Система почвоводоохранных мероприятий

Как уже подчеркивалось, система почвоводоохранных мероприятий включает комплекс организационно-хозяйствен­ных, агротехнических, фитомелиоративных и гидромелиоратив­ных приемов, направленных на защиту почв от эрозии, накоп­ление влаги на полях и повышение плодородия сельскохозяй­ственных земель. Не останавливаясь подробно на сложном комплексе мероприятий, сосредоточим основное внимание на его важнейшем составном звене, которым является контурно-мелиоративная организация территории в условиях расчлененного рельефа местности и повсеместно развитой водной эрозии почв.

Контурно-мелиоративная (почвоводоохранная) организация территории пахотных земель предусматривает макси­мальный учет закономерностей формирования поверхностного стока воды и смыва почв. Она ставит своей задачей - создание условий непрерывного сельскохозяйcтвенного производства и эксплуатации земель в рамках рациональной организации территории, создающей объективную предпосылку повышения эффективности всего мелиоративного комплекса. Конечная цель ее сводится к сокращению поверхностного стока и по­полнению запасов продуктивной влаги в почве, к снижению интенсив­ности эрозионных процессов и потерь питательных веществ с жидким и твердым стоком, к созданию условий сохранения и расширенного воспроизводства плодородия почв.

Контурно-мелиоративная организация территории направ­лена также на обеспечение условий поддержания экологиче­ского равновесия в сельскохозяйственных агроландшафтах, базируясь на оптимальной структуре посевных площадей, рациональном размещении полевых, кормовых и почвозащитных севооборотов, а внутри них — полей и рабочих участков с мак­симальным учетом природных и антропогенных факторов.

Основой контурно-мелиоративной организации территории являются водосборные площади и составляющие их склоны. Наибольшую практическую значимость чаще имеют не сами водосборы, а их составные части (склоны), которые в резуль­тате расчленения овражно-балочно-ложбинной сетью в услов­ном приближении можно рассматривать как элементарные водосборные площади второго порядка с относительно односто­ронним стеканием воды по направлению падения склона (в дальнейшем будем называть их склонами первого порядка, а для краткости просто склонами).

Необходимость выполнения контурно-мелиоративной орга­низации территории на уровне отдельных склонов определяется условиями экологической однородности гидрометеорологи­ческого, геоморфологического, почвенно-растительного и антропогенного факторов, создающих однородные условия выращивания сельскохозяйственных культур по соот­ветствующим технологиям с наборами дополнительных (стандартных) почвозащитных приемов.

Таким образом, важной территориальной единицей контурнo-мелиоративной организации пахотных земель выступают склоны водосборных площадей и простейшие (элементарные) обособленные водосборы. Для выделения их границ и площа­дей используют планово-картографическую основу с горизонталями сечением 2,5 м масштаба 1:10000 и почвенную карту. При этом обращают особое внимание на однородность массива по степени его горизонтального и вертикального расчленения, форме и экспозиции склона, почвенному покрову и т.д., которые во всей своей совокупности определяют относительно однородные биоценотические условия применительно к агроландшафтам на фациальном уровне. В зависимости от условий площади таких водосборов могут быть в пределах от 5 до 200-300 га.

Внутри каждого склонового массива также создаются раз­нообразные экологические условия как по их гидротермическому режиму, так и по интенсивности развития эрозионных процессов. В связи с этим биологическая и ферментативная активность почв и уровень их плодородия будут снижаться в направлении от водоразделов к подножию склонов с возрас­танием их длины и крутизны. Эта закономерность и определя­ет необходимость контурно-мелиоративной организации в условиях пересеченного рельефа местности, позволяющей учитывать различия почвенно-экологических условий.

Интегральным показателем, учитывающим совокупное влияние природных и антропогенных факторов на развитие эрозионных процессов, является величина смыва почв. Она от­ражается на картограммах эрозионнопасных земель. Выделенные границы категорий пахотных земель в существенной мере «копируют» рельеф местности, определяют относительно однородные почвенно-экологические и биоценотические условия земельных участков, определяют характер и интенсивность поверхностного стока воды и смыва почв со склонов. Они являются основой контурной организации территории и дифференцированного применения комплекса противоэрозионных мероприятий (Методические указания.., 1986).

