Склоны крутизной 2-30

Лекция 13
Система защиты почв от эрозии и дефляции.
1. Оценка опасности эрозии и дефляции.
2. Система мероприятий по защите почв от эрозии и дефляции.
1. Оценка опасности эрозии и дефляции.
Слово эрозия происходит от латинского еrosio - разъедание, разрушение
почвы.
Если этот процесс происходит под действием воды, то он называется
водной эрозией, если под действием ветра
– ветровой эрозией
(дефляцией).
Почва относится к числу основных средств сельскохозяйственного
производства. Сохранение почвенного покрова является необходимым
условием стабильного развития земледелия и сельского хозяйства в целом.
Почва – это незаменимое средство сельскохозяйственного производства, в
связи с этим большую тревогу вызывают растущие потери почв во всех
странах мира. По данным ООН, общие потери почвенного покрова в мире
ежегодно составляют 5-7 млн. га и есть опасения, что они могут быть
увеличены в ближайшие 25-30 лет в 2-3 раза.
Потери верхней гумусовой оболочки суши во всем мире приобрели
катастрофические размеры. В комплексе факторов разрушения
почв
принадлежит водной эрозии и ветровой эрозии (или дефляции). Есть и
совместное проявление обоих видов.
До второй половины ХIX века дефляция была обычным делом для пустынных
и полупустынных природных систем.
Вся территория потенциально подвержена эрозионным процессам. За
150 лет развития земледелия в результате эрозии и дефляции почвы в среднем
на 50% утратили свое плодородие. В крае практически исчезли сверхмощные,
сильногумусиpованные черноземы. Сотни тысяч гектаров мощных и
среднемощных черноземов деградированы до уровня маломощных.
центральной части Ставропольской возвышенности
сильно
В
развита
оползневая эpозия.
С увеличением земель в сельскохозяйственном производстве с уничтожением
естественной растительности, в связи с этим, разрушительное действие ветра
и воды стало проявляться на почвах многих природных систем.
В настоящее время площадь пашни в России – 131,6 млн. га
- водной эрозии подвержено 26,3 млн. га или 20 % пашни
- дефляции – 7,9 млн. га или 6,1 % пашни.
Надо сказать, что первое катастрофическое разрушение почв в степных
условиях было зафиксировано в 1885-1886 гг. на Северном Кавказе на
территории Ставропольского края.
Всемирную
известность
получило
разрушение
почв
черноземного
и
каштанового типа пыльными бурями на территории Северной Америки в 30-х
годах ХХ века.
В 50-х годах ХХ века значительный ущерб почвенному плодородию нанесло
разрушение степных почв Северного Казахстана.
Но вернемся к нашему региону .
На Северном Кавказе из 35,4 млн. га общей площади
- зона опасности проявления дефляции - 46,2 %
- водной эрозии – 37 %,
совместного проявления дефляции и эрозии – 16,8 % территории.
Сток воды по почве может вызвать поверхностную и линейную эрозию. При
поверхностной эрозии
почва смывается с поверхности, а при линейной
образуются струйчатые размывы.
Поверхностная эрозия мало заметна и поэтому очень опасна. Она наблюдается
на склонах разной крутизны практически каждый год. Обычно с 1 га пашни
смывается от 5 до 25 т почвы и агрономы ее не замечают.
Линейная эрозия сопровождается размывом почвы и образованием оврагов.
Наиболее
вредоносный
вид
водной
эрозии
–
овражная
эрозия
(оврагообразование, потеря площади), а ветровой – пыльные бури или черные
бури, они способны за несколько часов уничтожить посевы и снести верхний
слой почвы.
В районах искусственного орошения проявляется ирригационная эрозия, в
горных – сели.
По темпам проявления и степени разрушительности эрозию почв
подразделяют на:
1.
нормальную (или естественную) – смыв и снос почв не
превышает процесса почвообразования,
2.
ускоренную
–
превышает
темп
почвообразования,
вызванную неправильным землепользованием.
