Агротехнические приемы защиты почв от водной и ветровой эрозии

Агротехнические мероприятия должны обеспечивать усиленное водопоглощение почвами, перехват талых и ливневых вод, повышать плодородие почв, препятствовать ветровой и водной эрозии, улучшать почвенный микроклимат. Указанные мероприятия включают при наличии водной эрозии глубокую обработку почвы поперек склона или по горизонталям, проведение специальных водозадерживающих приемов обработки (прерывистое бороздование, крестование, лункование, щелевание и др.), углубление пахотного слоя, снегозадержание и регулирование снеготаяния, внесение удобрений, что способствует поднятию плодородия. В районах ветровой эрозии нужно снизить скорость ветра на сельскохозяйственных угодьях. Это достигается путем применения безотвальной системы обработки почвы с внесением минеральных удобрений и сохранением стерни, посевом кулис, высокостебельных трав (снижают скорость ветра и задерживают снег). Выполнение агротехнических мероприятий на высоком уровне дает хороший эффект. Противоэрозионная роль лесных насаждений состоит в улучшении водно-физических свойств почв, что обеспечивает усиленное просачивание талых и ливневых вод и уменьшение поверхностного стока. Предотвратить или ликвидировать ветровую и водную эрозию можно только проведением комплекса мероприятий, основными из которых являются: организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные и гидротехнические. Все они направлены на регулирование поверхностного стока, защиту почв от смыва, размыва, намыва, недопущения и прекращения ветровой эрозии, на восстановление и повышения плодородия эродированных почв и вовлечение их в рациональное использование. При наличии водной эрозии комплекс противоэрозионных мероприятий должен охватывать весь водосборный бассейн. Это позволяет рационально регулировать поверхностный сток, подбор полей и садов.

 

Перекрестный и узкорядный посев. Узкорядные посевы более устойчивы к эрозии почв, чем обычные при прочих равных условиях. Они позволяют уменьшить сток на 20-30%, смыв почвы — на 25-50% и увеличивать урожайность зерновых культур на 1,5-2 ц/га. На расчлененных сложных склонах особенно эффективен перекрестный посев, когда сеялка делает первый проход вдоль склона, а второй — по контурам. Этот прием в несколько раз уменьшает смыв почвы и обеспечивает прибавку урожая зерновых культур за счет более равномерного распределения растений по площади.

Буферные полосы, располагаемые в направлении, близком к горизонталям, предназначены для распыления стока, замедления скорости стекания воды и кольматации наносов (осаждения взвешенных в воде глинистых частиц и ила, что повышает плодородие почвы). Их создают в виде узких лент из многолетних и однолетних культур (озимой пшеницы, ржи, вики, бобово-злаковых смесей) на парах, на полях, занятых пропашными культурами, а также в садах. Ширина буферных полос и расстояние между ними должно определяться, главным образом, крутизной склона, а также длиной и формой склона, свойствами почвы и характером растительности на участках между буферными полосами. Собственно полосное размещение культур применяют для защиты почв и от водной, и от ветровой эрозии. Наиболее широко оно используется в районах распространения ливневой эрозии. При увеличении крутизны склона ширину буферных полос необходимо увеличивать. В случае, когда она становится равной ширине межполосного пространства, уже говорят о полосном размещении культур и контурно-полосном земледелии. Обычно ширина полос изменяется от 30 до 40 м. Принцип полосного размещения культур используется и при освоении склонов. Сначала склон распахивают полосами под многолетние травы. Когда они достаточно разовьются, оставшиеся невспаханными полосы между ними распахивают под многолетние культуры. После 2-3 лет пользования полосы многолетних трав распахивают и используют под однолетние, а многолетние травы переводят на место однолетних. Таким образом, часть полос в любое время покрыта защищающей почву растительностью.

 

Мульчирование - является одним из эффективных способов сохранения и накопления влаги в почве, а также защиты почвы от эрозии. Мульчирующий материал не только предохраняет почву от прямых ударов дождевых капель, разрушающих ее структуру, вызывающих уплотнение верхнего слоя и снижение его водопроницаемости, но и повышает шероховатость поверхности и, следовательно, уменьшает скорость водных потоков.