Осуществление контурно-мелиоративной организации территории склонов в натуре требует определения базисной контурной линии, которая, исходя из теоретических и практических соображений, должна быть приурочена к нижней грани­це земель третьей категории. Выше этой границы противоэрозионная агротехника способна предотвратить смыв 25-30% уровня вероятности: ниже - она оказывается недостаточной. Если эту базисную линию закрепить на местности полезащитными стокорегулирующими лесными полосами и усилить их в местах концентрации стока водопоглощающими и водозадерживающими валами-канавами, то земли IV и V категорий будут дополнительно защищены от эрозии, а противоэрозионная эффективность агротехнических приемов в значи­тельной мере повысится.

Проектирование базисной контурной линии, которая одновременно выполняет функцию направляющей линии обработки почв, требует определенных знаний и опыта. Она должна быть запроектирована таким образом, чтобы обеспечить про­изводительное использование техники и исключить возмож­ность образования необработанных участков (клиньев). Для этого радиус кривизны не должен быть <60-70 м, а центры радиусов должны быть за пределами рабочих участков (Лопырев, 1982). Базисная контурная линия (лесная поло­са) расчленяет склон нa две его части - приводораздельную и присетьевую, каждая из которых характеризуется различны­ми почвенно-экологическими условиями.

Почвы приводораздельной части склона имеют большую мощность гумусового горизонта, содержат больше гумуса и питательных веществ, смыв почвы на них или отсутствует или не превышает на зяби (без применения противоэрозионных ме­роприятий) 12 т/га в год. В присетьевой части склона почвы смыты, имеют небольшую мощность гумусового горизонта с более низким содержанием гумуса и питательных веществ и ухудшенными водно-физическими свойствами, а среднемноголетняя величина современного смыва почв на зяби без применения почвозащитных мероприятий достигает 12-30 т/га в год.

Создание по базисной линии полезащитно-стокорегулирующих лесных полос, усиленных в местах концентрации стока валами-канавами, преследует цель одновременного выполнения ими ветроломной, снегораспределительной, гидрологической, противоэрозионной, экологической и др. функций в наиболее оптимальной, по условиям ее размещения средней части склонов. Такое размещение лесополос оказывает наибольшее мелиоративное влияние на обеих частях склона. Приводораздельные земли используются в полевых севооборотах с насыщением их пропашными культурами, присетьевые - в кормовых и почвозащитных в зависимости от усло­вий с полным исключением пропашных культур или же в по­левых - с насыщением их культурами сплошного сева. При этом лучшие условия увлажнения земель присетьевого фонда и близость источников водоснабжения - важнейшего критерия в создании орошаемых участков - создают объективные предпосылки получения высоких и устойчивых урожаев выращи­ваемых культур и решения проблемы кормопроизводства.

Внутри приводораздельного и присетьевого фонда выделя­ются поля и рабочие участки, сопряженные границы которых с базисной линией могут быть закреплены на местности посад­кой одно- или двухрядных лесных пoлoc из быстрорастущих пород, например, тополя, кустарников или кулис из высоко­стебельных растений: подсолнечника, кукурузы и др. Такая организация территории пахотных земель в условиях пересеченного рельефа местности обеспечивает дифференцирован­ное использование почвенно-экологических особенностей на фациальном уровне и применение на них соответствующих комплексов противоэрозионных мероприятий.

На данной теоретической основе институтом «ЦЧОгипрозем» разработаны и практически осуществлены в натуре про­екты внутрихозяйственного землеустройства в колхозах «Дружба» Кантемировского и «Ведуга» Семилукского райо­нов Воронежской области. Апробируется она и в ряде хо­зяйств Белгородской, Курской, Липецкой, Тамбовской и Ор­ловской областей.

На основе анализа и обобщения полевых опытов определе­на стокорегулирующая, почвозащитная и экономическая эф­фективность 30 агротехнических приемов и возможных вари­антов их сочетаний. Нормативные показатели их эффективно­сти на черноземных и серых лесных почвах рекомендовано использовать в разработке и проектировании противоэрозионных агрокомплексов применительно к соответствующим категориям эрозионноопасных земель (табл. 1).