СЛ Водная эрозия имеет следующие формы:
капельная
струйчатая
овражная
береговая
Струйчатая
эрозия
вызывает
небольшие
промоины,
с
увеличением
концентрации стока может преобразовываться в овражную.
СЛ Ветровая эрозия (дефляция) делится на местную и пыльные бури
Эрозия и дефляция проявляются от действия факторов :
1. климат;
2. почвенный и растительный покров;
3. рельеф;
4. геология;
5. хозяйственное использование земель.
Из
климатических
факторов
на
развитие
водной
эрозии
наиболее
существенное влияние оказывают осадки, их количество и характер
выпадения. Особенно опасны осадки ливневого характера, в период
отсутствия или недостаточного развития растительности. За 1 ливень в
зависимости от его интенсивности и крутизны склона с 1 га пашни смывается
от 10 до 50 т почвы (для пашни «крутой» - это плохо). Этот вид проявляется
от стока талых вод в Нечерноземье, Поволжье, Западной Сибири, но для
Северного Кавказа и Ставрополья важна также скорость ветра.
Локальная дефляция проявляется в виде поземки при скорости ветра от 5 до
10 м/сек. Пыльные бури могут возникать при скорости ветра > 10 м/сек.
Зимой и весной вероятность пыльных бурь наибольшая в засушливых
степных и лесостепных районах (ГТК 0,7-1,3) летом и осенью – в
полупустынных и степных районах (ГТК 0,3-0,7).
Число
ГТК
случаев
пыльными
бурями
Вероятность пыльных бурь в
с % за 100 лет
зима
весна лето
осень
0,3-0,5 (полупустыни)
49
3
14
25
7
0,7-0,9 (засушливые степи)
40
9
19
12
0
40
11
25
4
0
0,9-1,1
(засушливые лесостепи)
Установлено, что скорость ветра > 15 м/сек. Недостаточно, чтобы была
дефляция в зимний период. На метеостанциях Ставрополь и Благодарный
даже при скорости ветра 20-28 м/с в 1969 году пыльные бури не были
зарегистрированы.
Сильная устойчивость поверхностного слоя почвы к дефляции была вызвана
наличием уплотненного снежного покрова.
Ранневесенние пыльные бури наиболее опасны, они приносят огромный вред
сельскохозяйственному производству. Проявляются они в марте, в
I или
начале II декады апреля. Наибольшая интенсивность дефляции отмечается в
середине дня, когда с одновременным усилением скорости ветра t0 воздуха
повышается до 00С или + , поверхностный слой почвы оттаивает и подсыхает.
Увлажнение почвы препятствует возникновению дефляции, однако, как
показали наблюдения, пыльные бури могут возникать и при довольно
высоких значениях влажности верхнего слоя почвы – до 30 %.
Один из важнейших факторов развития водной эрозии – рельеф местности.
Смыв почвы увеличивается прямо пропорционально уклону.
С увеличением уклона почвы от 20 до 40 смыв почвы возрастает в 1,8
раза, от 40 до 80 – в 7,2 раза.
Значительное влияние оказывает протяженность склона. При удвоении линии
стока с 50 до 100 м смыв почвы возрастает в 2,9-3,7 раза.
Южные склоны эродированы, как правило, больше чем северные.
Почвенный покров
Наблюдения, проведенные за проявлением водной эрозии и дефляции,
показали, что они проявляются на любых почвах, особенно если поверхность
не имеет растительного покрова или мульчирующего слоя.
Степень проявления эрозионных процессов определяется, прежде всего
гранулометрическим
составом,
структурой,
водопрочностью
агрегатов,
содержанием гумуса и т.д.
Подверженность фракций выдуванию зависит от скорости ветра и
структурного состава почвы.
