Условия и факторы, вызывающие водную эрозию

Водная эрозия –процесс ее разрушения под ударами капель дождя и под действием поверхностного стока воды.

Условия, при которых возникает водная эрозия:

1) зона избыточного и достаточного увлажнения, интенсивные весенние талые воды, летние ливневые осадки;

2) почвы с низкой водопроницаемостью, особенно в нижних горизонтах;

3) рельеф холмисто-увалистый, или склоны более 2^о , крутизна и длина склона, их форма.

Факторы, вызывающие водную эрозию:

1) нерациональная обработка почвы, особенно мелкая обработка на одинаковую глубину в течение длительного времени, особенно плотных почв;

2) поливные воды на орошаемых землях, при неправильной системе орошения;

3) нерегулируемый выпас скота на средне- и сильносмытых почвах (8-10^о);

4) вовлечение в сельскохозяйственное использование земель на склонах более 18-20^о.

Для оценки эрозионной опасности предложен ряд уравнений, учитывающие интенсивность осадков, крутизну и длину склонов, почвенные условия и агротехнические средства, разрабатываются математические модели.

Диагностика почв по степени эродированности осуществляется по уровню потери гумуса или отчуждения верхнего гумусового горизонта в соответствии с методиками, разработанными для различных типов и подтипов почв.

Например, мощные и среднемощные черноземы относят к слабосмытым – утеряно 1/3 горизонта А, среднесмытые – 1/4 горизонта А, сильносмытые – полностью смыт горизонт А и частично горизонт В.

В комплекс мероприятий по борьбе с водной эрозией входят организационные, агротехнические, лесомелиоративные, гидротехнические и другие мероприятия.

Структуру посевных площадей, систему обработки почвы, применение удобрений, систему машин и орудий, улучшение лугов и пастбищ, орошение необходимо разрабатывать с позиции защиты почв от водной эрозии.Противоэрозионная организация территории включает распределение сельскохозяйственных угодий по характеру рельефа, экспозициям склонов с учетом почвенных условий, влияния возделывания сельскохозяйственных культур, леса и других причин на развитие водной эрозии.

При организации территории в первую очередь следует учитывать степень смытости и рельеф. На выровненных площадях с несмытыми и слабосмытыми почвами нужно размещать полевые севообороты, Длинные стороны полей должны располагаться поперек направления склона. На землях крутизной более 5° и с сильносмытыми почвами следует вводить почвозащитные севообороты. Длинные стороны полей нарезают вдоль горизонталей, такие поля имеют неправильную форму, но обеспечивают проведение контурной обработки почвы, полосное размещение сельскохозяйственных культур.

Основные культуры — зерновые, многолетние бобовые и бобово-злаковые смеси, наиболее успешно произрастающие в местных условиях. В севооборотах требуется правильно располагать дороги, скотоперегонные пути, защитные лесные полосы, чтобы они способствовали прекращению процессов водной эрозии. Такое разделение эродированных территорий, или почвенно-эрозионный план хозяйства, является основанием для проведения на них различных агротехнических мер борьбы с водной эрозией.

При водной эрозии устойчивость агроландшафта в первую очередь обеспечивает мульчирование поверхности почвы растительными остатками. Главные противоэрозионные требования: регулирование стока талых вод, создание водоустойчивой поверхности и предотвращение смыва почвы.

Агротехнические приемы борьбы с водной эрозией. В зависимости от качества почвы и рельефа все земли по пахотнопригодности и опасности проявления на них эрозии подразделяют на следующие категории:

1) земли среднего и хорошего качества, расположенные на склонах до 2°;

2) пахотнопригодные земли слабосмытые среднего качества, залегающие на склонах от 2 до 5°;

3) земли с участками средне- и сильносмытых почв на склонах от 5 до 10°;

4) земли, расположенные на склонах более 10° и имеющие сильносмытые почвы.

Из указанных четырех категорий территория с уклоном 10° и более непригодна для возделывания полевых культур. Эти земли могут быть включены в кормовые сенокосно-пастбищные севообороты. На них необходимо проводить нормированный выпас, поверхностное улучшение травостоя и залужение. На склонах круче 18—22°, непригодных под пастбища, землю следует использовать для лесоразведения.

В полевые севообороты в первую очередь целесообразно включать равнинные земли и склоны до 2° (первой категории).

