Изменение состояния суши: эрозия плодородных почв

Категория частиц 0,5—0,1 мм является одной  из агрономически ценных, поэтому  ветровая эрозия снижает почвенное  плодородие.

Отличие ветровой эрозии от водной выражается в том, что первая не связана с условиями  рельефа. Если водная эрозия наблюдается  при определенном уклоне, то ветровая может наблюдаться даже на совершенно выровненных площадках. При водной эрозии продукты разрушения перемещаются только сверху вниз, а при ветровой — не только по плоскости, но и вверх.

 

 

 

На данный момент теоретически обоснован экспресс-метод определения устойчивости почв к ветровой эрозии в полевых услових. Для этого рассмотрено и численно решено уравнение движения частиц почвы в неоднородном электростатическом поле. Показано, что процессы выноса частиц в электростатическом поле и под действием ветровоздушного потока обладают аналогией силовых взаимодействий. Рассмотрено и численно решено дифференциальное уравнение движения частиц почвы в неоднородном электростатическом поле. Установлены факторы, определяющие интенсивность выноса частиц за пределы поля. Теоретически доказана и экспериментально подтверждена возможность определения критической скорости ветра, соответствующей началу отрыва частиц почвы, по минимальной напряженности электростатического поля, при которой начинается аналогичный процесс.

Все это позволяет  достаточно точно определить подверженность почвы ветровой эрозии.

В.Н. Лазутин, И.Б. Усков, О.С. Погорелова, А.С. Старцев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Мероприятия  по борьбе с эрозией почв.

Почвозащитные севообороты.

 Чтобы защитить почвы от разрушения, необходимо правильно определить состав возделываемых культур, их чередование и агротехнические приемы. При почвозащитных севооборотах исключают пропашные культуры (так как они слабо защищают почву от смыва, особенно весной и в начале лета) и увеличивают посевы многолетних трав, промежуточных подсевных культур, которые хорошо защищают почву от разрушения в эрозионно опасные периоды и служат одним из лучших способов окультурирования эродированных почв.

На склонах  крутизной до 3—5° со слабо- и среднесмытыми  почвами, где появляется опасность проявления эрозии, предпочтение в севооборотах отдают травам и однолетним культурам сплошного сева. На более крутых склонах (крутизна 5—10°), в основном со средне- и сильносмытыми почвами, в севооборотах увеличивают посевы многолетних трав и промежуточных культур, которые хорошо защищают почву от эрозии.

Лесомелиоративные противоэрозионные мероприятия.

В комплексе  мер, направленных на борьбу с водной и ветровой эрозией почв, важное место принадлежит агролесомелиорации из-за ее дешевизны и экологической безвредности. Созданием защитных лесонасаждений занимаются в России более 500 предприятий. Ими заложено 2,8 млн. га на землях сельхозпользования, в основном в районах с интенсивным ведением сельского хозяйства. Основными лесомелиоративными противоэрозионными мероприятиями являются: создание водорегулирующих лесополос в малолесных районах, создание водоохранных лесных насаждений вокруг прудов и водоемов, сплошные противоэрозионные лесопосадки на сильноэродированных крутосклонных и бросовых землях, непригодных для использования в сельском хозяйстве.

Водорегулирующие  лесополосы

Закладываются на эродированных склонах, используемых под сельскохозяйственные культуры, и предназначены для перевода поверхностного стока во внутрипочвенный. Число лесополос и расстояние между ними зависят главным образом от крутизны и длины склона: с увеличением крутизны расстояние между лесополосами уменьшается. Располагаются водорегулирующие лесополосы вдоль горизонталей. Ширина полос должна быть не менее 12,5 м. Сокращение или прекращение смыва почвы и улучшения водного режима водорегулирующими полосами повышают продуктивность сельскохозяйственных угодий в полтора-два раза.

 

Агротехнические противоэрозионные мероприятия.

Простым и доступным  агротехническим мероприятием по борьбе с водной эрозией является обработка почвы поперек склона. Она создает своеобразный микрорельеф пашни, в результате чего гребни, бороздки, рядки сельскохозяйственных культур препятствуют поверхностному стоку, способствуют проникновению воды в почву и повышают запасы влаги в пахотном горизонте, предотвращают смыв.

Часто в пределах одного поля, пересеченного ложбинами  и балками, встречаются участки  различной крутизны и экспозиции склонов. При таком сложном рельефе  поля необходимо правильно наметить направление вспашки, культивации и посева, с тем чтобы микрорельеф максимально способствовал предотвращению стока и смыва. Однако с увеличением крутизны склона только обработки почвы поперек склона для предотвращения развития эрозионных процессов становится недостаточно.