Размер агрегата, мм
Скорость ветра, м/с
0,25
3,8
0,25-0,5
5,3
1-2
11,2
3-5
17,6
В результате исследований установлено, что на территории Ставропольской
возвышенности
наибольшей
благоприятной
водопрочной
структурой
обладают выщелоченные черноземы (водопрочных агрегатов в слое 4-14 см –
87,2
%).
Карбонатные
черноземы
имеют
распыленную
структуру
(водопрочных агрегатов 70,2 – 56,2 %). Солонцеватые черноземы имеют
мелкоглыбистую структуру и содержат в слое 0-5 см довольно значительное
количество водопрочных агрегатов – 70,1 %. Такие почвы обладают высокой
связностью.
Растительный покров
Растительный покров уменьшает или полностью предупреждает развитие
эрозии и дефляции. Чем лучше развит растительный покров, чем выше
проективное покрытие почвы, тем слабее эрозионные процессы.
Надземная масса защищает почву в основном от разрушительной силы
дождевых капель, а корневая система скрепляет почвенные частицы,
препятствует размыву и смыву почвы.
Возможность
защиты
растениями
почвы
от
эрозии
выражается
коэффициентом эрозионной опасности под различными культурами и чистым
паром.
Культура
Коэффициент эрозионной опасности
Чистый пар
1,0
Пропашные
0,7-0,9
Яровые зерновые
0,4-0,5
Озимые
0,2-0,3
Многолетние травы
0,01-0,05
Многолетние травы – длительно почва закрыта вегетативной массой, мощная
корневая система, оставляют большое количество органического вещества.
Различная
почвозащитная
способность
сельскохозяйственных
культур
определяется их биологическими и агрохимическими свойствами, а также
режимом выпадения осадков.
Там где эрозия вызывается током талых вод, наибольшее значение имеют
многолетние травы, а там, где водная эрозия вызывается июньскими или
июльскими дождями хорошо защищают почву озимые.
Геологические условия территории также определяют степень и характер
проявления
эрозионных
процессов.
К
ним
относятся
размывающая
характеристика пород, особенности их залегания.
Например, лессовидные суглинки очень легко размываются и разрушаются
водными потоками. За короткие периоды здесь могут образоваться промоины,
овраги, с которыми впоследствии трудно бороться.
Хозяйственное использование земель. В конечном итоге и в значительной
мере
определяет
состояние
почвенного
покрова
по
плодородию
и
подверженности его эрозии.
Сюда
относятся
специализация
сельскохозяйственного
производства,
организация территории (размещение полей, лесные полосы, структура
посевных площадей и т.д.), способы и приемы обработки почвы и т.д.
На Северном Кавказе развивалось последовательно пастушеское скотоводство
и примитивное земледелие:
- кочевое скотоводство и примитивное земледелие
- кочевое и пастбищно кочевое скотоводство
- экстенсивное животноводство и земледелие
- земледелие с развитым животноводством
- интенсивное земледелие и животноводство
Первые существенные отрицательные результаты получили при пастбищнокочевом скотоводстве. Для улучшения своих пастбищ кочевое население было
вынуждено ежегодно выжигать траву. По данным Докучаева В.В. и
Измаилского А.А. подобные пожары при частом повторении оказывали
вредное воздействие на почвообразовательные процессы, лишали степь
накопленного растительного войлока, который играл почвозащитную роль.
В дальнейшем потребности рынка диктовали необходимость перестройки с.-х.
на производство зерна и начался рост посевных площадей.
Одновременно с развитием зернового хозяйства началось увеличение
поголовья овец в 1866 г. – 650 тыс., а в 1876 – 2 млн.
Эрозионные процессы начались и перешли в катастрофическую стадию в
1885-86 г. в годы засухи.
Освоение целинных и залежных земель с 1954 года. Посевная площадь
возросла с 3,2 млн. га до 4,1 млн. га в 1959 года. Причем вовлекались земли
малопродуктивные, для выращивания трав. На самом деле этого не
произошло и посевная площадь отводилась под зерновые культуры. Наряду с
этим
увеличивались
площади
и
пропашных
культур:
кукурузы,
подсолнечника, сахарной свеклы. Это вызвало усиление эрозии и дефляции.
