оцінки умов продуктивності аграрних ландшафтів, вивчення ефективності роботи лісових смуг, гідротехнічних споруд у лютому 2009 р. вимірювалась висота снігового покриву на полі після соняшнику, в лісовій смузі, в ставочку гідротехнічної споруди, в гирлі балки (рис.4.12) та визначались запаси вологи в снігові в кожній із зазначених точок.

Висота снігового покриву на полі після соняшнику вимірювалась від лісосмуги, що межує з полем, вгору по схилу до середини поля через кожні 50 м. Показники висоти снігу на полі серед всіх досліджуваних точок мали найбільший розмах варіювання - 2-12 см, середня висота снігового покриву становила 6,6 см. Найбільші значення були біля лісосмуги та на невеликій відстані від неї, найменші виявилися на середині поля. Крутизна схилу досліджуваного поля становить 3-5^°. Під час снігопадів при наявності вітру цілком ймовірне перенесення снігу в місця зниження рельєфу. Це й спостерігається в досліджуваній точці. Сніг на полі розподілявся нерівномірно - більше його було в елементах мікрорельєфу. Середня висота снігового покриву на полі становила 6,6 см. Висота снігового покриву в лісосмузі коливалась в межах 4-9 см. Як і на полі, сніг у лісосмузі розподілявся рівномірно. Середня висота снігового покриву в лісові смузі становила 6,8 см. Висота снігового покриву в ставочку гідротехнічної смуги коливалась в межах 8-14 см. Сніг розподілявся рівномірно. Середня висота снігового покриву в ставочку ГТС становила 10,4 см. Висота снігового покриву в гирлі балки виявилася найменшою і становила 5-7 см. Середня снігового покриву снігу в гирлі балки - 5,6 см.

Рис. 4.12. Середні значення висоти снігового покриву

Порівнюючи середні значення висоти снігового покриву, можна зробити висновок, що найбільше вони були в ставочку гідротехнічної споруди - 10,4 см, найменше - близько 6 см - у гирлі балки. Висота снігового покриву на полі та у лісосмузі приблизно однакова і становить 6,6 та 6,9 см відповідно. Тобто гідротехнічна споруда затримує сніг і виконує одну зі своїх головних функцій.

Найнижча висота снігового покриву гирла балки, очевидно, пов'язана з вільним переміщенням повітряних мас, що переміщають за собою снігові потоки. Хоч висота снігового покриву на полі і у лісосмузі однакова, проте амплітуда коливань показників більша на полі (2-12 см), ніж у лісосмузі (4-9 см). На полі сніговий покрив був нерівномірним, дещо більшим уздовж лісової смуги з поступовим зменшенням до середини поля. У лісовій смузі сніг покривав землю рівномірно.

За допомогою вагового снігоміра (рис. 4.13) в досліджуваних точках було визначено щільність снігу та запаси води в ньому.

Рис. 4.13. Вимірювання щільності снігу в лісосмузі

Щільність снігу на полі після соняшнику становила 0,04-0,05 г/см³ . Запаси вологи в снігові 35-38 м³/га. Щільність снігу, як і на полі, в лісовій смузі становила 0,04-0,05 г/см³, запаси вологи - 36-39 м³/га. Щільність снігу в ставочку гідротехнічної споруди - 0,04 г/см³, запаси вологи - 40-45 м³/га. Щільність снігу в гирлі білки - 0,04 г/см³, запаси вологи - 20-21 м³/га. Середні значення запасів вологи в снігові досліджуваних точках наведено на рис. 4.14.

Рис. 4.14. Середні значення запасу вологи в снігові

Найбільші запаси вологи в снігу ставочку гідротехнічної споруди (43 м³/га), найменші - в гирлі балки (21 м³/га). Запас вологи в снігу поля та лісової смуги однаковий і становить 37 м³/га. Тобто можна говорити, що гідротехнічна споруда виконує одну з головних функцій - затримання та накопичення вологи.

4.4 Практичні заходи щодо поліпшення екологічного стану орних земель та підвищення стійкості агроландшафтів

Для формування екологічно стійких агроландшафтів необхідне впровадження ґрунтозахисної системи землеробства з контурно-меліоративною організацією території. Головним принципом захисту ґрунтів є регулювання водних потоків системами заходів постійної дії у вигляді стокорегулюючих і полезахисних лісових смуг, протиерозійних гідротехнічних споруд та інших лінійних рубежів.