Табл.1. Интенсивность смыва почв 25-30% обеспеченности на пахотных землях различных категорий, т/га

Установлено, что на зяби с помощью агротехнических противоэрозионных мероприятий можно предотвратить смыв почв 25-30% обеспеченности только на землях первых трех кате­горий. На землях IV л V категорий противоэрозионная агро­техника не в состоянии предотвратить смыв почвы 25-30% обеспеченности.

В качестве дополнительных мер на землях IV и V катего­рий предложено в зависимости от конкретной ситуации ис­пользовать почвозащитные севообороты, а по нижней границе земель III категории между полевыми и почвозащитными севооборотами создавать стокорегулирующие лесные полосы, усиленные в местах концентрации стока водозадерживающими и водопоглощающими валами-канавами. В отдельных слу­чаях, например, при наличии земель только IV категорий или при небольших площадях земель IV и V категории, создаются только стокорегулирующие лесные полосы без почвозащитных севооборотов, которые одновременно являются жесткими кар­касами контурно-мелиоративной организации территории и направляющими линий обработки почв на склонах.

Применительно к условиям ЦЧО для каждой категории пахотных земель можно разработать и рекомендовать произ­водству соответствующие многовариантные агрокомплексы, отличительная особенность которых заключается в возможно­сти учитывать изменчивые погодные и хозяйственные условия при их осуществлении. Стандартные одновариантные агрокомплексы лишали производственников маневренности техническими возможностями в зависимости от местных и погодных условий.

Размещение почвозащитных севооборотов на землях IV и V категорий обусловлено их высокой почвозащитной эффек­тивностью и при внесении незначительных доз минеральных удоб­рений обеспечивает положительный баланс основных элементов питания растений и гумуса. Главное состоит в резком обогащении бедных по своему плодородию смытых почв органическим ве­ществом, в результате чего улучшаются водно-физические свойства, усиливается биологическая и ферментативная актив­ность, повышается плодородие почв при наименьших затратах труда и средств.

Целесообразность размещения почвозащитных севооборо­тов на землях присетьевого фонда обусловлена также лучши­ми условиями их увлажнения. Использование этих экологиче­ских особенностей путем выращиваниявлаголюбивых травпозволяет сократить затраты на орошение. Более полное ис­пользование исторически и экологически сложившихся природ­ных особенностей ландшафта — залог успешного решения проблемы, исключающей отрицательные экологические и эко­номические последствия в сельскохозяйственном производстве.

Стокорегулирующие лесные полосы на пахотных склонах с валами-канавами - важнейшее звено контурно-мелиоративной организации эрозионноопасной территории. Главным принципом в проектировании и осуществлении оптимального противоэрозионного комплекса является непременное осуществление его составляющих в натуре на всей водосборной площади с нарастанием объемов и эффективности приемов сверху вниз по склону; всякого рода отклонения без взаимозаменяемости или же игнорирование этого принципа приводит к снижению эффективности всего почвозащитного комплекса.

Контурно-мелиоративная организация территории пахот­ных земель позволяет успешно решать комплекс вопросов по защите почв от эрозии и повышению их плодородия при наи­меньших затратах труда и средств. Любые другие радикальные средства всегда более энергоемкие и дорогостоящие.

Защита почв от эрозии - основа сохранения и расширен­ного воспроизводства плодородия почв путем оптимизации внешних условий и в первую очередь питания растений. Мощ­ным фактором повышения плодородия почв является рацио­нальное использование минеральных и органических удобрений на склоновых смытых землях. Трехлетние полевые опыты показали высокую эффективность коренного и поверхностного улучшения естественных пастбищ на балочных скло­нах с применением органических и минеральных удобрений в создании прочной кормовой базы для животноводства.

Завершающим этапом в оценке агромелиоративного и противоэрозионного комплекса, а также эффективности использования пашни наряду с другими проектными данными является фактический и перспективный (проектный) баланс ос­новных элементов питания растений и гумуса. Чем выше урожайность выращиваемых культур и ниже дефицит питательных веществ и гумуса, тем лучше условия сохранения и рас­ширенного воспроизводства плодородия почв. В случаях на­метившегося дефицита определяют дополнительные мероприя­тия на его устранение.

