III. ОРГАНИЗАЦИЯ УГОДИЙ И СЕВООБОРОТОВ

Основной задачей организации угодий и севооборотов в условиях развитой эрозии почв является создание организа­ционно-территориальных условий для предотвращения процессов эрозии, восстановления плодородия эродированных земель. Эта задача решается путем установления рациональных площадей под противоэрозионные мероприятия (лесные полосы, лесонасаждения, залужение склонов, выполаживание оврагов, заравнивание промоин и т.д.), правильного размещения по рельефу границ угодий, а также разработки системы почвозащитных севооборотов, сенокосо- и пастбищеоборотов и улучшения пастбищ, сенокосов, расположенных на склонах.

В содержание организации угодий и севооборотов входит:

1. Установление состава и площадей угодий с разработкой мероприятий по защите их от эрозии и восстановлению продуктивности эродированных земель.

2. Проектирование севооборотов и их обоснование по противоэрозионным и экономическим показателям.

3. Обоснование проекта организации угодий и севооборотов.

 

3.1. Установление состава и площадей угодий

Состав и площади угодий устанавливаются с учетом перспектив развития хозяйства, эродированности земель и потенциального проявления процессов эрозии на их территории.

Установление проектного состава и площадей угодий производится по производственным подразделениям и хозяйству в целом в соответствии с категориями эрозионно опасных земель.

Площадь пашни устанавливается с учетом освоения новых земель, правильного размещения границ пахотных мас­сивов, выделения сильно эродированных участков пашни под залужение, облесение, лесные полосы, строительство гидротехнических сооружений и дорог.

Под пашню осваиваются все пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур земли I - V категорий эрозионной опасности.

Уточнение площади пашни возможно за счет изменения границ пашня-пастбище, которую следует проводить с учетом основного направления горизонталей и наиболее целесообразного направления обработки склона на прилегающем участке пашни.

Отдельные небольшие участки пашни VI категории эрозионной опасности, сильно эродированные, изрезанные оврагами, промоинами и потерявшие гумусовый горизонт, неудобные для применения современной сельскохозяйственной техники, отводятся под залужение.

Залужение подразделяется на постоянное (перевод пашни в кормовые угодья) и временное (после восстановления плодородия используются в системе севооборотов). Временному залужению подлежат также участки водоподводящих ложбин на пашне, выше выположенного склона, оврага и по водотокам.

В зависимости от эродированности пашни и длины склонов примерно 2,5 - 3,0% пашни предусматривается под лесные полосы, которые будут запроектированы по границам полей, севооборотов, рабочих участков. Под облесение пашня отводится в том случае, если она размещается между оврагами, намечаемыми под облесение, так как перевод ее в пастбища и сенокосы не предотвратит развитие процессов эрозии.

Выше вершин оврагов, выходящих на пашню, отводится площадь под земляные валы с прудками.

Во всех случаях отвода пашни под противоэрозионные мероприятия необходимо стремиться выделять минимально необходимую площадь и компенсировать ее потери путем выполаживания оврагов, заравнивания промоин на пашне (6).

Выявляются участки, где необходимо строительство гидротехнических противоэрозионных сооружений, устанавливаются их виды и определяется площадь под ними.

Гидротехнические противоэрозионные сооружения применяются с целью: предупреждения усиленного размыва почв на склоновых землях и отвода избыточного стока; закрепления растущих оврагов; безопасного сброса поверхностного стока в гидрографическую сеть; уменьшения заиления прудов, рек и водохранилищ; усиления противоэрозионной роли водорегулирующих и прибалочных лесных полос; вовлечения в сельскохозяйственное использование эродированных земель.

Гидротехнические сооружения и устройства подразделяются на водозадерживающие, водоотводящие, потокораспыляющие, водонакапливающие и водосбросные (3, 10).

Водозадерживающие: водозадерживающие валы, канавы, террасы, склоновые лиманы, валы-канавы, валы-террасы, валы-дороги, донные запруды, плотины. Они предназначены для задержания поверхностного стока на водосборах, на дне оврагов в целях лучшего увлажнения полей и борьбы с оврагообразованием.