В ході дисертаційної роботи визначено середньобагаторічні втрати ґрунту на мікроводозборах площею 2,1-10,3 га (1,0-2,8 т/га) та балковому водозборі площею 8700 га (4,7 т/га). Отримані цифри близькі до розрахунків й інших дослідників. Теоретичними дослідженнями О. Зубова зі співавторами [65] визначено, що в Луганській області середньорічні втрати за адміністративними районами на ріллі коливаються в межах 2,8-6,2 т/га, в т.ч. на схилах крутизною більше 3° - 9,7-17,4 т/га; в Марківському районі відповідно 5,6 т/га та 15,7 т/га.

Визначені нами втрати ґрунту на мікроводозборах проводилися в основному на схилах до 3°. Порівняно невеликі втрати ґрунту на мікроводозборах пояснюються невеликою крутістю схилів цих водозборів, оскільки водозбірні площі гідротехнічних споруд є початковою ланкою в гідрографічній мережі, та розчленуванням водозборів валами по довжині схилу на порівняно короткі відрізки. Гідротехнічні споруди, в ставочках яких визначали відкладення ґрунту, в основному розташовані нижче по схилу від лісосмуг, тобто продукти ерозії частково затримуються в лісових смугах.

На балковому водозборі змив ґрунту, в порівнянні з середніми втратами по району (5,6 т/га) [65], менший на 0,9 т/га. Це пояснюється особливостями цього макроводозбору. Його територія охоплює чотири сільськогосподарських підприємства Марківського району. Значну частину водозбору займає територія ТОВ «Лутуре-агро» Марківської філії, підрозділ Просяне. В зазначеному господарстві в кінці 80-х років минулого століття впроваджено контурно-меліоративну організацію території, яка передбачала регулювання водних потоків системами контурно-паралельних тополиних чотирьохрядних лісових смуг. Лісові насадження в системі контурно-меліоративної організації території мають велике значення, оскільки вони зменшують швидкість та потужність водних потоків на водозборі, затримують продукти ерозії, захищають гідротехнічні споруди від замулювання тощо [62]. Менші, порівняно з середніми по району втрати ґрунту, підтверджують ефективність контурно-меліоративної системи організації території. Не дуже велика різниця показників втрати ґрунту пояснюються тим, що фактично контурна організація території впроваджена не на всій території водозбору, почала вона функціонувати приблизно з середини терміну, за який нами визначалися середньобагаторічні втрати ґрунту (39 років). Крім того, як показало обстеження лісових смуг, в місцях концентрації стоку - в улоговинах, вони виявились не досить надійними і в багатьох таких місцях були промиті потоками вод поверхневого стоку. Крім того виявились недоліки технології їх створення, яким можна запобігти завдяки розробленому нами способу, про який йтиметься далі.

Лісові насадження в системі контурно-меліоративної організації території мають велике значення, оскільки вони зменшують швидкість та потужність транспортування концентрованих водних потоків із водозбору, попереджують розмивання ґрунту в ложах тимчасових водотоків, затримують продукти ерозії, захищають гідротехнічні споруди від руйнування талими і зливовими опадами тощо [62]. Тобто такі втрати ґрунту на макроводозборі пояснюються ефективністю роботи як лісомеліоративних так і інших складових впровадженої контурно-меліоративної системи землеробства.

Але існують певні недоліки наявних полезахисних лісових смуг. Найбільш вразливим місцем на трасах лінійних рубежів є ділянки перетину з улоговинами. Навантаження стоку на лісосмуги в улоговинах багаторазово збільшується внаслідок концентрації стоку й збільшення його шару, а стокорегулююча здатність зменшується [65].

Тимчасові водні потоки при сніготаненні та зливах надходять до лісових смуг у більшості випадків в улоговинах стоку, тому значна частина поверхні ґрунту в лісових смугах не використовується. Перешкодою проникненню водних потоків до лісової смуги є агротехнічна тераса - наоранка у вигляді валу, яка формується на більшій частині довжини лісосмуги через обробіток ґрунту на верхньому узліссі лісосмуг. Тому води стоку затримуються наоранкою і стікають вздовж неї до улоговин, де вони промивають терасу і безперешкодно прямують вздовж улоговин, викликаючи на їхньому дні значні лінійні розмиви. Окрім наоранки, надходженню води в лісові смуги перешкоджає поперечний хвилястий профіль поверхні ґрунту в лісосмугах, який утворюється внаслідок технології догляду за ними протягом перших п'яти років. В результаті систематичного обробітку міжрядь шляхом культивації в рядах лісосмуг формуються валики, в міжряддях - борозни. Поперечна хвилястість створює умови для фізичного утримання води в лісосмузі завдяки появі додаткових ємностей та підвищує інтенсивність інфільтрації, але ці якості не реалізуються через те, що вода взагалі не надходить в лісосмугу на просторі між улоговинами. В улоговинах, де концентрується значна кількість води, поперечна хвилястість дуже швидко зникає внаслідок промивання валиків.