Естественная и искусственная эрозия почв. Методы борьбы с эрозией почв

Вред от водной эрозии выражается также в нарушении водного режима территории, что проявляется в прогрессирующем иссушении эродированных земель, в катастрофических наводнениях, засорении русел и устьев рек наносами, в заилении озер, прудов и водохранилищ. Наводнения периодически повторяются во многих районах земного шара: в США, Южной Америке, Южной и Юго-Восточной Азии.

Наиболее подвержены водной эрозии возвышенности степной и лесостепной зон европейской части России, предгорья и нижний пояс гор Средней Азии, Кавказа, Крыма, Карпат. На территории стран, бывших союзных республик СССР, водной эрозией с полей ежегодно уносится (в млн т): плодородной почвы ~ 535 и с нею калия >12, азота >1,2, фосфора ~ 0,6. Чтобы возместить эти потери, необходимо ежегодно вносить в почву около 9 млн т минеральных удобрений.

Паводки и наводнения распространены в большей части предгорных, межгорных и возвышенных районов. В России наиболее катастрофическими они бывают в предгорьях на юге Дальнего Востока, Черноморского побережья и на северных склонах Большого Кавказа.

          Борьба с эрозией почв - одна из важнейших государственных задач и системе мер, направленных на сохранение, восстановление и преобразование ландшафта. Решать эту проблему можно только проведением комплекса взаимосвязанных мероприятий, основными из которых являются: организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные и гидротехнические. Все они направлены на регулирование поверхностного стока, защиту почв от смыва, размыва, намыва, на недопущение и прекращение ветровой эрозии, на восстановление и повышение плодородия эродированных почв и вовлечение их в рациональное хозяйственное использование. При наличии водной эрозии комплекс противоэрозионных мероприятий должен охватывать весь водосборный бассейн. Это позволит рационально регулировать поверхностный сток вод. При выполнении комплекса взаимосвязанных противоэрозионных мероприятий создается противоэрозионная инженерно-биологическая система (ПИБС) (по Ивонину Н.М., 1993), где лесные насаждения являются основным и главнодействующим элементом. Основной характеристикой целостности ПИБС является гомеостаз - подвижная устойчивость системы и ее способность возвращаться в исходное состояние после временного нарушения структуры при экстремальных возмущениях окружающей среды.

          1. Организационно-хозяйственные мероприятия

          Организационно-хозяйственные мероприятия - это организационно-хозяйственный план землепользования, составленный с учетом требований борьбы с эрозией почв. В него входят размер и форма полей и клеток, направление их длинных сторон, правильное размещение культур с учетом их влияния на эрозионные процессы. Организацинно-хозяйственные мероприятия создают необходимые предпосылки для правильного сочетания и размещения элементов противоэрозионного комплекса, безопасного в эрозионном отношении использования земель, повышения их продуктивности. Основой противоэрозионной организации территории должна быть классификация земель по их использованию, степени эродировашюсти и потенциальной опасности эрозии с детальным учетом характера рельефа и микрорельефа. Кроме того учитывается направление поверхностного стока и вредоносных ветров, противоэрозионное значение выращиваемых сельскохозяйственных культур и лесных насаждений. Последнее необходимо учитывать в связи с тем, что почва под культурами по-разному защищена от эрозии. Многолетние травы имеют наибольшее противоэрозионное значение: хорошо скрепляют почву корнями, уменьшают скорость течения воды и повышают плодородие почв. Зерновые культуры имеют меньшее противоэрозионное значение ввиду их более редкого стояния и меньшей кустистости. Пропашные культуры более подвержены эрозии, что объясняется частым рыхлением почвы при уходе за ними. Непригодные для земледелия и выпаса скота участки (бросовые земли) отводят под лесные насаждения. Сильно смытые водой и развеянные ветром угодья используются под почвозащитные севообороты с посевом многолетних трав.

          На плоских водоразделах и приводораздельной зоне поля севооборотов направлены поперек вредоносных ветров, а на склонах - вдоль горизонталей. Защитные лесные насаждения на территории землепользования размещаются с учетом их наибольшей эффективности.

          Для того чтобы правильно составить план использования площади землепользования и разработать эффективную систему противоэрозионных мероприятий, необходимо произвести противоэрозионную организацию территории. Для этого всю территорию землепользования подразделяют на три противоэрозионные зоны: приводораздельную, присетевую и гидрографическую.

          В приводораздельную зону входит та часть территории землепользования, на которой отсутствуют резко выраженные процессы водной эрозии. Сюда входят водораздельные плато и прилежащие к ним склоны с уклоном до 3°. Основные мелиоративные мероприятия в приводораздельной зонe должны быть направлены на борьбу с засухами, суховеями и пыльными бурями.

          В присетьевую зону включают участки землепользования с процессами плоскостной эрозии - смыв более или менее равномерного слоя почни со всей поверхности. Эти участки имеют уклон от 3 до 9, прилегают к приводораздельной зоне и выделяют под почвозащитные севообороты в основном для борьбы со смывом почвы.