Водоотводящие: водонаправляющие наклонные валы и канавы, задернованные водотоки, кюветы, нагорные канавы. Применяются для перехвата и отвода поверхностного стока, который не может быть задержан и использован на водосборе.

Потокораспыляющие: валы-распылители и канавы-распылители стока. Устраиваются для рассредоточения концентрированных потоков собирающихся по бороздам, дорогам, границам угодий и др. элементам организации территории расположенных вдоль склонов и под острым углом к ним, а также потоков от водоотводящих и водозадерживающих сооружений.

Водосбросные: лотки-быстротоки, консольные, шахтные, трубчатые водосбросы и перепады, откосы с твердым покрытием. Используются для безопасного сброса стока талых и ливневых вод в водоемы, на дно балок и оврагов.

Водонакапливающие: пруды, водоемы. Создаются с целью задержания и аккумуляции стока талых и ливневых вод, предотвращения эрозионных процессов на участках, расположенных ниже плотины, уменьшения местного базиса эрозии, а также использования стока для орошения, рыборазведения.

При выборе гидротехнических мероприятий необходимо учитывать деление их на две группы: сооружения, устройства на водосборе и на оврагах.

Гидротехнические мероприятия, проектируемые на водосборе и связанные с размещением полей, рабочих участков, загонов очередного стравливания рассматриваются, соответственно, при устройстве территории севооборотов, кормовых угодий.

В районах водной эрозии при установлении состава и площадей угодий проектируются основные приводораздельные, водорегулирующие, прибалочные и приовражные лесные полосы, насаждения по берегам рек и крупных водоемов, участки под облесение.

При разработке лесомелиоративных мероприятий следует руководствоваться инструктивными указаниями по проектированию и выращиванию защитных лесных насаждений и зональными рекомендациями по защите почв от водной и ветровой эрозии (5, 10, 13, 14).

Приводораздельные лесные полосы, которые способствуют равномерному распределению снега, размещаются на крупных выпуклых и гребнистых водоразделах. Их направление определяется размещением водоразделов и при этом допускается отклонение в сторону южных и юго-восточных склонов и спрямление с учетом рационального размещения дорог и полей севооборотов.

Водорегулирующие лесные полосы регулируют поверхностный сток, препятствуют смыву и размыву почвы. В процессе организации угодий размещаются основные водорегулирующие лесные полосы на выраженных и подверженных смыву местах перелома профиля. Водорегулирующие лесные полосы во всех случаях на склонах более 2°, а в районах сильного проявления водной эрозии на уклонах более 1° проектируют поперек склона, а на водосборах с разносторонним направлением склонов - в направлении горизонталей со спрямлением по ложбинам. В таких случаях они усиливаются гидротехническими сооружениями. Рекомендуемая ширина проектируемых приводораздельных и водорегулирующих лесных полос не более 15 м.

Прибалочные и приовражные лесные полосы создаются: для укрепления склонов балок и оврагов и предотвращения их роста. Кроме того, они задерживают снег на прилегающих склонах и защищают их от ветров.

При небольшой ширине балок (до 100 - 150 м) лесные полосы размещаются с одной стороны балки, выше бровки менее задернованного склона, преимущественно южной экспозиции, где больше смыв и размыв почвы.

На прибалочных склонах, сильно изрезанных частыми промоинами или оврагами, с расстояниями между ними до 100 м, проектируется одна защитная прибалочная полоса на 20 - 25 м выше вершин береговых промоин и оврагов. Если овраг имеет ветвистую вершину с расстояниями между ответвлениями 50- 100 м, то приовражные полосы проектируют выше всех вершин, а участки между ними отводят под сплошное или куртинное облесение и под залужение.

Приовражные лесные полосы вдоль крупных оврагов проектируют на расстоянии ожидаемого осыпания откоса, но не ближе 3 - 5 м от бровки оврага. Они проектируются только в верхней части оврага, так как в нижней возможно в последствии естественное выполаживание и использование под пастбище или сенокошение.

Одновременно с размещением лесных полос устанавливается и их ширина. Прибалочные и приовражные лесные полосы проектируются шириной 12,5 - 21 м. При этом.следует учитывать, что слишком широкие лесные полосы мало эффективны, так как они занимают много земли, требуют больших затрат на создание и уход, а задержанную влагу расходуют преимущественно на себя.