Установлено, что фактический баланс азота, фосфора, ка­лия и гумуса по землепользованию с зернопропашными севооборотами отрицательный. Исключением являются почвоза­щитные севообороты, внутри которых практически без приме­нения удобрений сохраняется положительный баланс калия и гумуса, но они требуют внесения азота и фосфора. В перспективе, несмотря на сокращение потерь элементов питания и с учетом внесения удобрений, возрастает и потребность в дополнительных удобрениях. Что же касается гумуса, то с возрастанием урожайности четко прослеживается тенденция накопления его в почвах.

В среднем дополнительная потребность в минеральных удобрениях, исходя из уравновешенного баланса в планируе­мом урожае и обеспеченности почв, составит в ЦЧО по азоту — 24, по фосфору — 28 и по калию - 19 кг/га. Для предот­вращения потерь гумуса необходимо ежегодно вносить дополнительно по 9 т/га навоза. В перспективе с ростом культуры земледелия и урожайности сельскохозяйственных культур дополнительная потребность в навозе снижается до 3,5 т/га. В почвозащитных севооборотах потребность в органических удобрениях отпадает. В ближайшей перспективе в них произойдет дополнительное накопление гумуса, равноценного внесению 3,5 т/га навоза ежегодно выше сбалансированного уровня.

Осуществление комплекса научно-технических приемов по защите почв от эрозии и повышению их плодородия на основе изложенных рекомендаций позволяет только за счет перерас­пределения земель по категориям и уточнения структуры агрокомплексов обеспечить ежегодный экономический эффект по каждому сельскохозяйственному предприятию. Главное заключается не в экономии, а в осуществлении оп­тимального объема противоэрозионных и агромелиоративных мероприятий там, где они действительно необходимы.

Доказана принципиальная возможность успешной борьбы с эрозией почв, вызванной стоком талых вод, на пахотных скло­нах Центральной лесостепи имеющимися техническими средствами, если ежегодно своевременно и в полном объеме осу­ществлять комплекс мероприятий в соответствии с проектами на всей водосборной площади, что является непременным условием сохранении и расширенного воспроизводства плодородия почв.

Проектирование противоэрозионных мероприятий на па­хотных склонах в недалеком прошлом осуществлялось институтами системы «Гипрозем». Схема проектирования противоэрозионных мероприятий на пахотных склонах была проста. По материалам специальных изысканий и почвенного обсле­дования выделяли категории эрозионноопасных пахотныхземель.Исходя из специализации хозяйства, структуры посевных площадей, картограммы категорий земель и других условий, определяли виды севооборотов, границы полей и рабочих участков, на которые затем «накладывали» типовые агрокомплексы, рекомендованные зональными научными учреждениями. Такая система проектирования противоэрозионных мероприятий на пахотных склонах представлялась удобной и экономически целесообразной.

Вместе с тем в сложившейся практике проектирования противоэрозионных мероприятий был ряд недостатков. Наиболее существенные из них — отсутствие единой теоретической основы проектирования противоэрозионного комплекса, слишком упрощенное и потому не всегда объективное установление категорий эрозионноопасных пахотных земель, схематичный и количественно не обоснованный набор противоэрозионных мероприятий (агрокомплексов).

В качестве единой теоретической основы в проектировании противоэрозионных мероприятий на пахотных склонах должен быть принят показатель интенсивности смыва почв со склонов. В то же время при проектировании гидротехнических противоэрозионных сооружений в основе расчетов должна выступать величина стока талых и ливневых вод.

В табл. 2 приведены показатели противоэрозионной эффективности отдельных приемов или их возможных сочетаний. Набор приемов и их сочетания могут быть уточнены с учетом особенностей природных условий и технической возможности в каждом конкретном году, с учетом складывающихся погодных условий.

Табл. 2. Почвозащитная эффективность отдельных приемов и их сочетаний (в числителе – черноземные, в знаменателе – серые лесные почвы)

На основе разработанной шкалы категорий пахотных земель и установленной эффективности противоэрозионных приемов и их сочетаний (табл. 2) определяют содержание противоэрозионного комплекса применительно к соответствующей категории эрозионноопасных земель.

Накоплен значительный опыт восстановления разрушенных оврагами земель. Облесение практически разрушенных овражно-балочных земель улучшит экологическое состояние прилегающих почв, будет способствовать повышению их продуктивности.