          К гидрографической зоне относят гидрографическую сеть и прилежащие к ней склоны с крутизной 9° и более. Под гидрографической зоной понимают систему естественных понижений на поверхности земли, по которой стекают воды поверхностного стока, поступающие с прилегающих склонов. Она состоит из пяти основных звеньев - ложбин, лощин, суходолов, балок и долин и при осмотре сверху похожа на лежащее дерево, ствол которого является долиной, а балки, суходолы, лощины и ложбины - ветвями первого, второго, третьего и четвертого порядков. Верхним звеном гидрографической сети является ложбина. Она представляет собой небольшое понижение с неясно выраженными берегами. Лощина имеет более глубокое понижение с ярко выраженными берегами. У суходола берега не только ярко выражены, но и резко асимметричны по внешней стороне. Инсолируемый берег у них крутой, теневой- пологий. Балка имеет слабо симметричные берега и более широкое дно. На дне балок обычно наблюдается выход грунтовых вод в виде постоянно или временно действующего ручья. Балка переходит или впадает в речную долину. Последняя воспринимает сток от всех вышележащих звеньев гидрографической сети.

          При значительной концентрации вод поверхностного стока возникает размыв почвы, результатом которого является образование оврагов. Под оврагами следует понимать современное эрозионное образование в виде промоины, возникающей в результате размыва и выноса почвы потоками талых и ливневых вод. Овраг со всеми его ответвлениями от основного ствола называют овражной системой. Следует различать донные и береговые овраги. Донные овраги возникают на дне древней гидрографической сети вследствие концентрации здесь вод поверхностного стока. Береговые овраги образуются в результате размыва берегов древней гидрографической сети.

          Для гидрографической зоны характерны процессы линейной эрозии - почва и подстилающие ее породы разрушаются в вертикальном по отношению к водным потокам направлении. Потоки сосредоточены в узком русле. Проектируемые мелиоративные мероприятия в этой зоне в первую очередь должны быть направлены на борьбу с линейной эрозией, вред от которой больше, чем от плоскостной.

          2. Агротехнические мероприятия

          Агротехнические мероприятия должны обеспечивать усиленное водопоглощение почвами, перехват талых и ливневых вод, повышать плодородие почв, препятствовать ветровой и йодной эрозии, улучшать почвенный микроклимат. Указанные мероприятия включают при наличии водной эрозии глубокую обработку почвы по горизонталям, проведение специальных водозадерживающих приемов обработки (прерывистое бороздование, крестование, лункование, щелевание и др.), углубление пахотного слоя, снегозадержание и регулирование снеготаяния, внесение удобрений. Это способствует поднятию плодородия. В районах ветровой эрозии большое влияние на дефляцию почв оказывают состояние сельскохозяйственных угодий и скорость ветра. Для предотвращения эрозии применяют безотвальную систему обработки почвы с внесением минеральных удобрений и сохранением стерни, посев кулис высокостебельных трав для снижения скорости ветра и задержания снега.

          Выполнение агротехнических мероприятий на высоком уровне дает большой эффект. Исследованиями в Каменной степи на участках крутизной 2° установлено, что обработка почвы поперек склона сокращает весенний полевой сток в 2 раза, а смыв почвы в 8 раз. Проведение прерывистых борозд в количестве 4 тыс. шт./га позволяет задержать на 1 га пашни дополнительно до 320 м3 воды. Прерывистые борозды можно создавать однокорпусными плугами. Борозды нарезают длиной 5 - 6 м с разрывами через 1 - 1,5 м. На почвах тяжелого механического состава при крутизне склона до 3° их проводят на растоянии 2 - 3 м, на супесчаных и суглинистых почвах при крутизне скло 2° - примерно через 10 м. На более крутых склонах это расстояние уменьшают до 4 - 6 м.

          Наиболее эффективный водозадерживающий прием обработки почвы- лункование, которое проводят дисковыми лункоделателями ЛОД-110, ПЛДГ-5, ПЛДГ-10 или с помощью приспособления ПРН-90000, которое агрегатируется с плугом ПЛН-4-35, а также с использованием приспособлений ПЛДГ-10 к лушильнику ЛДГ-10А и ПЛДГ-5 к лущильнику 11ДГ-5А, которые образуют замкнутые лунки длиной до 330 см, шириной 10 - 35 см и глубиной по центру 12- 17 см. На поверхности 1 га пашни получают до 13000 лунок общим объемом 250-300 м.

          3. Лесомелиоративные мероприятия

          Лесомелиоративные мероприятия направлены на устранение причин возникновения ветровой и водной эрозии. Создание и выращивание взаимодействующей системы защитных лесных насаждений в комплексе с другими мероприятиями является мощным фактором борьбы с этим явлением.

          Лесные насаждения для защиты почв от водной эрозии в равнинных районах создают чаще всего в виде полос (стокорегулирущих, прибалочных, приовражных к др.), а также в виде сплошных и куртинных насаждений. Эти насаждения одновременно служат для защиты сельскохозяйственных культур от ветровой эрозии и суховеев.