Важным  средством регулирования поверхностного стока является углубленная пахота, которая способствует лучшему впитыванию почвой влаги, уменьшает поверхностный  сток и тем самым ослабляет  разрушительное действие водной эрозии. Вместе с тем на глубоковспаханном поле растения более длительный период могут переносить засуху и мокрую погоду, глубоко пускать корни и создавать прочный защитный покров, быть устойчивее к колебаниям температуры.

Но  сплошная глубокая пахота значительно  дороже обычной, поэтому для борьбы с водной эрозией разработаны методы полосного глубокого рыхления почвы, которое значительно уменьшает развитие процессов смыва и повышает урожайность сельскохозяйственных культур.

Большую роль в задержании талых и ливневых вод может сыграть щелевание — нарезка поперек склонов щелей глубиной 40-50 см с расстоянием между ними 70-180 см в зависимости от крутизны склона. Этот прием не препятствует механизированной обработке и уходу за посевами, а на выгонах и пастбищах не уничтожает естественную растительность, защищающую почву.

Повышению накопления влаги, регулированию стока, предотвращению смыва способствует кротование почвы. Для этой цели на корпусах плуга ставят специальные  кротователи, которые на глубине 35-40 см создают кротовины диаметром 6-8 см через 70-140 см. Кротование значительно улучшает водопроницаемость, воздушный и водный режим почвы, предотвращает развитие смыва.

Значительную  роль в борьбе с эрозией почвы  играют удобрения. Применение органических и минеральных удобрений в  сочетании с другими агротехническими приемами оказывает большое влияние на почвообразовательные и биохимические процессы. Удобренная почва способствует лучшему развитию посеянных растений, а они надежнее защищают почву от эрозии.

Один из наиболее эффективных почвозащитных приемов на склоновых землях — замена отвальной вспашки обработкой почвы без оборота пласта.

Водоохранные  лесные насаждения вокруг прудов и  водоемов

Создаются для  защиты берегов от разрушения, водоемов — от заиления продуктами эрозии. Ширина водоохранных лесных насаждений (полос) вокруг прудов и водоемов в зависимости от крутизны склона и механического состава почвы колеблется от 10 до 20 м.

Лесомелиоративные противоовражные мероприятия.

Лесомелиоративные противоовражные мероприятия проводятся для приостановления роста и закрепления действующих оврагов с целью перевода поверхностного стока во внутрипочвенный, увеличения противоэрозионной устойчивости почвы, распыления поверхностного стока и скрепления почвенного грунта. Лесомелиоративные почвозащитные насаждения способствуют повышению эффективности всех мероприятий единого противоэрозионного комплекса. Применяются два вида насаждений:  
а) приовражные, прибалочные и надвершинные лесонасаждения;  
б) облесение сетевого фонда — дна и откосов оврагов, балок.

Приовражные и прибалочные лесные полосы

Создаются на расстоянии 2—5 м от бровок и над их вершинами  для перехвата стоковых вод и  скрепления почвенного грунта корневыми  системами с целью замедления или полного прекращения роста  оврагов. Ширина приовражных и прибалочных лесных полос должна быть не менее 15 м. Надвершинные насаждения создаются в основном над головными вершинами действующих оврагов, ширина их соответствует ширине водоподводящих ложбин; протяженность зависит от площади водосброса.

Сплошное облесение проводится на откосах оврагов крутизной 8° и более, а также на берегах балок (лощин), которые мало пригодны для луговых и пастбищных угодий. Облесение откосов оврагов допускается только в том случае, если откосы сформировали устойчивый профиль, т.е. угол их естественного откоса составляет не более 32° на суглинках и 26° — на супесях.

Лесные насаждения на дне оврага позволяют избежать дальнейшего его углубления. На ранней стадии развития дно оврага узкое  и облесение произвести трудно, поэтому  первоначально устраняют запруды, а затем дно закрепляют влаголюбивыми быстрорастущими породами деревьев.

Гидротехнические  сооружения.

С помощью гидротехнических сооружений производится задержание, отвод и безопасный сброс той  части атмосферных осадков, которую  не удается задержать на прилегающих к оврагам полях агротехническими и лесомелиоративными приемами.

По назначению гидротехнические сооружения подразделяются на три группы: задерживающие стекающие  в овраг стоковые воды на приовражной  полосе; осуществляющие безопасный сброс поверхностных вод в овраги; укрепляющие дно и откосы оврага от дальнейшего размыва и разрушения.