Обработка почвы и посев культур в направлении горизонталей. Вспашка, культивация, боронование и посев в направлении, близком к горизонталям, — наименее трудоемкие приемы защиты почв от эрозии. При этом гребни и борозды, располагаясь перпендикулярно к направлению склонового стока, оказывают наибольшее возможное сопротивление движению воды, задерживают часть стока и способствуют увеличению поглощения воды почвой. В районах избыточного увлажнения, где нет необходимости в дополнительном накоплении воды, обработку почвы следует проводить под небольшим углом к горизонталям, чтобы обеспечить безопасный отвод излишков воды. В районах неустойчивого и недостаточного увлажнения обработку почвы желательно производить строго по горизонталям (что возможно при наличии легких маневренных машин и орудий).

 

Глубокая вспашка с почвоуглублением. Увеличение глубины обработки почвы приводит к повышению водопроницаемости почвы и, соответственно, к уменьшению стока воды и смыва почвы. Вспашка на глубину 20-22 см считается нормальной, а на 25-27 см и больше — глубокой. Глубокая обработка особенно эффективна в многоводные годы. В маловодные годы, когда сток небольшой, ее эффективность мала. На смытых почвах рекомендуется проводить глубокую обработку плугом с почвоуглубителем или плугом с вырезным отвалом, чтобы не выворачивать на поверхность малоплодородные глубокие горизонты почвы.

Глубокое полосное рыхление почвы. Глубокая вспашка — эффективное, но энергоемкое мероприятие. Поэтому такую вспашку можно проводить раз в 2-3 года, чередуя ее с обычной вспашкой. Кроме того, в целях экономии средств, вместо сплошной глубокой обработки рекомендуется осуществлять обычную вспашку с последующим глубоким рыхлением полосами. Ширина полос 1,2-3,5 м, расстояние между ними 10-15 м. Использование данного приема сокращает смыв почвы в 1,5-2,5 раза и увеличивает урожайность.

Ступенчатая вспашка. Сущность ступенчатой вспашки заключается в создании ступенчатой формы плужной подошвы и чередующихся борозд разной глубины на поверхности почвы, затрудняющих внутрипочвенный и поверхностный сток. Ее проводят четырехкорпусным плугом, у которого второй и четвертый корпуса установлены на обычную глубину, а первый и третий — на 10-15 см глубже.

 

Лункование проводится на зяби и парах специальным орудием - лункообразователем, или приспособленными для этой цели дисковыми лущильниками с эксцентрично установленными на оси дисками. Длина лунок: 110-120 см, ширина: 35-50 см, глубина: 12-15 см. На каждом гектаре получается до 13 тыс. лунок общей емкостью: 250 м³/га при угле атаки дисков: 30°. Объем лунок уменьшается при увеличении крутизны склона и уменьшении угла атаки дисков. При формировании лунок агрегат должен работать в направлении, близком к горизонталям, чтобы обеспечить расположение лунок в том же направлении во избежание их прорыва.

 

Щелевание - заключается в поделке специальными орудиями узких и глубоких щелей. Применяют его обычно на зяби, посевах озимых, сенокосах и пастбищах. Глубина щелей может быть от 15 до 60 см, а расстояние между ними: 100-150 см. Рабочим органом здесь служат ножи-щелерезы, устанавливаемые обычно на раму плуга или плоскореза-глубокорыхлителя. Щелевание можно производить также кротователем без дренера. Особенно оно эффективно на мерзлых почвах с ледяной коркой на поверхности. Если весной перед самым стоком нарушить верхний мерзлый 20-30-сантиметровый слой, насыщенный льдом, водопроницаемость почвы резко увеличится. Существенно увеличить эффективность щелевания можно путем заполнения щелей измельченными растительными остатками или торфом. С этой целью щелеватель оснащают устройствами, необходимыми для подачи заполнителя из грузовой тележки в щель.

