АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ПАТОЛОГИЯ ПОЧВЕННЫХ ГОРИЗОНТОВ

Водная эрозия и дефляция почв

Эрозия почв является наиболее распространенным деградационным явлением. На ее долю приходится 83% площади деградированных почв.

Выделяют следующие основные типы эрозии почв.

1. Геологическая (нормальная), когда в естественных условиях природные процессы денудации идут медленнее скорости почвообразовательного процесса.

2. Антропогенная (ускоренная), которая проявляется в результате нерациональной хозяйственной деятельности человека (чрезмерная распашка степей, вырубка леса, нерациональная пастьба скота и др.). Такая эрозия протекает быстрее почвообразовательного процесса, что ведет к снижению плодородия почв. Этот тип эрозии подразделяется на водную эрозию, ирригационную эрозию, дефляцию, пастбищную, лесотехническую и другие виды эрозии. Наиболее распространенными видами эрозий являются водная эрозия и дефляция.

Водная эрозия подразделяется на поверхностную эрозию (или плоскостную) и линейную (овражную). Плоскостная эрозия проявляется в сравнительно равномерном смыве почвы мелкими струями талых и дождевых вод. При значительном стоке она может перейти в струйчатую, которая выражается в ручейковых размывах вдоль склона. Если струйчатые размывы не заравнивать, то они перерастают в типично линейные формы эрозии: сначала в промоины, а затем – в овраг.

Ирригационная эрозия проявляется в условиях неправильно организованного орошения (обработка почв вдоль склонов, высокий расход поливной воды и несоблюдение техники полива).

Дефляция. Причинами ее возникновения являются: 1) уничтожение лесов, что приводит к снижению влажности почвы, ее переосушению и повышению скорости ветра; 2) распашка земель, подверженных эрозии; 3) чрезмерный выпас скота; 4) наличие сухого периода в конце весны; 5) свойства почвообразующих пород (например, лессовидный суглинок имеет гранулометрический состав, богатый пылеватыми фракциями).

В зависимости от интенсивности и формы проявления дефляция подразделяется на повседневную (или местную), пыльные бури и зимнее выдувание почвы.

В целом, степень развития и потенциальная опасность проявления ускоренной эрозии есть функция ряда факторов, характеризующих климат, рельеф, геологию, почвенный покров, растительность и хозяйственное использование земель.

Водная эрозия на Земной шаре распространена на площади 1094 млн. га, а дефляция – на площади 549 млн. га.

В мире, по данным В.А. Ковды, от эрозии ежегодно теряется 6-7 млрд га почвы. По последним данным в России общая площадь эродированных, дефляционных, эрозионно- и дефляционноопасных сельскохозяйственных угодий составляет 130 млн га: пашни – 84,8 млн га, пастбищ – 28,7 млн га. Площадь эродированных земель ежегодно возрастает на 400-500 тыс. га.

Водной эрозией нарушено 42,6 млн га сельскохозяйственных земель.

От 50 до 100 тыс. га выбывает из пашни ежегодно за счет роста оврагов. Протяженность оврагов в России составляет более 1 млн километров с площадью 15 млн га.

Смыв почв и оврагообразование усиливаются в результате уплотнения почв тяжелой сельскохозяйственной техникой. Из 135 млн га пашни уплотнено: слабо – 17 млн га, средне – 69 млн га, сильно – 49 млн га. При этом потери плодородия соответственно равны: 5-10%, 20-30%, 50-60%.

Дефляцией в России нарушено 26,4 млн га сельскохозяйственных земель. Недобор урожая на пашне достигает 36%, на других угодиях – до 47%.

Развитию эрозионных процессов способствует и рельеф. В России, на эрозионно опасных склонах (уклон более 1^о), расположено около 60% всей пашни, в Красноярском крае – более 70%.

В Восточной Сибири различным видам эрозии подвергается около 4,6 млн га пахотных земель. При этом наибольшее распространение имеет дефляция (табл. 7).

Таблица 7

Проявление эрозионных процессов на пахотных землях Восточной Сибири, тыс. га

Так, по официальным данным, в Красноярском крае 26,5% дефляционно опасных пахотных земель, из них около 20% подвержены дефляции. Процессы дефляции наиболее сильно проявляются (% к пашне) в районах: Новоселовском – 61% (дефляционно опасных земель – 93%); Канском – 47,5% (дефляционно опасных – 58,4%); Минусинском – 45,4% (дефляционно опасных – 70%). Особенно разрушительному влиянию процессов дефляции подвержены почвы Хакасии и Тывы. Этому способствуют легкий гранулометрический состав почв, их маломощность, наличие сильных ветров, когда пашня оголена, малое количество осадков. В настоящее время дефлировано около 60% пашни (31% – средней степени, 25% – слабой). В связи с этим урожайность на смытых почвах в два-пять и более раз ниже, чем на полях, не подверженных эрозии.

