Лесомелиоративные противоэрозионные мероприятия.

Ускоренная антропогенная эрозия – это результат нерациональной хозяйственной деятельности человека. Любой уровень с.-х. производства требует специальных средств противоэрозионной защиты. По своим целям и методам осуществления вся совокупность мероприятий по охране почв делится на агротехнические, лесомелиоративные, гидротехнические и организационно-хозяйственные.

Совокупность взаимосвязанных, правильно размещенных в рельефе противоэрозионных мероприятий, обеспечивающих эффективное снегозадержание, равномерное снегораспределение и снеготаяние, задержание или безопасный сброс жидкого стока, уменьшение смыва почвы до допустимых пределов, прекращение оврагообразования и мелиорацию заовраженных территорий, повышение плодородия эродированных почв и урожайности с.-х. культур на них составляет комплекс противоэрозионных мероприятий.

Задачи предупреждения дефляции решают путем осуществления в комплексе организационно-хозяйственных, агротехнических и лесомелиоративных мероприятий. Влияние, оказываемое комплексом противоэрозионных мероприятий на все элементы системы земледелия может быть столь существенным, что приводит к качественному изменению системы, к превращению ее в почвозащитную.

Агротехнические противоэрозионные мероприятия.

Агротехнические противоэрозионные и противодефляционные мероприятия затрагивают несколько элементов системы земледелия, в первую очередь порядок использования земли в севообороте и систему механической обработки почвы. С помощью этой группы мероприятий решают задачи защиты почв от ударного действия дождевых капель, увеличения впитывающей способности почв, уменьшения объема и интенсивности стока, снижения скорости ветра в приповерхностном слое, увеличения противоэрозионной и противодефляционной стойкости почв. Наиболее широкие возможности здесь связаны с использованием почвозащитной роли растительности. Все агрономические почвозащитные мероприятия можно разделить на четыре группы :

1. мероприятия по обработке почвы, повышающие ее водопоглотительную способность, устойчивость к смыву, размыву и выдуванию ветром;

2. защита почв от эрозии с помощью растительного покрова;

3. снегозадержание;

4. применение органических и минеральных удобрений.

В районах зрозии из агротехнических мероприятий распространены : глубокая пахота, валкование, прерывистое бороздование, лункование, щелевание и кротование.

Глубокая пахота (до 30 см) способствует уменьшению поверхностного стока, повышает запасы влаги в почве, проводится периодически с целью разрушения плужной подошвы.

На выровненных склонах крутизной до 4º эффективным мероприятием является валкование (поперечное обвалование зяби). Валики высотой 25 см создают определенную преграду стоку и способствуют предотвращению смыва почвы. Запас влаги от этого увеличивается на 30-45 мм.

При сильно пересеченном рельефе лучше проводить прерывистое бороздование, которое создает на склоне сеть микролиманов в которых задерживаются талые воды. Для этого применяется плуг с перемычкоделателем.

На сложных склонах для задержания стока от кратковременных ливней делается лункование.

При этом образуются лунки овальной формы глубиной 18-20 см. Лункование обеспечивает задержание 250-400 т воды на каждом гектаре. Применяется для этого лункователь.

Эффектными агротехническими средствами в борьбе с эрозией почв являются щелевание и кротование.

Щелевание на глубину 50-60 см поперек склона на расстоянии 1.0- 1.5 м друг от друга проводят пятикорпусными плугами, на которых вместо корпусов ставят щелерезы. Щели получаются шириной 3-5 см. Поступающая в них вода увлажняет почву и увеличивает запас влаги.

Кротование является эффективным средством против эрозии, вызываемой талыми водами. Сущность его заключается в том, что в почве на глубине 40-50 см нарезается сеть дрен диаметром 5-6 см. Для этого используют орудия, называемые кротователями.

В борьбе с дефляцией почв наибольшее распространение приобретает безотвальная обработка почвы. Она создает лучшие условия для поглощения влаги почвой. Сохранение стерни на полях способствует снижению скорости ветра в приземном слое воздуха в 1.5 – 2 раза.

Защита почв от эрозии с помощью растительного покрова.

Защита почв от эрозии с помощью растительности необходима как на пахотных землях, так и на естественных кормовых угодьях. На пахотных землях защита почв от эрозии производится путем дифференцированного размещения сельскохозяйственных культур в севооборотах. Наиболее устойчивы к эрозии многолетние травы, наименее устойчивы пропашные культуры. На землях, сильно подверженных эрозии, следует размещать наиболее эрозионно-устойчивые культуры. На слабоэродированных землях размещают культуры, обладающие низкими противоэрозионными качествами.