К агротехническим мерам борьбы с водной эрозией на указанных землях относят все приемы возделывания полевых культур, повышающие поглощение воды почвой. Это прежде всего вспашка, глубокая вспашка, пред­посевная обработка почвы, посев сельскохозяйственных культур, междурядная обработка пропашных культур, обработка чистого пара, проводимые только поперек склона.

Многочисленными производственными опытами и данными научно исследовательских учреждений установлена особо важная роль зяблевой вспашки почвы в накоплении, сохранении и правильном использовании влаги: при такой обработке, проведенной поперек склона, каждый гребень и борозда пашни регулируют сток талых вод и тем самым способствуют уменьшению водной эрозии.

Вспашка создает большое количество некапиллярных промежутков и более крупных капиллярных пор, в которых в период замерзания не образуется лед, и почва способна впитывать талые воды еще до оттаивания. Только за счет поперечной вспашки количество воды увеличивается до 150 т/га в метровом слое почвы, а прибавка урожая зерна с 1 га составляет 2 ц. Глубокая обработка способствует большему накоплению влаги в пахотном и подпахотном слое, водопроницаемость почвы увеличивается прямо пропорционально глубине вспашки. Так, при глубине вспашки на 30—32 см водопроницаемость увеличивается в 4 раза, на 20—22 см — в 2 раза по сравнению с мелкой обработкой (на 10—12 см). Глубокая обработка увеличивает запас влаги в почве на 20—30 мм за счет талых вод, обеспечивает снижение смыва почвы и повышение урожая зерновых культур на 2—3 ц/га. При небольшом перегнойном слое вспашку необходимо проводить на полную глубину пахотного слоя плугами с почвоуглубителями, установленными на глубину 28—30 см, или осуществлять безотвальное рыхление, в том числе стойками конструкции СибИМЭ.

На второй категории пахотно-пригодной земли среднего качества, расположеннойна склонах от 2 до 5°, кроме указанных приемов применяют плоскорезную обработку, гребнистую, ячеистую вспашку, лункование зяби, комбинированную, ступенчатую вспашку. Предпосевную культивацию, рядовой посев сельскохозяйственных культур проводят поперек склонов, а еще лучше по горизонталям. Применение плоскорезной обработки почвы в 3—5 раз уменьшает смыв почвы, повышает запасы продуктивной влаги на 30—40 мм.

В полевых севооборотах на указанной категории земель пропашные культуры и чистые пары следует размещать на территории с уклоном не более 3°. Поля, где крутизна склона превышает 3—5°, должны отводиться под культуры сплошного сева.

На односторонних склонах крутизной до 5° из специальных противоэрозионных приемов, кроме указанных ранее, хорошие результаты дает гребнистая вспашка. Выполняют ее обычным плугом с одним удлиненным до 40—50 см отвалом, во время вспашки удлиненный отвал отбрасывает пласт на предыдущий и образует гребень (вал) высотой 12—16 см (поэтому данный прием называют еще обвалованием). При вспашке четырехкорпусным плугом валики образуются через 140 см, пятикорпусным — через 175 см. Образующиеся валики создают значительную емкость для воды, и запас продуктивной влаги в метровом слое в сравнении с обычной поперечной вспашкой увеличивается на 25—26 мм, а урожай зерновых — на 1,8—3,5 ц/га.

На разносторонних сложных склонах производят ячеистую вспашку специальным агрегатом, включающим плуг, несущий один увеличенный отвал, расположенный на заднем корпусе, и специальную машину-перемычкоделатель ПМ-2. При вспашке одновременно создается сеть замкнутых валиками «микролиманов», которая сокращает в 3 раза сток, накапливает дополнительно 25—45 мм воды, что обусловливает повышение урожая зерна на 2—4 ц/га.

Разновидность ячеистой вспашки — перекрестное бороздование вспаханной зяби. На сложных склонах хорошие результаты дает лункование зяби, которое осуществляют одновременно с пахотой или по вспаханной зяби. Применяют специальные лункообразователи ЛОД-10, при вспашке к плугу прикрепляют секцию лункообразователя. Лунки имеют длину 130 см, ширину 50 см и глубину 20 см, емкость лунок — 250—300 м³ на 1 га пашни. Все это позволяет сократить сток талых вод на 50—60%, уменьшить смыв почвы почти на 40—90% (к обычной зяби) и получить прибавки зерна 2,4—2,8 ц/га.