На Европейской территории России при высокой степени распаханности, неустойчивом и периодически недостаточном увлажнении и частых ветрах дефляция почв имеет широкое распространение. После сильной пыльной бури 1837 г. юг Европейской части России во второй половине ХIХ века не менее семи раз страдал от этого бедствия (Кузнецов, Глазунов, 2004). Наибольший ущерб нанесли пыльные бури в 1892, 1928, 1960, 1969 гг. Особенно сильно дефляционные процессы получили развитие в Сибири, Казахстане, Южном Урале и в Поволжье во время освоения целинных и залежных земель.

Необходимо помнить, что для образования слоя почвы в 3 см требуется от 300 до 1000 лет, а, следовательно, для образования пахотного слоя в 20 см – от 2 до 7 тыс. лет

Кроме того, продукты смыва, попадая в реки, вызывают их загрязнение, обмеление, происходит заиление оросительных каналов. В результате этого ухудшаются условия существования флоры и фауны, а также жизни человека. Поэтому противоэрозионные мероприятия должны быть направлены на: 1) предупреждение эрозии в эрозионно опасных районах; 2) прекращение развития эрозии; 3) повышение плодородия эродированных почв.

В связи с тем, что территория Российской Федерации отличается большим разнообразием природных условий, нельзя механически переносить приемы борьбы с эрозией из одних природных зон в другие. Так, в зонах избыточного увлажнения система противоэрозионных мероприятий должна обеспечивать безопасный сброс или рассеивание излишней воды при помощи различных агротехнических и гидротехнических приемов. В засушливых районах система мероприятий по защите почв от водной эрозии должна быть направлена на максимальное задержание и рациональное использование атмосферных осадков. В зонах проявления дефляции основу противоэрозионных мелиораций составляют мероприятия, направленные на ослабление скорости ветра, почвозащитную обработку почв и улучшение их водного режима.

Виды и состав противоэрозионных мероприятий. Организационно-хозяйственные мероприятиявключают обоснование и проектирование противоэрозионных мероприятий. Выделяют следующие этапы:

1. Составление генеральных схем противоэрозионных мероприятий по республике, краю, области. На этом этапе проводится оценка природно-хозяйственных условий территории (климат, геоморфология, почвенный покров, растительность и некоторые другие, а также структуры сельскохозяйственных угодий, посевных площадей, урожайности культур). Затем по картографическому материалу выделяют эродированные и эрозионно опасные земли.. Полученный материал используется для составления карты районирования территории по системам почвозащитных мероприятий, обычно в масштабе 1:300 000 – 1:500 000. На этом этапе устанавливают объем, стоимость и очередность выполнения противоэрозионных мероприятий.

2. Составление межхозяйственных схем противоэрозионных мероприятий. Противоэрозионные мероприятия разрабатываются для группы хозяйств, расположенных в одном водосборном бассейне или в одном административном районе. Схемы составляются для территорий, требующих взаимосвязанных межхозяйственных мероприятий по предупреждению эрозии, в масштабе от 1:25 000 до 1:100 000.

3. Разработка противоэрозионных мероприятий для отдельных землепользователей. Противоэрозионные мероприятия обычно проектируются во время внутрихозяйственного землеустройства. При составлении проекта тщательно анализируются материалы, характеризующие климат и рельеф территории, результаты геоботанического и почвенного обследования, проводят обследование линейных форм эрозии (промоин и оврагов), устанавливают факторы, влияющие на интенсивность развития водной эрозии и дефляции.

На основе всесторонней оценки земель хозяйства разрабатывают: 1) противоэрозионные севообороты; 2) почвозащитные технологии возделывания сельскохязяйственных культур; 3) проектируют лесополосы, гидротехнические сооружения и т.д. Проекты отдельных землепользований разрабатывают для равнинных условий в масштабе 1:10 000 – 1:25 000, а для горных и холмистых территорий – 1:5000 и крупнее. Проектирование отдельных противоэрозионных гидротехнических сооружений проводится в масштабе 1:1 000, 1:500, 1:200.

4. Составление проектно-сметной документации для строительства гидротехнических сооружений и создания лесонасаждений.