Растительный покров является основным фактором, способствующим прекращению эрозии на пастбищах. В некоторых районах из-за интенсивного и бессистемного использования, большие площади естественных пастбищ выродились. Залужение пастбищ позволяет прекратить эрозию.

Снегозадержание и регулирование снеготаяния.

Снегозадержание увеличивает мощность снежного покрова, повышает влагообеспеченность полей, предохраняет почву от глубокого промерзания, способствует более быстрому ее оттаиванию, значительно увеличивает поглощение талых вод почвой и, таким образом, снижает развитие эрозионных процессов. Поверхностный сток, проходя через снежные валы, фильтруется, оставляя выносимые частицы почвы в снегу. Наиболее распространенным способом снегозадержания является поделка снежных валиков снегопахами.

Снегозадержание должно дополняться регулированием снеготаяния. Для этого применяются различные приемы: полосное уплотнение снега катками, разгребание, зачернение снега и др.

Лесомелиоративные противоэрозионные мероприятия.

Мелиоративная роль лесных насаждений велика и многообразна. Она выражается в улучшении водного и температурного режимов с.-х. угодий, повышении противоэрозионной и противодефляционной стойкости почв, снижения интенсивности воздействия на почвы водных и воздушных потоков.

На равнинных водораздельных пространствах практически во всех природных зонах существует опасность проявления дефляции. Поэтому основное назначение лесополос здесь – снижение скорости ветра и турбулентного обмена в приповерхностном слое атмосферы. На равнинных территориях создают полезащитные лесные полосы, которые не только предотвращают ветровую эрозию почв, но и способствуют уменьшению вредного действия суховеев, а также накоплению и равномерному распределению снега на полях

На приводораздельных склонах лесные насаждения должны еще выполнять функции по перехвату поверхностного стока талых и дождевых вод и переводу его во внутрипочвенный. На практике, на склонах круче двух градусов лесополосы ориентируют в направлении перпендикулярном линии стока, без учета направления ветра. Такие лесополосы называют стокорегулирующими лесными полосами.

На землях, прилегающих к оврагам и балкам, существует повышенная опасность концентрации поверхностного стока и в результате опасность роста оврагов. Поэтому лесополосы должны быть приспособлены для перехвата концентрированного стока, перевода его полностью или частично во внутрипочвенный. Лесные полосы,расположенные вдоль бровки балки называют прибалочными, а полосы, расположенные вдоль оврага называются приовражными.

Эффективность лесных полос зависит от их ветропроницаемости. По ветропроницаемости полезащитные лесные полосы различаются на непродуваемые или плотные, ажурные и продуваемые. Плотные имеют менее 20% просветов по всему профилю. Ажурные имеют 30% просветов равномерно по профилю. У продуваемых кроны плотные, но в стволах проницаемость 70%. Ветропроницаемость лесополос обусловливает распределение скоростей ветра и отложение снега при прохождении лесных полос разной конструкции. Днища оврагов и балок являются местом переноса и отложения почвы, смытой с полей на водосборах. Одним из способов задержания твердого стока на днищах оврагов и балок является насаждение деревьев и кустарников. Защитные лесные насаждения по дну и склонам оврагов, балок, ложбин, предназначенное для задержания наносов называется кольматирующими лесными насаждениями.

Механизм действия стокорегулирующих лесных полос основан на повышенной (по сравнению с пашней) впитывающей способности почв в лесном насаждении. Условия поступления стока в лесополосу различны. Широкой полосой сток поступает в лесную полосу крайне редко. Чаще всего сток концентрируется в соответствии с условиями рельефа. По данным Рожкова в зависимости от расчлененности рельефа на поглощение стока «работает» от 5 до 20% лесополосы. Количество воды, которое может впитаться в почву в лесополосе, равно произведению интенсивности впитывания на время впитывания и на площадь лесополосы. Данная величина является основой для выбора проектировшиками таких параметров системы стокорегулирующих лесополос, как ширина полосы и расстояние между соседними лесополосами. При устройстве стокорегулирующих лесных полос из с.-х. использования изымается часть пахотных земель. Уменьшения отчуждения пашни можно добиться путем уменьшения ширины лесополосы и путем увеличения расстояния между соседними лесополосами на склоне. Уменьшение ширины сопровождается уменьшением объема впитавшейся в лесополосе воды. Оптимальная ширина изменяется в пределах от 10 до 20м. Увеличение расстояния между соседними лесополосами приведет к увеличению объема стока, поступающего в лесополосу вследствие увеличения ее водосборной площади. Одним из способов увеличения водопоглощающей способности лесополосы является устройство в лесополосе простейших гидротехнических сооружений- валов, канав с перемычками. Земляной валик напахивают двукратным проходом плантажного плуга по нижней опушке лесополосы (рис.2). На более крупных склонах кроме валика в нижнем междурядье устраивают канавы (рис.3).