 

Снегозадержание и регулирование снеготаяния. Существенное влияние на интенсивность эрозии в период весеннего снеготаяния оказывает неравномерность накопления снега на склоне. Для удержания и равномерного распределения снега на склоне применяют различные приемы. Наиболее простым из них является использование кулис, представляющих собой один или несколько рядков высокостеблевых растений (подсолнечника, кукурузы, горчицы, сорго и др.), оставляемых на зиму. Наилучшие результаты получают при устройстве двух- или трехрядных кулис на расстоянии 10-12 м одна от другой. Хорошие результаты дают также стерневые кулисы, которые представляют собой полосы стерни шириной 60 см, высотой 35-40 см на расстоянии 6 м друг от друга, остающиеся после уборки урожая зерновых культур с использованием специальной жатки. Одним из наиболее эффективных приемов снегозадержания является снегопахота, которую начинают при высоте снежного покрова 8-12 см и проводят 2-3 раза за зиму, преимущественно, во время оттепелей. С помощью так называемого снегопаха формируют снежные валы с наклонными стенками высотой от 40 до 70 см, располагая их поперек господствующих ветров или перекрестно на расстоянии 5-10 м один от другого на нижних частях склонов южной и западной экспозиции и 15-20 м - на верхних частях этих склонов, а также на склонах северной и восточной экспозиции. Эффективным приемом является также формирование разгребных полос в снежном покрове, осуществляемое с помощью бульдозера или снегопаха клиновидной формы. Недостатком снегопахоты является то, что в ветреные зимы снежные валы разрушаются, и снег уносится с полей. В этом случае большой эффект дает полосное уплотнениеснега, особенно, при проведении его в период оттепелей. Оно способствует накоплению дополнительного количества снега на уплотненных полосах, растягивает период снеготаяния и, следовательно, уменьшает его среднюю интенсивность. Кроме того, уплотненные снежные полосы уменьшают скорость стекания воды и задерживают смытую с прогалин почву. Для полосного уплотнения снега используют тяжелые водоналивные катки, заполняя их сухим песком или раствором калийной соли. Ширина полос 3-4,5 м; расстояние между ними зависит от крутизны склона и мощности снежного покрова; обычно оно составляет 5-8 м.Регулировать снеготаяние можно также путем полосного обнажения почвы или зачернения снега золой, торфом, почвой полосами шириной 2-3 м с расстоянием между ними 5-15 м. На зачерненных полосах прогалины образуются быстрее, а снег сходит на несколько дней раньше, чем с незачерненных. При этом запасы влаги в почве увеличиваются, а смыв почвы уменьшается.

 

Предупреждение ветровой эрозии почв.

С помощью данной группы мероприятий решают задачи снижения скорости ветра в приповерхностном слое и повышения противодефляционной стойкости почвы. Наиболее широкие возможности здесь связаны с использованием растительности.

Почвозащитная эффективность сельскохозяйственных культур. Почвозащитная эффективность каждой сельскохозяйственной культуры зависит от ее возраста. Причем понятно, что от посева до появления всходов почвозащитная эффективность всех культур одинакова и равна нулю, а после уборки урожая почвозащитные функции переходят к растительным остаткам. Наиболее устойчивы и практически всегда защищены от ветровой эрозии поля севооборота, занятые многолетними травами, что широко используется на практике. При этом необходимо равномерно распределять травы по полям, что решается путем полосной организации полей севооборота: полосы трав чередуют с полосами других культур. Все полосы располагают перпендикулярно направлению наиболее опасных ветров. Для продления защитного действия сельскохозяйственных культур используют их послеуборочные остатки. Для дополнения почвозащитного действия основных культур севооборота используют посев промежуточных культур. Травосеяние, как средство защиты почв от ветровой эрозии, широко применяют и на внесевооборотных зонах. Также используются мульчирование и кулисы.

Почвозащитная система механической обработки. В районах распространения ветровой эрозии почв в рамках почвозащитных систем земледелия значительную долю объема механических обработок приходится выполнять в условиях большого количества послеуборочных остатков на поверхности почвы, оставляемых в целях ее мульчирования. Существует специальная противоэрозионная техника (сеялки, бороны, орудия для основной безотвальной обработки).