Агротехнические противоэрозионные мероприятия решают задачи защиты почв от ударного действия дождевых капель, увеличения противоэрозионной стойкости и впитывающей способности почв, сокращения объема и интенсивности стока, предотвращения концентрации стока на пашне, создания условий для безопасного сброса избытка талой или дождевой воды. С помощью агротехнических мероприятий решают и задачи снижения скорости ветра в приземном слое и повышения противодефляционной стойкости почвы. Наиболее широкие возможности в обоих случаях связаны совершенствованием всех элементов системы механической обработки почв и использованием почвозащитной роли растительности.

Фитомелиоративные приемы защиты почв от эрозии позволяют с помощью многолетних и однолетних трав в комплексе с другими мероприятиями обеспечить защиту почв от эрозии и способствовать восстановлению плодородия почв. Такими приемами являются.

1. Полосное размещение сельскохозяйственных культур, которое заключается в чередовании однолетних культур (пшеница, кукуруза и др.) и многолетних (донник, люцерна, эспарцет). Для предупреждения водной эрозии полосы располагают поперек уклона или в направлении, близком к горизонталям. Буферные полосы обеспечивают распыление стока, замедление скорости стекания воды и кольматации наносов. Ширина буферных полос и расстояние между ними определяются, главным образом, крутизной склона, его длиной и формой, свойствами почвы, характером защищаемой культуры. Так, для условий Восточной Сибири расстояния между буферными полосами составляют на склонах крутизной 1-3^о – 80-100 м, 3-5^о – 60-80 м и 8-10^о – 20-40 м.

При защите почв от дефляции почвозащитные полосы размещают перепендикулярно направлению господствующих ветров. Необходимая ширина защищаемого поля зависит от противодефляционной стойкости почвы, которая при прочих равных условиях определяется ее гранулометрическим составом. Поэтому, чем легче почва по гранулометрическому составу, тем меньше допустимая ширина защищаемой полосы. По данным научных исследований, полученных в Восточной Сибири в последние годы, на слабодефлированных пахотных почвах суглинистого гранулометрического состава наиболее целесообразны полосы шириной 100 м, среднедефлированных легкосуглинистого гранулометрического состава – 40-50 м. На супесчаных сильнодефлированных почвах ширина почвозащитных полос составляет 25-35 м.

Для удобства организации территории ширина полос должна быть кратна ширине захвата используемой сельскохозяйственной техники.

2. Почвозащитные севообороты используют для защиты почв как от водной эрозии, так и от дефляции. Для почвозащитных севооборотов подбирают культуры с учетом их почвозащитной эффективности. Более всего таким свойством обладают многолетние травы. При этом доля многолетних трав в почвозащитных севооборотах может достигать 50%. Пропашные культуры (кукурузу, подсолнечник и др.) целесообразно возделывать на относительно пологих склонах (3^о). На более крутых их следует заменять культурами сплошного сева, по биологическим особенностям хорошо соответствующим местным почвенно-климатическим условиям.

3. Занятые пары следует вводить в эрозионно опасных районах. Парозанимающей культурой может быть смесь овса с викой, горохом, а также клевер, эспарцет, люпин. На менее эрозионно опасных участках – кукуруза или подсолнечник на силос.

4. Кулисы служат для защиты паровых полей от дефляции, а также для накопления и равномерного распределения по полю снега. Наиболее эффективными являются кулисы, ориентированные перпендикулярно наиболее опасным ветрам. Протяженность защитной зоны, создаваемой кулисой при постоянной скорости ветра, прямо пропорциональна высоте кулисы: чем больше высота, тем протяженнее защитная зона. Обычно ширина защитной зоны составляет примерно 8-12 высот кулисы. Выбор культур для возделывания их в качестве кулисных растений зависит от конкретных почвенно-климатических условий. В степных районах Западной и Восточной Сибири такую защитную роль успешно выполняют горчица и подсолнечник.

5. Мульчирование является одним из наиболее эффективных способов сохранения и накопления влаги в почве, а также защиты почвы от эрозии.. Мульчирующий материал (солома, навоз, сухая трава) предохраняет почву от ударного воздействия капель дождя, снижает скорость водных потоков, защищает поверхность почвы от дефляции.

6. Травосеяние (залужение) играет важнейшую роль в системе мер по предотвращению дефляции, особенно на ветроударных склонах. В первую очередь залужению подлежат очаги дефляции. Залужение может быть постоянным (с переводом пашни в категорию сенокосных или пастбищных угодий) или временным (с последующим постепенным вовлечением залуженных земель в пашню). Наиболее пригодными для залужения растениями являются житняк, многолетние травы и др. Залужение хорошо совмещать с облесением очагов дефляции.