          Противоэрозионная роль лесных насаждений состоит в улучшении водно-физических свойств почв, что обеспечивает усиленное просачивание талых и ливневых вод и уменьшение поверхностного стока. Почва под лесными насаждениями в условиях степи может поглотить от 150 до 300 - 400 мм талой воды в час. Это б Ю - 20 раз превышает водопоглощение пашни. Каждый гектар противоэрозионных насаждений переводит примерно 1700 м' талых вод в грунтовый сток.

          3.1 Стокорегулирующие лесные полосы

          Предназначены для задержания и регулирования поверхностного стока, предотвращения смыва и размыва почвы на нижележащих частях склонов, равномерного снегораспределения, а также выполняют полезащитную роль. Их создают на склонах крутизной более 1,5- 2°, где наблюдается интенсивный сток воды и водная эрозия почв. Располагают полосы поперек склона на расстоянии, определяемом длиной и крутизной склона.

          На склонах до 4° расстояние между стокорегулирующими полосами не должно превышать: на серых лесных почвах и оподзоленньгх черноземах - 350 м, на выщелоченных, типичных, обыкновенных и южных черноземах- 400 м, на каштановых почвах- 300м. На склонах круче 4° расстояние между полосами уменьшается до 100 - 200 м. Стокорегулирующие полосы создают ажурные, а на ветроударных склонах - ажурной и продуваемой конструкции шириной не более 15 м. При наличии бросовых земель в нижней части склона ширина стокорегулирующей полосы, создаваемой на границе пахотных и бросовых земель, увеличивается до 50 м и более.

          Непременным условием обработки почвы при создании стокорегулирующих полос является пахота поперек склона (по горизонталям). В остальном агротехника аналогична применяемой при создании и выращивании полезащитных полос. Для повышения противоэрозионной роли стокорегулирующих полос их создание следует сочетать с обвалованием нижней опушки, сооружением прерывистой канавы в нижнем междурядье или глубоким щелеванием Междурядий. Это проводят с целью обеспечения временного затопления почв лесной полосы; интенсивного впитывания воды почвой во время снеготаяния и ливней; задержания максимально возможного объема воды в лесополосе и тем самым уменьшения стока; колъматажа твердого стока, принесенного водным потоком. Обвалование нижней опушки лесополосы проводят двухкратным проходом плантажного плуга с отваливанием пласта в сторону лесополосы. При этом образуется вал высотой примерно 50 см. В валах рекомендуется устраивать водосбросы глубиною 10 см и шириною 2 м, закрепляемые дерниной или каменной наброской. Для лучшего задержания воды и предотвращения ее стока вдоль вала рекомендуется иметь через каждые 40 - 80 м насыпные поперечные перемычки.

          3.2 Прибалочные лесные полосы

          Создают вдоль бровок, балок с целью предотвращения размыва, сдувания в балки снега с полей, улучшения микроклимата на прилегающей территории, дополнительного увлажнения и хозяйственного использования прилегающих малопродуктивных земель. Полосы задерживают поверхностный сток и переводят его во внутрипочвенный. Ширина прибавочных полос устанавливается в пределах от 12,5 до 21 м. На слабосмытых почвах заветренных и теневых экспозиций в районах с устойчивым снежным покровом она составляет 12,5 -35м. На' средне и сильносмытых почвах, с наличием промоин, чаще всего южных экспозиций, ветроударных склонов прибалочные полосы создают шириной.' 15-21 м. Полосы обычно создают плотной конструкции с расстояниями между рядами 2 - 2,5 м, а в сухостепных районах - 3 - 4 м.

          Прибалочные полосы часто создают на смытых и сильносмытых почвах, на участках хорошо дренированных. Поэтому древесные породы и кустарники должны быть малотребовательными и устойчивыми, с глубокой корневой системой. Кустарники, как правило, высаживают в опушечные ряды, а в отдельных случаях - в одном или двух средних рядах. Если прибалочная полоса граничит с сельскохозяйственными землями или лугопастбищными угодиями вводить корнеотпрысковые породы в крайние ряды к полю нельзя. В опушечные ряды следует высаживать плодовые породы и ценные ягодные и орехоплодные кустарники (облепиху, смородину золотую, иргу, лещину и др.).

          Агротехника выращивания прибалочных полос должна учитывать значительную дренированность территории и быть направлена на обеспечение максимального поглощения поверхностного стока, накопления и сохранения влаги в почве и уничтожения сорной растительности. Способ обработки устанавливается в зависимости от крутизны склона, степени смытости почв и возможности возникновения водной эрозии.

          3.3 Приовражные лесные полосы

          Предотвращают рост действующего оврага, защищают его откосы от размыва, регулируют поверхностный сток, улучшают микроклимат на прилегающей территория, отеняют откосы, улучшают их гидрологический режим, способствуют естественному заращиванию и рациональному использованию эродированных земель. Полосы размещают вдоль оврагов на расстоянии ожидаемого осыпания откоса, но ми ближе 3 - 5 м от бровки оврага с установившимися откосами или на расстоянии 1 - 2 м от будущей бровки. Местонахождение бровки можно определить исходя из глубины оврага и угла естественного откоса данного грунта. Для песка он составляет примерно 33°, для суглинка -'15° и глины - 65°. При скреплении почвы корневыми системами древесных пород и кустарников угол естественного откоса повышается.