Полезащитные лесные насаждения являются, по сути дела, не механической, а биологической защитой, нуждающейся в плодородной почве, влаге, тепле, свете. Причем условия для роста и формирования насаждения в полосе гораздо хуже, чем в лесу. В полосах насаждения продуваются ветром, летом могут сильно страдать от засухи, зимой — от морозов. Они нуждаются в постоянном уходе.Древесные породы принято делить на главные и сопутствующие. Главные породы образуют основной верхний ярус. От их высоты и формы их крон зависят аэродинамические качества лесополосы. Главные породы должны быть наиболее устойчивыми и долговечными. Сопутствующие породы выполняют вспомогательную роль. Они улучшают аэродинамические качества лесополосы и способствуют созданию условий для роста главной породы. Обычно сопутствующие породы занимают второй ярус. В какой-то мере это деление условно. В состав лесополос часто входят и кустарники.Среди главных пород наиболее широко используются: акация белая, береза повислая, вяз приземистый, гледичия обыкновенная, дуб черешчатый (летний, обыкновенный), лиственница сибирская, орех грецкий, сосна обыкновенная, тополя, ясень обыкновенный, ясень ланцетолистный (зеленый). В качестве сопутствующих — абрикос обыкновенный, вяз обыкновенный, груша обыкновенная, клен остролистный, клен татарский (дерево или кустарник), липа мелколистная, тамарикс (небольшое дерево или кустарник), терескен (кустарник), саксаул черный.

Организационно-хозяйственные мероприятия, связанные с охраной почв от ветровой эрозии, включают обоснование необходимости принятия соответствующих мер, создание предпосылок для их осуществления и контроль за их выполнением.

Обоснованием необходимости мероприятий служат результаты оценки потенциальной опасности ветровой эрозии почв и ее фактического распространения. К предпосылкам относятся: проект противоэрозионных мероприятий для отдельного хозяйства, материальные и людские ресурсы для его осуществления.

 

7.Гидротехнические, агротехнические приемы борьбы с водной эрозией. Гидротехнические приемы применяют в том случае, когда необходимо быстро ликвидировать разрушительное действие водной эрозии. Осуществляют их в комплексе с организационно-хозяйственными, агротехническими и лесомелиоративными мероприятиями. Противоэрозионные гидротехнические мероприятия проводят прежде всего для регулирования и задержания стока талых, а так же дождевых вод, закрепления оврагов и промоин. Основным гидротехническим мероприятием по защите почв от эрозии и повышению производительности земельных угодий является регулирование стока вод. Для этого строят пруды, водоемы, валы с широким основанием и другие сооружения, которые проектируют с учетом полного задержания стока талых и ливневых вод. Если на склонах невозможно задержать весь сток, его с помощью водоотводящих и водорассеивающих сооружении отводят в безопасные в эрозионном отношении места. Закрепление оврагов и промоин осуществляется путем строительства простейших гидротехнических сооружении, распылителей поверхностного стока водозадерживающих и водоотводящих валов и канав, водосбросных вершинных устройств, донных запруд. Распылители поверхностного стока призваны вывести из ложбин воду на прилегающие задернованные склоны. Для прекращения роста береговых оврагов достаточно иметь 2—3 распылителя.. Водозадерживающие валы, широко применяемые для борьбы с оврагами, приостанавливают полевой сток, предотвращают рост оврагов, увлажняют почву на прилегающих участках и ослабляют эрозию нижележащих угодий. Наибольший эффект они дают при величине водосборов до 30 га, при уклоне поверхности до 2— 3° и до 5 га — при уклоне 3—6°. Количество водозадерживающих валов и их размеры зависят от объема воды, подлежащей задержанию. Большое преимущество имеет система валов, рассчитанная на полное задержание ливневого стока 10 %-ной обеспеченности (максимальный сток за 10 лет). Водосбросные вершинные сооружения создают в том случае если необходимо быстро прекратить рост оврага в длину, а условий для устройства водозадерживающих валов нет. Запруды устраивают для ликвидации донных размывов и прекращения выноса почвенных частиц в реки, водоемы и др. Наиболее простыми являются запруды из фашин и плетней высотой 0,4-0,8 м. Примерное число запруд может быть определено делением разности отметок дна оврага на вершине и в устье на высоту запруды. Сооружение запруд начинают с выкопки канавы глубиной 0,5 м, идущей поперек дна оврага. Затем через каждые 15—20 см забивают живые ивовые колья длиной 1,5 м и диаметром 6—8 см, которые заплетают хворостом. Колья и хворост лучше брать свежесрубленные. В этом случае они в результате прорастания создают донные насаждения и прочно скрепляют грунт корневыми системами. Со стороны вершины оврага у плетня делают отсыпку из глинистого грунта, покрываемую дерном.

Гидротехнические сооружения на водосборной площади.