Вокруг прудов и водоемов проектируют защитные лесные полосы шириной 10 - 18 м, которые размещают выше уреза высоких вод, а при крутых берегах - выше бровки.

Определяется ориентировочно площадь под дополнительные полезащитные лесные полосы, которые будут запроектированы при размещении полей севооборотов и рабочих участков в них. На песчаных землях, непригодных для сельскохозяйственного использования, размещают лесные насаждения (6).

Облесение оврагов намечается одновременно с проектированием закрепления их вершин при помощи гидротехнических сооружений. Крутые откосы оврагов глубиной до 10 м облесяют после их выполаживания. По широким слабозадернованным днищам балок проектируют насаждения - илофильтры. На конусах выноса устьевых частей балок создают куртинные насаждения из тополей, кустарниковых и других пород.

Проектируемые защитные лесные насаждения, показываются в таблице 5, гидротехнические сооружения в табл. 6а.. Длина и площадь водорегулирующих и полезащитных полос уточняются на 4 этапе проектирования (см. раздел 4).

Гидротехнические и лесомелиоративные мероприятия в данном проекте разрабатываются на уровне схемы, для практического осуществления этих мероприятий необходима разработка техно-рабочих проектов.

Мероприятия по улучшению сельскохозяйственных угодий разрабатываются одновременно с установлением площадей угодий.

Улучшение пашни в районах эрозии предусматривает применение комплекса противоэрозионных мероприятий и мероприятий по восстановлению плодородия почв (в данном проекте они не разоабатываются).

В результате установления состава и площадей угодий, составляется предварительная трансформация (таблица 6), которая в дальнейшем уточняется.

При трансформации угодий следует по возможности, свести к минимуму неиспользуемые земли и создать необходимые территориальные условия для предотвращения процессов эрозии.

Для составления таблицы трансформации угодий, площади под дорогами устанавливается ориентировочно 0,5% от площади пашни (6).

 

3.2. Проектирование севооборотов и их обоснование

по противоэрозионным и экономическим показателям

 

На основе перспектив развития хозяйства, задания на составление проекта и площади эродированных земель решается вопрос о типах, видах и количестве севооборотов.

Основное внимание должно быть обращено на рациональное использование земель подверженных эрозии, проектирование севооборотов, способствующих получению высоких и устойчивых урожаев, повышению плодородия почв, предотвра­щению и прекращению процессов эрозии.

Проектирование севооборотов ведется с учетом дальнейшего внутреннего устройства их территории и проведения комплекса мероприятий по борьбе с эрозией почв.

Одним из основных вопросов при проектировании севооборотов на эродированных землях, является разработка системы полевых и почвозащитных севооборотов и размещение их в соответствии с категориями эрозионной опасности земель.

На землях, подверженных эрозии IV, V и частично III категории, где интенсивность смыва может достигать 15 - 20 т/га, проектируются почвозащитные севообороты с большим удельным весом многолетних трав, коэффициенты эрозионной опасности состава культур в них не должны превышать 0,35 - 0,40. Возделывание пропашных и яровых культур на этих землях нецелесообразно, так как резко снижается урожайность, и усиливаются процессы эрозии.

Если такие земли занимают небольшую площадь или размещаются на территории небольшими участками, то их включают в полевые севообороты. При этом эродированные земли выделяются в отдельные рабочие участки, где размещаются многолетние травы и озимые культуры.

Границы почвозащитных севооборотов согласуются с размещением эродированных земель, ранее запроектированными водорегулирующими лесными полосами. При этом допускается включение небольших участков слабосмытых земель, если по расположению и конфигурации их более целесообразно использовать в почвозащитном севообороте.

По размерам почвозащитные севообороты должны быть достаточно крупными и удобными для использования сельскохозяйственной техники (2, 10).

Установление площади почвозащитного севооборота производится одновременно с его размещением на территории, с учетом проектирования полей, чтобы неудобные участки нижних частей склонов не дробились проектными границами полей. Количество полей определяется набором культур в севообороте, при этом культуры, занимающие наибольшие площади могут быть в сборных полях, а пар в целях его защиты от эрозии может быть занятым (5).