Противоэрозионная обработка почвынаправлена на сохранениеплодородия почв в зонах развития эрозионных процессов. Она включает следующие приемы.

1. Контурная обработка почвы заключается в проведении обработки почвы (вспашка, культивирование, боронование) и посеве культур в направлении, близком к горизонталям. При этом гребни и борозды располагаются перпендикулярно к направлению склонового стока и задерживают часть стока. В районах избыточного увлажнения, где нет необходимости в дополнительном накоплении воды, обработку почвы проводят под небольшим углом к горизонталям, чтобы обеспечить безопасный отвод излишков воды.

Высокую противоэрозионную эффективность показали также поперечная обработка почвы и зяблевая пахота поперек склона.

2. Глубокая зяблевая вспашк а поперек склона на глубину

25-35 см является наиболее эффективным и простым агротехническим приемом защиты почв от водной эрозии. Глубина вспашки зависит от мощности гумусового слоя и экспозиции склона. При мощности его менее 20 см проводят безотвальную вспашку на глубину 35 см или обычную вспашку на глубину 20 см с почвоуглублением нижнего слоя на 15 см или почву обрабатывают глубокорыхлителями. Лучшие результаты этот прием дает на склонах северной экспозиции крутизной до 3^о. При этом запас воды в метровом слое почвы увеличивается на 20-25 мм, в два-три раза сокращается смыв почвы и на 2-2,5 ц/га повышается урожай зерновых культур. При этом приеме все последующие обработки (боронование, культивация, посев) проводят поперек склона.

На пологих односкатных склонах крутизной до 4^о применяют поперечное обвалование зяби и паров плугом с удлиненным отвалом, который одновременно со вспашкой создает валики высотой 0,20-0,25 м, чередующиеся с бороздами (через 2,4-1,7 м).

Наряду с обвалованием применяют прерывистое бороздование навесным четырехкорпусным плугом, оборудованным специальной крыльчаткой, которая образует перемычки. Иногда борозды нарезают окучниками.

При обработке ранней зяби и ранних паров, обрабатываемых в течение лета, наиболее эффективно лункование. При обработке почвы лункообразователем на поверхности пашни получаются лунки глубиной 18-20 см, шириной до 30 см и длиной до 120 см, которые весной задерживают на каждом гектаре 250-300 м³ воды. Этот прием обработки повышает урожай сельскохозяйственных культур на 2-3 ц/га.

3. Эффективными агротехническими приемами являются кротование и щелевание почвы. Кротование проводят навесным кротователем КНА-100, который создает на глубине 40-50 см от поверхности цилиндрические пустоты диаметром 5-6 см на расстоянии 1-1,5 м одна от другой. Кротование способствует задержанию до 150 м³ воды на каждом гектаре и увеличивает урожай зерновых культур на 2-3 ц/га.

Щелевание почвы применяют для предотвращения образования на поверхности пашни водонепроницаемой корки. Оно заключается в поделке специальными орудиями узких (3-5 см), но глубоких (до 60 см) щелей с расстояниями между ними 1-1,5 м. Щелевание почвы способствует уменьшению поверхностного стока и повышению урожая сельскохозяйственных культур.

4. Плоскорезная (безотвальная) обработка почвы является основной в районах распространения дефляции. Она проводится с сохранением растительных остатков на поверхности почвы без оборота пласта орудиями, называемыми плоскорезами и чизелями.

Агрохимические приемы направлены в большей степени на повышение плодородия эродированных почв. Это достигается внесением повышенных норм органических удобрений и оптимальных норм – минеральных и микроудобрений с учетом степени эродированности почв. Наибольший эффект в эрозионно опасных районах Восточной Сибири обеспечивают азотные и фосфорные удобрения и их сочетания.

Агрофизические приемы направлены на повышение водопроницаемости и противоэрозионной устойчивости почв. Для достижения этих целей используют жидкий навоз, эмульсии латексов и смол, полимерные материалы. Широкого применения эти вещества не получили по экономическим причинам.

Агролесомелиоративные противоэрозионныемероприятия. Агролесомелиорация – раздел мелиорации, охватывающий вопросы улучшения природных условий сельскохозяйственных угодий защитными лесными насаждениями. Мелиорирующая роль лесных насаждений велика и многообразна. Она выражается в улучшении водного и температурного режимов сельскохозяйственных угодий, повышении противоэрозионной и противодефляционной стойкости почв, снижении интенсивности воздействия на почвы водных и воздушных потоков. Степень выраженности тех или иных мелиоративных функций лесного насаждения зависит от сочетания природных условий в месте его нахождения и от характеристик самого насаждения. Сочетание природных условий обусловливает мелиоративную направленность лесного насаждения и, следовательно, требования, которым оно должно отвечать.