Наиболее частое повторение пыльных бурь началось при распаханности
территории > 50 %.
Годы
% распаханности
территории
1840-1860
Число лет с
пыльными бурями
< 10 %
0
1861-1880 и т.д.
10
2
1941-1960
55
8
1961-1980
64
9
Практически каждый 2-й год отмечаются пыльные бури. Факторы эрозии и
дефляции проявляются не изолировано, а в комплексе, в том или ином
сочетании.
Совместная эрозия может проявляться одновременно при различном
сочетании следующих факторов: переувлажнение почвы – сток воды – смыв;
размыв – иссушение – распыление – выдувание.
В районах с малоснежными зимами, сухой весной и влажным летом
(максимум осадков) процесс обычно развивается в таком порядке: иссушение
и распыление почвы – дефляция – ливень – сток – смыв и размыв почвы
(водная эрозия).
Действуя
совместно,
водная
и
ветровая
эрозии
усиливают
свою
разрушительную силу.
Степень эродированности почвы определяется показателями (размерами)
сокращения глубины гумусового горизонта, потерь гумуса и питательных
веществ.
Классификация категорий смытости почв по уменьшению в почве гумуса в
слое 0-30 см или 0-50 см (М.Н.Заславский, 1972).
Категории
Уменьшение содержания гумуса
в верхнем слое по сравнению
с несмытой почвой, %
1. Слабосмытые
10-20
2. Среднесмытые
20-50
3. Сильносмытые
> 50
4. Очень сильносмытые
> 75
Для дефлированных почв А.П.Родомакин
1. Слабодефлированные
Выдуто до 20 % гумусового горизонта
2. Среднедефлированные
20-40 %
3. Сильнодефлированные
40-60 %
4. Весьма сильно дефлированные
> 60 %
По данным А.Н.Каштанова, М.Н.Заславского и других в результате эрозии
происходят наибольшие потери гумуса, содержание и запасы которого с
увеличением смытости почв значительно сокращаются.
Запасы гумуса в слое 0-50 см, т/га
несмытые слабосмытые среднесмытые сильносмытые
Чернозем
обыкновенный
Чернозем южный
Каштановые
249
225
117
83
246,6
196,9
168,3
123,3
220
178
125
55
Микробиологическая активность эродированных черноземов
Степень смытости
Кол-во бактерий,
млн. в 1 га почвы
Количество СО2,
мг на 100 г почвы
Несмытые
5,85
46,25
Слабосмытые
4,77
38,40
Среднесмытые
2,07
17,93
Сильносмытые
1,42
11,47
2. Защита почв от дефляции и водной эрозии
Защита почв от эрозии должна быть обязательно комплексной.
Должны применяться не отдельные приемы, а почвозащитный комплекс, сюда
входит:
Комплексная защита почв
- противоэрозионная организация территории;
- почвозащитные севообороты;
- почвозащитная обработка почвы;
- противоэрозионные агролесомелиоративные мероприятия.
Противоэрозионная организация территории:
- установление оптимального соотношения сельскохозяйственных угодий,
рациональная противоэрозионная
Севообороты
- надо провести детальный учет склоновых и дефлированных земель;
- подбор культур, обеспечивающих наибольший почвозащитный эффект.
Соотношение в севооборотах площадей пропашных, однолетних культур
сплошного сева и многолетних трав, в зависимости от крутизны склона,
устанавливают с учетом почвозащитной роли.
На
сильно
рекомендуется
эродированных
размещать
и
посевы
сильно
дефлированных
многолетних
трав.
На
почвах
средне
эродированных и средне дефлированных почвах целесообразно возделывание
озимых (а не яровых) культур.
На слабо - средне - и сильно эродированных и дефлированных почвах
обязательно применение почвозащитных приемов.