Гидросооружения прежде всего увеличивают рабочую площадь по поглощению стока в лесополосе. На черноземах стокорегулирующие лесополосы, совмещенные с простейшими гидротехническими сооружениями могут задержать слой талой воды до 30-35мм (Рожков,1981).

При определении параметров систем стокорегулирующих лесополос руководствуются «Инструктивными указаниями по проектированию и выращиванию защитных насаждений на землях сельскохозяйственных предприятий СССР.» (1973).

Главной величиной от которой зависят другие параметры системы, является расстояние между соседними стокорегулирующими лесными полосами на склоне. Его можно рассчитать, исходя из полного задержания поверхностного стока (Сурмач,1971).

L = [в (K-r_л ) - r_л] / r b ;

L- расстояние между лесополосами, м

в-ширина лесополосы, м

К- интенсивность впитывания воды почвой в лесополосе, мм/мин

r_л-интенсивность дождя или водоотдачи из снега в лесополосе, мм/мин

r -интенсивность дождя или водоотдачи из снега в поле, мм/мин

(при дождях r = r_л);

b - коэффициент стока в поле.

Расстояние между лесополосами с канавами и валами по нижней опушке следует проводить по формуле:

L =[ в T (K- r_л) - r_л Т 1000 Q] / r b T

T- длительность дождя или стока талых вод;

Q- суммарный объем задержания воды погонным метром канавы и вала, который находится по формуле:

Q= Q_k+ Q_β

Q_k- объем метрового участка канавы;

Q_{β –} объем воды, задерживаемой метровым участком вала, м³/м;

Q_{β =} h²/2 (1/J - 1) =h²/2J ;

h - рабочая высота вала, м

J - уклон.

При определении параметров системы полезащитных лесных полос расчет ведется на предотвращение процессов дефляции. Существует некоторая оптимальная проницаемость лесополос, которая и будет ограничивать эффективность системы. Высота лесополосы также выступает лимитирующим фактором. При оптимальной высоте и проницаемости ограничивающими становятся критическая для почвы и скорость ветра в открытом поле. Сближая лесополосы можно добиться эффективной защиты почв при любых скоростях ветра. Но чрезмерная густота полос экономически не выгодна. Поэтому при проектировании системы полезащитных лесополос исходят из оптимальной для данной почвенно-климатической зоны высоты лесополосы и ее ветропроницаемости с одной стороны и критической для почвы скорости ветра в открытом поле с другой. Для нашей зоны скорость ветра, при которой начинается движение почвенных частиц составляет 3-5 м/с. Здесь уместно ознакомиться с некоторыми понятиями такими как ветровая тень полосы – это расстояние в заветренную сторону, в пределах которого скорость ветра вновь достигает величины, характерной для открытого поля.

Пылесборная площадь – это территория с которой мелкозем, выносимый под действием ветра, откладывается в лесополосе. По аналогии с водосборной площадью. Межполосные расстояния L (м) в системе полезащитных лесополос рассчитывают по формуле Долгилевича (1984)

L/H = 3+29 (1-sinβ) (Vдоп / Vср)^2,5. (H / Z₀)^0.1. где

Н – расчетная высота лесополосы, м;

β – угол наклона склона, град.;

Vдоп – допустимая скорость ветра (на высоте флюгера), м/с.;

Vср - максимальная скорость ветра (на высоте флюгера) во время пыльных бурь обеспеченностью 20%;

Z₀ - параметр шероховатости поверхности поля, м.

В системе лесополос перпендикулярно основным лесополосам устраивают дополнительные, которые располагают через 2000 м на тяжелых по гранулометрическому составу почвах и через 1000 м на песчаных. Расстояние между основными лесополосами, определяемое расчетным путем не должно как правило превышать:

600м – на выщелоченных черноземах, 400 – на южных черноземах,

500 - на типичных и обыкновенных черноземах., 250 – на светло-каштановых,

400 -на песчаных почвах в лесостепи, 300 - на песчаных почвах в степи,

350-на темно-каштановых и каштановых, 200- на песчаных почвах в полупустыне.

В качестве первого приближения можно принять, что лесные полосы достигают высоты:

18 м – на выщелоченных и типичных черноземах

16 м – на обыкновенных черноземах

12 м - на южных черноземах

6-8 м – на каштановых почвах.

Вопросы для самоконтроля

1. Что собой представляют агротехнические противоэрорзионные мероприятия.

2.Как защищается почв от эрозии с помощью растительного покрова.

3. Расскажите о снегозадержании и снеготаянии.

4. Что собой представляют лесомелиоративные противоэрозионные мероприятия.

Лекция 4

Гидротехнические противоэрозионные мероприятия