Для предотвращения роста оврагов и устранения отрицательного экологического влияния на прилегающие земли необходимо применять систему гидротехнических сооружений и лесных полос. Если межовражные участки (2-5 га) примыка­ют к более крупным, необходимы меры по выполаживанию oврагов с целью их объединения. При этом пастбищная нагрузка скота на организованных загонах должна быть несколько снижена. Межовражные участки в 5-10 га целесообразнее ис­пользовать как пастбища, предварительно проведя защиту земель от водной эрозии и выполаживание оврагов.

Коренная мелиорация позволит разрозненные, изолирован­ные массивы овражно-балочных земель превратить в опти­мальные по размерам гуртовые (отарные). Слаборасчлененные (межовражные участки в 10 га) овражно-балочные земли следует улучшать в первую очередь. Накоплен обширный материал, позволяющий значительно повысить продуктивность пастбищ при коренном и поверхностном их улучшении.

Использование овражно-балочных земель должно быть тес­но связано с организацией и устройством их территории. Не­обходимо сделать так, чтобы пастьба не была одной из при­чин развития эрозии. Для этого надо предусмотреть огораживание бровок оврагов, скотопрогонов, загонов очередного стравливания. Плотность поголовья скота должна быть увязана с реальной продуктивностью пастбищ. Использование их следует осуществлять в системе пастбищеоборота, который регламентирует выпас, сенокошение и предусматривает меры по улучшению пастбищ на каждом конкретном участке. Все это позволит повысить уровень экологической устойчивости овражно-балочных земель при одновременном pocте их про­дуктивности.

Овражно-балочные земли Центрального Черноземья долж­ны стать высокопродуктивными зелеными конвейерами в создании прочной кормовой базы для животноводства.

Литература

1 Заславский М.Н. Эрозиоведение. - М.: Высшая школа, 1983. - 320 с.

2. Заславский М.Н. Эрозиоведение. Основы противоэрозионного земледелия. – М.: Высшая школа, 1987. 376 с.

3. Иванов В.Д. Стокорегулирующая и почвозащитная функция растительности // Вестник с.-х. науки. 1983. № 7. С. l0l- 06.

4. Иванов В.Д. Обоснование границы динамического равновесия между эрозией почв и скоростью почвообразования на пахотных склонах ЦЧО // Почвоведение. 1964. № 1. С. 85-91.

5. Иванов В.Д. Элементарные формы продольных профилей склонов и относительная интенсивность поверхностного смыва // География и природные ресурсы. 1984. № 2. С. 141-147.

6. Иванов В.Д. Прогнозирование водной эрозии // Почвоведение, 1985. № 12. С. 87-97.

7. Иванов В.Д. Теоретическое и экспериментальное обоснование показателей противоэрозионной стойкости и эродируемости почв // Почвоведение. 1985. № 2. С. 114-121.

8. Иванов В.Д., Косцов Г.В. Оценка устойчивости почв к водной эрозии на основе их физических и химических свойств // Доклады ВАСХНИЛ. 1983. № ½. С. 5-6.

9. Инструкция по определению расчетных гидрологических характеристик при проектировании противоэрозионных мероприятий на Европейской территории СССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 62 с.

10. Кузник И.А Агролесомелиоративные мероприятия, весенний сток и эрозия почв. - Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 220 с.

11. Лопырев М.И. Проблемы рациональной организации территории и их решение в условиях водной эрозии почв // Автореф. докт. дисс. М., 1982. 39 с.

12. Методические указания по определению категорий и картированию эрозионноопасных земель. Воронеж. ВСХИ, 1986. 27 с.

13. Сурмач Г.П. Опыт расчета смыва почв для построения комплекса противоэрозионных мероприятий // Почвоведениe. 1979. № 4. С. 92-104.

14. Фролов В.Я. Исследование условий формирования стока наносов с малых водосборов ЦЧО // Автореф. канд. дисс. - Воронеж, 1964. - 24 с.

15. Швебс Г.И. Теоретические основы эрозиоведения. - Киев-Одесса: Наукова думка, 1982. - 187 с.

16. Шикула Н К. Почвозащитная система земледелия: Справ. кн. – Х.: Прапор, 1987. - 200 с.