Гидротехнические противоэрозионные мероприятия. Гидротехнические мероприятия – составная часть почвозащитного комплекса. Они осуществляются на склоновых землях, когда система агротехнических и других почвоохранных мер полностью исчерпала свои возможности по охране почв от разрушения их водой. Суть мероприятий заключается в устройстве различного рода гидротехнических сооружений на сельскохозяйственных угодьях и других местах для защиты земель от разрушения водной эрозией и рационального использовании стока. Их устраивают на водосборной площади перед вершинами оврагов, по их дну, берегам рек и т.д.

Наиболее простыми в исполнении, но достаточно эффективными и надежными в эксплуатации, следует считать водозадерживающие и водоотводящие валы и канавы.

Водозадерживающие валы обычно располагают параллельно горизонталям. При крутизне склона 2-3^о водосборная площадь не должна превышать 15 га, при 3-6^о – более 5 га. Валы рекомендуется устраивать высотой от одного до трех метров. Водозадерживающие валы применяют главным образом для приостановки роста оврагов. В этом случае их размещают на приовражном участке выше растущей вершины оврага. В зависимости от интенсивности стока создаются одиночные валы или их система.

Водоотводящие валы-канавы применяют для перехвата и отвода поверхностного стока от оврагов с большим числом вершин, пахотных земель, над которыми господствующее по высоте положение занимают облесенные естественные кормовые угодья или лесные массивы.

Валы-террасы создают на склонах крутизной не более 6^о при невысокой ложбинности склона. Валы-террасы 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.

Ступенчатые террасы сооружаются в целях интенсивного использования крутых склонов под ценные многолетние культуры с механизированными обработкой почвы и уходом за растениями, задержания поверхностного стока и защиты почв от эрозии. Они представляют собой непрерывные вытянутые по горизонтали площадки той или иной ширины.

Вершинные водосбросные сооружения служат для безопасного сброса воды через вершину на дно оврага. Выделяют три типа вершинных сооружений: быстротоки, перепады и консоли.

Донные сооружения (запруды) создают после укрепления вершины оврага для предотвращения дальнейшего углубления дна. Запруды обычно строят в привершинной части оврага, где вследствие больших уклонов скорость потока оказывается выше допустимой для данного грунта.

Выполаживание оврагов и заравнивание промоин. Наиболее радикальным методом борьбы с линейными формами эрозии является их полная засыпка. Водороины глубиной до 50 см уничтожают вспашкой всвал вдоль размыва и последующей обработкой поперек склона. Более глубокие размывы заравнивают бульдозером. Выположенные овраги засевают многолетними травами.

Защита почв от ирригационной эрозии. Ирригационная эрозия возникает как при поверхностном способе полива, так и дождеванием. Поскольку при поливе по полосам основные закономерности проявления ирригационной эрозии те же, что и по бороздам, рассмотрим, в качестве примера, предупреждение смыва почв при поливе по бороздам.. Известно, что эрозия почв при поливе по бороздам не наблюдается, если скорость потока в головной части борозды не превышает допустимой, равной 0,8 донной размывающей скорости. Целью противоэрозионных мероприятий является предупреждение превышения потоком допустимой скорости. Это достигается либо снижением скорости потока в поливной борозде, либо повышением размывающей скорости. Снижать скорость потока можно уменьшением расхода воды, повышением шероховатости поверхности, уменьшением уклона борозд. Способы повышения допустимых расходов воды в поливную борозду заключаются в:

– мульчировании дна поливных борозд растительными остатками;

– предварительном увлажнении верхней части борозды потоком малого расхода;

– обработке почвы полимерами-структурообразователями.

При поливе дождеванием ирригационную эрозию предупреждают:

– увеличением водовместимости и водопроницаемости пахотного слоя (глубокая вспашка, повышение водопрочности структуры почв, щелевание, мульчирование);

– повышением водозадерживающей способности поверхности почвы (прерывистое бороздование в междурядьях пропашных культур, лункование);

– использованием почвозащитной и ресурсосберегающей технологии полива, предусматривающей полив до образования стока, а также выбор соответствующей дождевальной техники.

Дата добавления: 2015-05-19 | Просмотры: 1958 | Нарушение авторских прав