Воды на приовражной  полосе задерживают, устраивая систему  водозадерживающих валов, которые  перехватывают у самого оврага ту часть поверхностных вод, что не была задержана на водосборе. Водозадерживающие валы сооружают параллельно горизонталям поверхности на расстоянии не менее 15 м от вершины растущего оврага или эродируемого склона, чтобы предотвратить сброс всей воды при одиночном прорыве. Через 50—150 м под прямым углом к оси вала строят перемычки, а для сброса незадержанного стока — водосливы. Для сооружения водозадерживающих валов и перемычек более пригодны суглинистые грунты.

Чтобы сбрасываемые в овраг воды не размывали его  дно, в русле оврага устанавливают систему поперечных стенок, разбивающих продольный профиль дна на ряд террас. Деревянные и плетневые запруды применяются только в небольших оврагах, так как срок их действия не превышает двух-трех лет. Закрепленные овраги, превращенные в задерненную балку, используют в сельском хозяйстве. Богатое илистыми отложениями дно отводят под искусственные луга, а откосы — под древесные насаждения или под ягодники.

Модернизация  с/х техники.

Большой вред почвам наносит многократная механическая обработка: вспашка, культивация, боронование и т.д. Все это усиливает ветровую и водную эрозию. Теперь на смену традиционным методам обработки почв постепенно приходят почвозащитные с заметно меньшим объемом механического воздействия. Почва в результате такой щадящей обработки приобретает почти идеальные качества: она не уплотняется, становится в достаточной степени рыхлой, с многочисленными небольшими ходами, способствующими проветриванию и быстрому отводу воды после сильных ливней, что предотвращает образование застойной влаги. При вспашке такая структура была бы разрушена. Поскольку при щадящей обработке земля может впитывать влагу в больших количествах и отводить ее излишки, почва не вымывается и не выветривается.

Чтобы тяжелые  тракторы не уплотняли и не разрушали почву, важно «обуть» их в особые шины низкого давления. Эту сложную задачу удалось решить конструкторам Украинского государственного НИИ КГШ (Днепропетровск). Разработанные ими шины сверхнизкого давления минимально травмируют почву.

Важнейшую роль в борьбе с эрозией почв играют почвозащитные севообороты, агротехнические и лесомелиоративные мероприятия, строительство гидротехнических сооружений.

 

Террасирование.

Террасирование, искусственное изменение  поверхности склонов для борьбы с водной эрозией почвы, лучшего использования их под с.-х. и лесные культуры. Т. с давних пор распространено в странах с горным рельефом (Япония, Индия, Шри-Ланка, страны Южной Африки, Турция, Греция, Италия и др.); в СССР - на Кавказе, в Молдавии, республиках Средней Азии и др. Плодовые культуры размещают на высоте до 2-3 тысяч м над уровнем моря, несколько ниже - виноград, ещё ниже по склону - цитрусовые культуры. При Т. создают террасы (рис.) в виде ограниченных валами площадок, уступов, канав и т. п. Различают террасы гребневые, ступенчатые (скамьевидные), траншейные и террасы-канавы. Гребневые террасы устраивают при уклонах местности 0,02-0,12, насыпая поперёк склона валы высотой 25-40 см. Ширина террас (расстояние между валами) 18-50 см. Используются для возделывания винограда и плодовых культур. Траншейные террасы применяют для выращивания чая, цитрусовых культур на участках при уклонах 0,09-0,18 и более и при тонком слое почвы. Вынутый из траншеи подпочвенный слой идёт на образование валов, траншеи заполняют почвой, снятой с самой траншеи и с прилегающей площади. Террасы-канавы устраивают в районах с уклоном местности 0,1-1 и при тонком слое почвы. Валы насыпают один выше другого на 2-2,5 м из почвы, вынутой из канав, которые служат для сбора и отвода ливневого стока и увлажнения валов. Используются для выращивания плодовых и лесных пород. Ступенчатые террасы наиболее распространены; применяются для возделывания овощных, плодовых культур и винограда на местности с уклоном 0,12-0,25. Поверхность этих террас горизонтальная или с уклоном не более 0,12. Пригодны также при производстве лесокультурных работ. Ширина ступенчатых террас не менее 2,5-3 м. Откосы террас иногда укрепляют каменной кладкой, благодаря чему они становятся более устойчивыми. Чаще делают наклонные земляные откосы, закрепляемые растительным покровом.

При терросировании устраивают нагорные водоотводные канавы, регулирующие сток. При ширине площадок 4,5-5 м возможна механизированная обработка почвы. На террасах шириной свыше 6 м размещают  по 2 ряда и более яблони и груши на шпалерах (опорах в виде вертикальной, горизонтальной или др. плоскости, к которой подвязывают ветви деревьев). При Т. применяют несколько способов: плантажный (выполняется плантажными плугами), бульдозерный (осуществляется универсальным бульдозером на склонах большой крутизны), напашной (проводится обычными тракторными плугами, постепенно или ускоренно). [2]