На плодородных пойменных землях проектируются овощные и овоще-кормовые севообороты. Их размеры определяются планом посева овощных культур, площадью пригодных для них земель и правильным чередованием культур.

В целях сокращения затрат на транспортировку сочных и зеленых кормов на фермы проектируются прифермерские кормовые севообороты.

Под полевые севообороты, насыщенные пропашными и другими интенсивными культурами, используются основные площади пахотных земель, лучшие по условиям почв и рельефа (в основном I и II категории земель), расположенные крупными и компактными массивами.

Если пахотные земли, выделенные под полевой севооборот, изолированы естественными рубежами на несколько массивов, различаются по почвам, гранулометрическому составу и эродированности, условиям рельефа, а также по удаленности от населенных пунктов, проектируется два и более полевых севооборота разного вида различающихся по составу культур.

При небольших площадях севооборотных массивов севообороты проектируются с более короткой ротацией, чтобы не уменьшать размеры полей.

Площади участков, отводимые под севообороты показываются в таблице 7.

Размеры севооборотов, количество полей в них, и чередование культур приводятся в таблице 7^а.

При составлении чередования культур по севооборотам составляется таблица 8, в которой контролируется соответствие состава и площадей культур планируемой структуре посевных площадей.

При сравнении структуры посевных площадей используется процентное соотношение культур по хозяйству.

Одновременно с установлением видов, количества и размеров севооборотов производится их размещение.

При размещении севооборотов учитывают рельеф, почвы и их эродированность, размеры и конфигурацию пахотных массивов, предварительное размещение водорегулирующих и других лесных полос. Кроме того, учитывают требования правильной организации труда, создания наилучших условий для механизации, транспортные издержки, намечается примерное размещение полей севооборотов.

Границы земельных массивов, выделенных под севообороты, уточняются при проектировании полей, лесных полос и дорог.

Размещение запроектированных севооборотов оценивается по эродированности почв, рельефу, компактности и другим показателям.

С этой целью составляется таблица 9, где определяется средневзвешенная крутизна склона на территории севооборота, которая необходима для внесения поправок на рельеф при определении коэффициента эрозионной опасности культур по севооборотам.

Общая характеристика размещения севооборотов дается в таблице 10. При этом для определения степени эродированности, если нет данных, используется таблица 1^а приложения А.

Обоснование проектирования севооборотов проводится по противоэрозионным и экономическим показателям.

Противоэрозионную эффективность дифференциального размещения культур по севооборотам можно определить, используя приближенные (стандартные) коэффициенты эрозионной опасности возделывания сельскохозяйственных культур, которые даны в табл. 4 приложения А. В коэффициенты эрозионной опасности вводится поправка на рельеф.

Приведенные коэффициенты эрозионной опасности соответствуют участкам с крутизной склона от 3° до 7 - 8° (в среднем 6º). На ровной местности опасность смыва при любом составе культур близка к нулю. Поэтому вводится поправка, учитывающая крутизну склонов.

 

,

 

где:

- коэффициент эрозионной опасности сельскохозяйственных культур с учетом среднего уклона севооборотного массива;

- средняя крутизна склона по севообороту;

- стандартный коэффициент эрозионной опасности

(табл. 4 приложения А).

 

Коэффициенты эрозионной опасности культур с учетом крутизны склона заносятся в таблицу 11. Они используются для определения величины смыва почвы под посевами сельскохозяйственных культур на различных категориях эрозионно опасных земель в весенний и летний периоды по формуле:

 

,

где:

М_к - смыв почвы (т/га) на различных категориях эрозионно опасных земель под посевами сельскохозяйственной культуры соответственно от стока талых или ливневых вод;

М - смыв почвы в т/га на различных категориях эрозионно опасных земель соответственно от стока талых или ливневых вод, при отсутствии посевов культур (пар, зябь);

К_ki - коэффициент эрозионной опасности культур с учетом средней крутизны склонов севооборота.

Для этого используется смыв почвы по пару, рассчитанный в табл. 2.