Валы-террасы. На склонах крутизной 4-6° эффективность таких водозадерживающих приемов, как лункование и прерывистое бороздование, резко снижается, уменьшается также емкость микролиманов. В этих условиях для задержания стока целесообразно использовать валы-террасы (валы с широким основанием или гребневидные террасы). Валы-террасы создают на склонах крутизной не более 6° при невысокой “ложбинности” склона. Их строят по горизонталям местности и привязывают к границам полей и производственных участков. Высота валов обычно 30-60 см, ширина основания — в 8-12 раз больше высоты. Благодаря пологим откосам такие валы легко преодолеваются всеми сельскохозяйственными машинами при обработке почвы, посеве и уборке урожая. Для строительства валов-террас необходимы плуги, грейдеры или бульдозеры. Вначале распахивают полосу на ширину основания вала, а затем почву перемещают на вал грейдером или бульдозером. Концы вала заворачивают вверх по склону под углом 120° и постепенно сводят на нет. После этого вал планируют, сохраняя гребень горизонтальным и укатывают тяжелыми катками. Расстояние между соседними валами рассчитывают по двум условиям: неразмываемости пространства между ними (аналогично определяют допускаемое расстояние между водоотводными бороздами) и “непереполняемости” прудка перед валом.

В условиях избыточного увлажнения на тяжелых маловодопроницаемых почвах делают наклонные террасы, чтобы сбросить избыток воды в залуженные водотоки. Уклон по длине вала в сторону водосброса, во избежание размыва, принимается не более 0,005.

Ступенчатые террасы сооружаются в целях интенсивного использования крутых склонов для выращивания ценных многолетних культур с механизированной обработкой почвы и уходом за растениями, задержания поверхностного стока и защиты почв от эрозии. Они представляют собой непрерывные вытянутые по горизонтали (или с допустимым уклоном вдоль полотна) площадки той или иной ширины. Механизм противоэрозионного действия террасирования основан на уменьшении скорости движения воды и увеличении поглощения воды почвой. Не каждый склон пригоден для террасирования. На песчаных породах террасы оказываются непрочными, на каменистых и плотных породах они обходятся слишком дорого. На склонах сложной конфигурации, где направление падения склона и его крутизна меняются на протяжении 30-40 м, делать террасы очень трудно.Ступенчатые террасы состоят из полотна, насыпного (нижнего для данной террасы) и выемочного (верхнего для нее) откосов. Расстояние между насыпным откосом верхней террасы и выемочным откосом нижней террасы называется бермой. В засушливых районах, особенно, на орошаемых террасах, по нижнему краю полотна устраивают валы для задержания влаги. В районах избыточного увлажнения вдоль выемочного откоса прокладывают канаву для отвода избытка воды, причем полотну террасы придается небольшой продольный уклон. В поперечном сечении полотно террасы может быть горизонтальным, иметь прямой уклон (в направлении склона) или обратный уклон. Террасы нарезают в направлении горизонталей. Для этого склон разбивают на полосы различной ширины в зависимости от запроектированной ширины террасы и крутизны склона. Верхнюю кромку выемочного откоса будущей террасы обозначают колышками — строго по горизонтали. При уклоне 8-10° обычно делают полосы шириной 8-10 м, при уклоне 10-12° — 6-8 м, при 12-14° — 4-6 м и при уклоне 14-16° — 3-4 м. Перед террасированием производится засыпка промоин, неглубоких оврагов.

Траншейные террасы (террасы-канавы) используются для борьбы с эрозией и селями при облесении крутых (до 35-40°) склонов. Они состоят из траншей, вытянутых строго по горизонтали и валов из вынутой почвы, расположенных вдоль нижних краев канав. Деревья высаживают в нижней части насыпного откоса, примыкающего к канаве, что обеспечивает им относительно лучшие условия.