Комбинированную вспашку применяют на односторонних склонах. Сущность ее заключается в том, что со второго и третьего корпусов плуга снимают отвалы, первый и четвертый работают с отвалами. На всех корпу­сах на глубину 16 см устанавливают предплужники. При работе такого плуга получается чередование отвальной и безотвальной вспашки, рыхлая почва чередуется с более плотной, отвальные корпуса с предплужниками образуют вал высотой 16—18 см и шириной 15—20 см. Предплужники заделывают корневые, пожнивные остатки и удобрения на глубину 12—14 см.

Ступенчатую вспашку применяют для борьбы со стоком воды по плужной подошве. Для этого часть корпусов плуга (как правило, через один) устанавливают на большую глубину (на 12—15 см) и при вспашке производят поперечное полосное рыхление плужной подошвы в виде ступенек. Осеннее щелевание почв делают на глубину 40, 50, 60 см с шириной щели до 5 см и межщелевым расстоянием 6, 8, 10 м. Эффективна глубокая безотвальная обработка.

На склонах от 5 до 10° с участками средне- и сильносмытых почв применяют почвозащитные севообороты, в которых возделывают зерновые, однолетние и многолетние травы сплошного сева. Наиболее продуктивны четырехпольные севообороты с 50% многолетних бобовых трав и 50% зерновых культур. Чередование культур следующее: первое — второе поля — бобовые многолетние травы; третье поле — яровые зерновые; четвертое поле— яровые с подсевом бобовых многолетних трав.

Перспективным севооборотом для этих почв является почвозащитный севооборот с полосами многолетних трав: первое поле — многолетние травы; второе поле — пшеница; третье поле — травы; четвертое поле — горох; пятое поле — травы; шестое поле — озимая рожь; седьмое поле — травы; восьмое поле — ячмень.

В Хакасии следует применять почвозащитные севообороты с полосным размещением сельскохозяйственных культур. Располагают их поперек склонов, ширина защищаемых полос может быть 40—50 м (чем круче склон, тем меньше ширина полос). На землях, подверженных только водной эрозии, в севооборотах целесообразно применять плоскорезную обработку, ячеистую, ступенчатую вспашку, лункование зяби, щелевание.

Щелевание почвы в посевах однолетних культур и многолетних трав осуществляют различными щелевателями на глубину 40-50 см поперек склона на расстоянии 70—100 см друг от друга, что способствует увеличению запасов влаги на 350-500 м^:3/га и повышению урожайности зерновых культур на 12-20%. Щелевание дает хорошие результаты на лугах и пастбищах.

На склоновых землях Восточной Сибири одновременно проявляется ветровая и водная эрозия. На полях с односторонними склонами, когда направления действия ветра и склонов совпадают, основным приемом борьбу со стоком талых, дождевых вод и ветровой эрозией является поперечная плоскорезная обработка на различную глубину. Безотвальное рыхление на глубину 25-27 см поперек склона крутизной от 2 до 5° на слабо и среднеэродированных, на глубину 15,18,22 см на сильноэродированных смытых почвах за счет сохранения стерни на поверхности, увеличения влагоемкости позволяет почти полностью прекратить эрозионные процессы. Прибавка урожая яровой пшеницы по плоскорезной обработке в среднем составляет 1,6 ц/га. Указанную осеннюю основную обработку плоскорезами осуществляют в почвозащитных севооборотах под повторные посевы зерновых культур, под зерновые после пропашных и по обороту пласта многолетних трав. На склоновых ветроударных землях повышенной крутизны более 5° в почвозащитных севооборотах с однолетними культурами сплошного сева и многолетних трав эффективно полосное размещение культур. Ширина полос при посеве данных культур поперек склона зависит от его крутизны и силы ветров. Полосы создают узкорядным или рядовым посевом однолетних культур и многолетних трав. На склоне крутизной 7—9° посевы люцерны надежно защищают почву от вымывания и выдувания. На посевах многолетних трав по склоновым землям высокую эффективность показывает щелевание. Щелевание осенью перед замерзанием почвы на глубину 45— 50 см с расстоянием между щелями 1—2 м полностью задерживает талые воды. Полосы располагают по горизонталям, ширина полос однолетних и многолетних культур зависит от крутизны склонов. Для склонов до 7° создают буферные полосы шириной 4— 6 м с расстоянием между ними 30—40 м, на склонах 8—10° и 10—12° —соответственно 8—10 и 20—30 м.