Смыв почвы под каждой культурой получается умножением величины смыва по пару на коэффициент эрозионной опасности культуры.

В весенний период (март, апрель) защищают почву от смыва талыми водами только озимые и многолетние травы, поэтому смыв почвы под остальными культурами в этот период, будет таким же, как и на пару (зяби). В летний период все культуры защищают почву от эрозии.

На основе полученных данных о смыве почвы под посевами культур на различных категориях эрозионно опасных земель за год (таблица 11), устанавливается средняя взвешенная величина смыва со всей территории севооборотов (таблица 12). Для этого смыв почв от ливней и при снеготаянии под каждой культурой рассчитанные в табл. 11, суммируются по каждой категории земель и переносятся в табл. 12, а затем по формуле средневзвешенного находится смыв почв под каждой культурой на 1 га (предпоследняя графа табл. 12) и со всей площади, занимаемой культурой в данном севообороте. Например, смыв под озимыми в полевом севообороте рассчитан следующим образом (табл. 12): суммарный смыв от снеготаяния и от ливней равен 0,3 т/га в год для I категории эрозионной опасности земель, 1,3 т/га - для II и 2,5 т/га в год – для III категории земель. Площадь земель I категории 16 га или 6,5% от площади севооборота, площадь II категории – 175 га (70,8%), площадь III категории – 56 га (22,7%). За ротацию севооборота каждая культура пройдет по всем категориям севооборотного массива, поэтому в среднем за год смыв под озимыми будет равен:

 

в год.

 

Со всей площади, занимаемой озимыми в данном (полевом) севообороте смыв равен: 1,5 т/га x 71 га = 106,5 т/га.

 

Для обоснования проектирования почвозащитного севооборота составляется второй вариант. По второму варианту предполагается, что при отсутствии почвозащитного севооборота все культуры полевого размещаются на землях почвозащитного. Площади культур в этом случае определяются в соответствии с их удельным весом в полевом севообороте, по первому варианту. По второму варианту также рассчитывается смыв под каждой культурой и в целом по севообороротному массиву.

Сравнение общего смыва с севооборотного массива, занимаемого почвозащитным севооборотом и смыва с этого массива, если бы он был занят полевым севооборотом (табл. 12) показывает предотвращенный смыв почв и используется в качестве показателя, обосновывающего эффективность почвозащитного севооборота (табл. 14).

Для обоснования почвозащитного севооборота и анализа вариантов производится определение потерь продукции в зависимости от смытости почв (табл. 13).

Для этого используется табл. 6 приложения А, в которой приведены данные по урожайности сельскохозяйственных культур на несмытых почвах (для лесостепной зоны Красноярского края) и стоимость продукции. Снижение урожайности сельскохозяйственных культур в зависимости от смытости почв приведено в табл. 7 приложения А. Расчет производится аналогично табл. 12: для почвозащитного севооборота и полевого, расположенного на территории почвозащитного. Средневзвешенная урожайность культур рассчитывается в 2 этапа, сначала рассчитывается урожайность каждой культуры для каждой категории земель, а затем средневзвешенная урожайность за ротацию севооборота, например для озимых почвозащитного севооборота: .

Потери продукции с 1 га считаются как разность между урожайностью на несмытых почвах и расчетной урожайностью: 23 – 11,5 = 11,5 ц/га. Умножив потери продукции с 1 га на закупочную цену (дана в табл. 6 приложения А) определяем потери с 1 га, а умножив эту величину на площадь, занимаемую данной культурой в севообороте, определим потери со всей площади по данной культуре. Сравнение сумм потерь по обоим вариантам расчетов применяется для обоснования почвозащитного севооборота (табл. 14).

Обоснование проектируемого почвозащитного севооборота производится по показателям, рассчитанным в табл. 12 и 13: по смыву почвы и потерям продукции в почвозащитном севообороте и на его территории с культурами полевого севооборота. Кроме того, в табл. 14 рассчитывается смыв гумуса. Для этого условно принимается его содержание в черноземах – 7%, темно-серых лесных почвах – 5%, серых лесных почвах – 4%. Так как содержание гумуса выражается в процентах от веса почвы то, при его содержании 7%, в 1 тонне почвы содержится:

1 т – 100%	кг гумуса
х т – 7 %

Кроме того, рассчитывается смытость почвы, стоимость 1 т условно принимается 1000 руб. Сравнение денежных показателей (стоимости смытой почвы и потерь продукции) по обоим вариантам расчетов дает общий эффект проектирования почвозащитного севооборота: (853,5 – 494,5) + (284,8 – 173,6) = 470,2 тыс. руб. (табл. 14).