Распылители стока создают для рассредоточения потоков воды, концентрирующихся в ложбинах, бороздах, межах, у дорог и лесных полос. Распылитель стока представляет собой валик с расположенной перед ним выемкой, перегораживающей понижение под углом 45°. Высота валика обычно 0,3-0,5 м, он имеет треугольное или трапециевидное сечение с заложением откосов 1:1,5. Распылители размещают по длине ложбин через каждые 50-100 м. Их формируют за один или два прохода трактора с навесным плугом, у которого оставляют только два средних корпуса, причем на заднем из них устанавливают удлиненный отвал. Для этих же целей используют плантажный плуг или бульдозер. На дорогах распылители стока устраивают путем насыпки небольших валиков (10-15 см) с широким основанием (10-15 м) под углом 45° к ее оси и на расстоянии 100 м один от другого при крутизне 4°, а при меньших уклонах — на расстоянии 150-200 м. Распылители строят весной, когда земля на дорогах еще достаточно влажная и не уплотнена.

Водозадерживающие валы устраивают на прилегающем к вершине оврага участке склона для приостановки роста оврага. Валы рекомендуется создавать в условиях спокойного рельефа на водосборах площадью не более 15 га при средней крутизне склона не более 3°. При выраженной “ложбинности” склона площадь водосбора не должна превышать 5-8 га, а при крутизне склона 3-6°-- 5 га. Валы возводят бульдозером путем сдвигания предварительно вспаханной почвы. В процессе сооружения вала его уплотняют катком. Вал имеет гребень шириной до 2,5 м. Высота вала может изменяться в от 0,8 до 1,5 м (чаще она составляет 1,2 м). Его длина не превышает 400-500 м при одностороннем сбросе воды и 800-1000 м при сбросе воды в двух направлениях. Расчет расстояния между водозадерживающими валами проводится так же, как расчет расстояния между валами-террасами.Для укрепления валов весной следующего после их сооружения года их засевают смесью многолетних трав, а в пространстве между вершиной оврага и первым валом, а также на дне оврагов высаживают лесные культуры.

Водоотводные валы-канавы (нагорные канавы) - используются для отвода воды от вершин оврагов в задернованные ложбины или к одной вершине, закрепленной водосбросным сооружением. Уклон вдоль водоотводящего вала должен быть не более 0,003-0,005, чтобы избежать размыва, в то же время при меньших уклонах возможно заиление. Технология сооружения водоотводных валов-канав аналогична технологии возведения водозадерживающих валов.

Вершинные водосбросные сооружения служат для безопасного сброса воды через вершину на дно оврага. Они создаются в тех случаях, когда система водорегулирующих мероприятий на водосборе оказывается неэффективной или не может быть применена, а также при подходе вершины оврага к ценным сооружениям. Выделяют три типа вершинных сооружений: быстротоки, перепады и консоли (консольные перепады). Быстротоки - это сооружения, где вода движется непрерывно по их дну. В перепадах и консолях — на одних участках движется по дну, а на других — падает по воздуху. Наиболее распространенными вершинными сооружениями являются быстротоки. Они состоят из входной части, принимающей поток и направляющей его в сооружение; собственно быстротока — наклоненного под углом 10-15° лотка; водобойной части - водобойного колодца для гашения энергии потока. За ним следует укрепленное камнем дно -рисберма.

Донные сооружения (запруды). Запруды возводят после укрепления вершины оврага для предотвращения дальнейшего углубления дна. При отсутствии донных сооружений высока вероятность подмыва и разрушения вершинных сооружений. Запруды обычно строят в привершинной части оврага, где вследствие больших уклонов скорость потока оказывается выше допустимой для данного грунта. Запруды делают из тех же материалов, что и вершинные сооружения. Часто для этих целей используют также старые автомобильные шины, проволоку и т.п.

Засыпка оврагов и выполаживание их откосов. Недостатком описанных выше гидротехнических способов защиты почв от линейных форм эрозии является то, что они направлены лишь на приостановление эрозии и не решают вопроса использования заовражной территории. Более того, их осуществление часто требует больших затрат, а также дополнительного отчуждения земель и исключение их из интенсивного хозяйственного использования. Наиболее радикальным приемом борьбы с линейными формами эрозии является полная засыпка оврагов.Чаще применяется выполаживание откосов небольших оврагов до “тракторопроходимых” уклонов. При этом важно сохранить верхний слой почвы. Часто применяют следующий прием. Перед планировкой с полосы, прилегающей к оврагу, срезают гумусовый слой почвы и перемещают его в сторону от оврага. Затем производят выполаживание откосов и разравнивание плодородного слоя почвы по поверхности откосов. Тут возрастает объем работы, поскольку один и тот же слой почвы вначале перемещают вверх по склону, а потом вниз.