На полях со сложными склонами, где имеет место комплексная (совместная) эрозия при разнонаправленности эрозионных процессов, применяют следующие приемы почвозащитной технологии возделывания культур в специальных севооборотах. В севооборотах на таких землях возделывают только однолетние культуры сплошного способа посева и многолетние травы. Поля делят на части по направлению крутизны стока с учетом действия направления ветра и для каждой из них определяют систему обработки. На склоновых землях данного типа применяют по контуру или поперек плоскорезную обработку на глубину 15, 18, 22, 25 см в зависимости от мощности пахотного слоя в сочетании с лункованием. Лункование на глубину 8—10, 10—15, 15—20 см лункообразователем ЛОД-10, или приспособлением ПЛДГ-10 к гидрофицированному лущильнику ЛДК.-10, или другими орудиями способствует увеличению продуктивных запасов влаги в почве, несмотря на увеличение испаряющей поверхности поля. Для защиты паровых полей на склонах до 5° эффективен ранний пар с позднелетним разреженным посевом рапса, когда рапс высевают и конце июня стерневой сеялкой поперек склона нормой 1— 2 кг/га с целью защиты почвы от эрозии и влагонакопления. Хорошие результаты дают мульчирование парового поля соломой в условиях Хакасии, применение кулис, летних посевов овса в междурядья пропашных культур, озимой ржи по стерневым предшественникам.

Вопрос о защите почвы при совместном (комплексном) воздействии на нее эрозии изучен недостаточно и требует быстрого конкретного зонального решения.

Предпосевная и послепосевная обработка почвы на землях, подверженных эрозии. На фоне основной плоскорезной обработки ранневесеннее боронование с целью сохранения влаги в почве проводят при условии, когда она увлажнена до состояния капиллярного передвижения. Выполняется оно игольчатой бороной БИГ-3 с одновременным или самостоятельным прикатыванием кольчатыми катками. Ранневесеннюю обработку рыхлых почв легкого гранулометрического состава осуществляют прикатыванием кольчатыми катками, а на сухих легкоперевеваемых почвах ее исключают, сев выполняют без предпосевной подготовки почвы.

На уплотненных, влажных, засоренных почвах средне- и тяжелосуглинистого состава перед посевом нужна предпосевная культивация на глубину заделки семян культуры. Посев зерновых культур при небольшом количестве стерни осуществляется сеялкой-культиватором СЗС-2,1. Предпосевную культивацию и посев производят поперек склона или по контуру. На достаточно рыхлых и чистых почвах необходим прямой посев в стерню без предварительной предпосевной культивации сеялками-культиваторами СЗС-2,1 (СЗС-2,1 М), которые за один проход выполняют культивацию, внесение удобрений, посев и прикатывание. На сильно засоренных полях для борьбы с малолетними сорняками применяют БИГ-3 при активном положении рабочих органов, культиваторы-плоскорезы КПШ-15, КПШ-9 и другие. На таких полях целесообразны две предпосевные культивации. При засорении корневищными и корнеотпрысковыми сорняками используют культиваторы КПЭ-3,8. Применение комбинированных сеялок СЗС-2,1 и СЗП-3,6 исключает необходимость послепосевного прикатывания, поскольку этот прием выполняется одновременно с посевом. При использовании других марок зерновых сеялок послепосевное прикатывание служит самостоятельным приемом.

При возделывании кукурузы и других пропашных культур в послепосевной период применяют боронование и междурядные обработки. На полях одновременного проявления ветровой и водной эрозии в целях предупреждения смыва и размыва почв летними ливневыми дождями проводят щелевание междурядий на глубину 18—20 см. Бороздование (окучниками) и щелевание (щелерезами) выполняется одновременно с междурядной обработкой культиваторами. По данным Красноярского НИИСХ, эрозионная устойчивость поля, выходящего из-под кукурузы, резко возрастает, если, как уже указывалось, под последнюю междурядную обработку культуры производить посев овса в междурядья нормой 2,0—2,5 млн. всхожих зерен на 1 га. Эффективно бороздование этих культур поперек склона или по контуру поделкой борозд с помощью приспособления ППБ-0,6 во время междурядных обработок.