Обоснование проектирования севооборотов по системе показателей дается в таблице 21.

 

3.3. Обоснование проекта организации угодий и севооборотов

 

При организации угодий и севооборотов решается вопрос о полном и рациональном использовании всех земель с целью получения максимального количества продукции при наименьших затратах средств и труда с одновременным повышением плодородия почвы и предотвращением процессов эрозии.

Основными требованиями, предъявляемыми, к организации угодий и севооборотов в районах водной эрозии почв являются установление менее эрозионно опасного состава угодий и структуры посевных площадей; дифференцированного размещения культур с учетом предотвращения процессов эрозии, восстановления плодородия эродированных земель, создание условий для производительного использования техники и повышения культуры земледелия.

Обоснование проекта организации угодий и севооборотов проводится по противоэрозионным и экономическим показателям, которые включаются в сводную таблицу 15.

Основные показатели даются в целом по производственному подразделению (бригаде), а ряд показателей на ту территорию, где запроектированы противоэрозионные мероприятия.

Увеличение площади улучшенных кормовых угодий обуславливает снижение эрозионной опасности состава угодий. Сокращение площади под оврагами, промоинами, увеличение количества выполаживаемых оврагов и заравниваемых промоин так же указывает на снижение опасности развития процессов эрозии на территории хозяйства.

Почвозащитная направленность проектируемого состава угодий проявляется в увеличении площадей под лесными полосами, лесонасаждениями, гидротехническими противоэрозионными сооружениями.

Процент облесенности сельскохозяйственных угодий показывает насколько защищена территория от вредоносных ветров и созданы условия для равномерного распределения снега, регулирования стока.

Облесенность сельскохозяйственных угодий определяется отношением площади лесных полос и массивных насаждений к площади сельскохозяйственных угодий, пашни - отношением площади лесных полос к площади пашни.

Обоснование проектируемой системы севооборотов проводится по ряду противоэрозионных и экономических показателей. Расчеты показателей могут проводиться на всю площадь севооборотов или только на территорию специальных почвозащитных.

На всю площадь севооборотов расчеты проводятся в том случае, когда разработаны проектные варианты, включающие всю территорию пашни. Например, по первому варианту проектируются: полевой, кормовой и почвозащитный севообороты, а по второму - два полевых, из которых один без пропашных и т.д.

При доказательстве же необходимости и эффективности введения почвозащитного севооборота на наиболее эрозионно опасных землях IV, V категорий расчеты проводятся только на площадь почвозащитного севооборота.

Из противоэрозионных показателей рассчитывается смыв почвы под посевами культур на различных категориях эрозионно опасных земель за ротацию севооборотов.

Определяется также прирост продукции за счет намеченных противоэрозионных мероприятии. Основными показателями являются увеличение выхода продукции за счет ликвидации оврагов и промоин, улучшения прилегающих к ним угодий и угодий, расположенных на склонах, где намечается сполаживание склонов, заравнивание промоин, улучшение травостоя, задержание стока вод и другие мероприятия.

Дополнительный выход продукции получается также и при дифференцированном, по степени смытости почв, размещении сельскохозяйственных культур.

Предотвращение смыва почвы и недобора урожая в результате дифференцированного, по категориям эрозионно опасных земель, размещения сельскохозяйственных культур, позволяет уменьшить производственные затраты, что обуславливает экономический эффект.

Методика расчета дана в методических указаниях по составлению курсового проекта по агролесомелиорации (14) и в (9).

Определение экономической эффективности гидротехнических мероприятий зависит от их назначения. В одних случаях определяется предотвращенный ущерб, в других прирост продукции за счет увеличения площади сельскохозяйственных угодий или задержания влаги на склонах.