Почвозащитное применение многолетних трав
Показатели эрозионной
опасности
Склоны крутизной 0-20
Склоны крутизной 2-30
Склоны крутизной 3-50
Склоны крутизной 5-70
Склоны крутизной 70 и
более
Участки
с
совместным
проявлением
дефляции
эрозии
Варианты применения многолетних трав
Бобовые травы в качестве паро-занимающих,
сидеральных культур
Травяно-зернопропашные севообороты
Травяно-зерновые севообороты
Контурно-полосное
размещение
зерновых,
пропашных
культур
между
полосами
многолетних трав
Контурно-полосное
размещение
посевов
зерновых культур между полосами многолетних
трав
Залужение многолетними травами
Залужение многолетними травами
Контурно-полосное размещение однолетних
культур между полосами многолетних трав
С увеличением крутизны склона и степени опасности проявления
дефляции и эрозии обязательно применение многолетних трав при отсутствии
специальных высокоэффективных почвозащитных приемов.
Важный прием повышения почвозащитной роли севооборотов – полосное
размещение культур на эродированных землях. Полосное размещение культур
на эродированных землях. Полосное размещение посевов представляет собой
чередование
полос
культур
различной
почвозащитной
способности
(многолетние травы, однолетние культуры, пропашные и т.д.).
Чем шире противоэрозионная полоса тем меньше ее противоэрозионный
эффект.
Однако
на
узких
полосах
трудно
создать
условия
для
производительной работы сельскохозяйственных машин и агрегатов.
Ширину полос устанавливают в зависимости от крутизны склона и
возможного чередования культур.
Если 1-30
Ширина
80-100
м 60-80 м (чередование
(многолетние травы с однолетних
однолетними
с
пропашными)
культурами)
3-50
60-80
40-60
Полосное размещение культур эффективно и на землях, подверженных
ветровой эрозии. Полосы размещают под прямым углом к господствующему
направлению эрозионно опасных ветров.
Наряду с полосным размещением для борьбы с эрозией почв на парах и
пропашных культурах проводят посевы буферных полос. Буферные полосы –
это посевы различных культур, зимой они служат для задержания и
накопления снега, весной – для уменьшения стока.
Буферные
полосы
шириной
4-6
м
(многолетние
подсолнечник) расстояние между ними 30-40 м.
травы,
суданка,
Противоэрозионная обработка почвы
Создание такой поверхности поля, которая была бы устойчивой против
ветровой и водной эрозии. К важнейшим общим противоэрозионным приемам
основной обработки почв относят:
- вспашку поперек склона;
- вспашку ступенчатую с использованием плугов, у которых четные корпуса
устанавливаются на 10-12 см глубине
- вспашку почвоуглубителями;
- безотвальную вспашку;
- щелевание посевов озимых, многолетних трав;
- минимальная обработка почвы.
Контурная обработка почвы
Лункование применяют осенью на зяблевых и паровых полях ЛОД-10 –
дисковый лункообразователь на поле образуются лунки, куда стекают талые
воды.
На склонах значительной крутизны проводят щелевание, кротование. На
полях многолетних трав, озимых культур щелерезами щели, глубина которых
может достигать 40-60 см, ширина 3-5 см, щели нарезают осенью или зимой,
что позволяет избежать испарения воды.
Существенное значение имеет применение систем почвозащитной обработки
почвы (раскрыть почвозащитную систему обработки пара БИГ, КПЭ, ГУН-4.
Предпосевная, послепосевная обработка почвы (прикатывание до и после
посева).
Посев стерневыми сеялками по стерне
Минимализация обработки почвы. Развитие этой обработки идет в
направлении исключения всех механических обработок. «Нулевая» обработка.
По данным службы охраны почв (1983 г.), площади с минимальной и нулевой
обработками в 1983 г., увеличились в 4 раза, по сравнению с 1977 г.
Подсев эспарцета под яровой ячмень также способствует уменьшению
эрозионных процессов.