На склоновых землях Восточной Сибири часто проявляется совместное действие ветровой и водной, или комплексной, эрозии. На ветроударных склонах крутизной 1—2° при выборе системы обработки пара необходимо учитывать опасность смыва почвы в период ливневых дождей, весной — во время интенсивного снеготаяния и схода талых вод. Технология обработки чистого пара на таких землях предусматривает прежде всего применение технологии стерневого чистого раннего пара. При условии, что направление господствующих ветров совпадает с уклоном рельефа поля, она состоит в следующем. В начале июня пары обрабатывают в зависимости от видового состава сорняков на глубину 8—10 см культиваторами КПШ-9, КПШ-5, КПЭ-3,8, КПШ-15 поперек или по контурам склона. Если поля засорены малолетними сорняками, применять можно бороны БИГ-3, БИГ-ЗА, при засорении корневищными сорняками — только культиваторы КПЭ-3,8 с глубиной обработки не менее 10—12 см. Вторую обработку проводят по мере отрастания сорных растений культиваторами на глубину 10—12 см, при засорении корневищными сорняками — на глубину 16—18 см. В конце июня — начале июля для улучшения водопроницаемости почвы выполняют глубокое рыхление на глубину 25—27, 27-30 см культиваторами КПГ-2-150, КПГ-2,2, КПП-2,2. В полосных севооборотах, на кулисных парах при сильном засорении допускается отвальная вспашка на 20—22 см. Последующие обработки также проводят на глубину 8- 10 см поперек или по контурам склона в зависимости от прорастания сорных растений.

На склонах крутизной от 2 до 5° пары начинают обрабатывать в первой половине мая поперек склона или по контурам плоскорезами КПШ-15, КПШ-9, КПП-2,2 КПГ-22 на глубину 8—10, 10—12 см, а при наличии только однолетних сорняков — бороной БИГ-3, БИГ-ЗА. Если поля засорены корневищными сорняками, то обработку производят культиватором КПЭ-3,8 на глубину 16— 18 см. По мере отрастания сорных растений делают вторую обработку указанными орудиями на глубину, которая определяется преобладающими биологическими группами сорняков.

В начале выпадения летних осадков проводят глубокую обработку па глубину 25—27 см культиваторами КПГ – 2 – 150, КПГ-2,2, если не позволяет пахотный горизонт (на смытых почвах) — на глубину 20—22 см, 15—17 см культиваторами КПП-2,2, КПГ-2,2, КПШ-15, КПШ-9. В последующем по мере появления сорняков выполняют культивации поперек или по контурам склона на глубину 8-10 см.

На разносторонних сложных склонах различной крутизны особая сложность и трудность обработки возникает при появлении разнонаправленности эрозионных процессов на паровых полях, когда их уклон не совпадает с направлением движения ветра. На таких склонах, продуваемых поперек ветрами различной силы, применяют посев кулисных растений с обязательной плоскорезной обработкой почвы. Плоскорезную обработку проводят поперек или по контуру склона, посев кулисных растений – поперек направления ветра, т. е. вдоль по уклону. На сильно засоренных полях используют отвальный ранний пар с посевом кулис перпендикулярно направлению действия ветров. Такой кулисный пар предупреждает ветровую эрозию, но во время таяния накопленного здесь снега (до 60 - 80 мм) сток воды вызывает струйчатые размывы почвы (водную эрозию), несмотря на обработку почвы поперек или по контуру склона. Для устранения водной эрозии эффективен ранний пар с позднелетним разреженным посевом рапса. Суть технологии такого пара заключается в том, что в паровом поле высевают рапс в конце июля стерневой сеялкой поперек склона нормой 1—2 кг/га. Растения рапса оставляют на поле для выполнения противоэрозионной и снегонакопительной задачи. Пар с посевом рапса, надежно защищая почву от ветровой и водной эрозии, обеспечивает урожайность яровой пшеницы на уровне других технологий.

На ветроударных и заветренных склонах, когда направление ветровой и водной эрозии ориентировано поперек горизонталей, следует применять пары с полосами из однолетних культур. При этом паровое поле до посева овса и после уборки зеленки обрабатывают поперек уклона или по контуру. Это направление обработок и посева сохраняется весной следующего года при возделывании любой культуры по пару в соответствии с севооборотом. Отметим, что кроме указанных агротехнических мероприятий следует дополнительно использовать специальные приемы — осеннее щелевание, глубокое плоскорезное рыхление, кротование, регулирование снеготаяния. При размещении полей в полосах, нарезанных вдоль склона, проводят летнее и предзимнее лункование, щелевание, а также регулирование снеготаяния ранней весной.