Принципы оптимизации эрозионноопасных агроландшафтов

Эрозия, разрушающая агроландшафт, возрастает в десятки и сотни раз в условиях неправильной хозяйственной деятельности. Это необратимый процесс, характеризующийся односторонним перемещением продуктов разрушения. При этом разрушенные почвы не могут быть восстановлены в их первоначальном состоянии.

Эрозионные процессы существенно изменяют физико-химические, водно-физические, агрохимические, минералогические свойства почв. В среднем урожайность сельскохозяйственных культур снижается: на слабосмытых почвах — на 10—20%, на средне- смытых — на 30—40%, на сильносмытых — на 50-60%, по сравнению с урожайностью на полнопрофильных почвах.

Эрозия — это одно из проявлений внешних потоков энергии, изменяющих горизонтальное и вертикальное строение агроландшафта и воздействия внутренних потоков энергии за время почвообразования.

Более ста лет назад В.В. Докучаев обосновал необходимость установления по зонам страны оптимального соотношения между пашней, лугом, лесом, водой. Он указал, что необходима выработка норм, определяющих относительные площади пашни, лугов, леса и вод; такие нормы должны быть соотнесены с местными климатическими, почвенно-грунтовыми условиями, а равно и с характером господствующей сельскохозяйственной культуры. Главные принципы оптимизации природопользования в лесостепных ландшафтах, разработанные В.В. Докучаевым, актуальны и в настоящее время. Они включают:

  • • выработку норм, определяющих относительные площади пашни, лугов, лесов и вод;
  • • регулирование стока рек для уменьшения их заиления, предотвращения паводков;
  • • регулирование оврагов и балок с целью прекращения дальнейшего размывания их дна и берегов, превращение их в луга;
  • • регулирование водного хозяйства в открытых системах, на водораздельных пространствах, обеспечивающее эффективное использование снеговых и дождевых вод на полях, задержание их в прудах и водохранилищах;
  • • использование полезащитных и мелиоративных лесонасаждений для защиты водоемов, закрепления оврагов, песчаных массивов, предотвращения водной и ветровой эрозии почв;
  • • использование подземных вод для обводнения и орошения;
  • • определение приемов обработки почвы, наиболее благоприятных для наилучшего использования влаги, и большее приспособление сортов культурных растений к местным как почвенным, так и климатическим условиям.

В широких масштабах в России «докучаевская концепция оптимизации агроландшафтов» в свое время не была реализована. Ландшафтоведение развивалось в рамках физической географии безотносительно к проблемам природопользования в сельскохозяйственном производстве. Лишь в последние годы эрозионная проблематика подтолкнула развитие прикладных аспектов ландшаф- товедения.

Ввиду стохастической природы водной эрозии основным методологическим подходом при количественном обосновании элементов системы земледелия в эрозионных ландшафтах является вероятностный, позволяющий проектировать агротехнические мероприятия, лесо- и гидротехническую мелиорацию с определенной степенью надежности, рассчитанной на худший случай совпадения факторов эрозии. К особенностям проектирования относится решение следующих вопросов [24]:

  • 1) оценка эрозионной опасности агроландшафтов по комплексу показателей;
  • 2) оптимизация водного режима эрозионноопасных агроландшафтов;
  • 3) расчет доз органо-минеральных удобрений для окультуривания эродированных почв и повышения их противоэрозионной стойкости;
  • 4) вероятностная оценка стокорегулирующей и противоэрози- онной эффективности агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических мероприятий;
  • 5) выбор оптимального комплекса противоэрозионных мероприятий;
  • 6) создание эрозионно устойчивых агро ландшафтов, в которых потери почв не превышают допустимые, а сток талых и ливневых вод находится в пределах допустимых значений.

В процессе проектирования системы земледелия выделяют аг- роландшафтные массивы земель, идентичных по степени смытости почв и интенсивности эрозии, на карте землепользования М 1 : 5000 с сечением горизонталей через 1 м для отдельных форм склонов: прямых, вогнутых, выпуклых, сложных (сочетание форм профилей).

Категории эрозионности.

I категория — пахотные земли интенсивного использования на приводораздельных участках, как правило, несмытые (с среднемноголетним смывом менее 3 т/га), где выращиваются все культуры, с максимальным насыщением пропашных, а обработка почвы и другие технологические операции проводятся прямолинейно поперек склона.

II категория — земли интенсивного использования с преобладанием слабосмытых почв, которые используются так же, как и земли первой категории, с потенциальным смывом 3,1—7 т/га (слабоэрозионные). Обработка почвы и посев производится вдоль горизонталей местности (по контуру).

III категория — земли умеренного использования с преобладанием среднесмытых почв с потенциальной интенсивностью эрозии 7,1-15 т/га (среднеэрозионные), где ограничивается количество пропашных культур (при полосном их размещении).

IVкатегория — земли ограниченного использования, где распространены в основном сильносмытые почвы со среднемноголетним смывом 15,1—25 т/га (сильноэрозионные), под зернотравяные севообороты.

Vкатегория — чрезвычайно эрозионно-опасные земли с потенциальным смывом более 25 т/га, используются под постоянное за- лужение.

Границы категорий земель по расчетным участкам соединяют между собой плавной линией с учетом рельефа местности, производят вычисления площадей земель по категориям. Картограмму категорий земель используют при организации типов и видов севооборотов.

Агроэкологическая оценка сельскохозяйственных культур должна включать требования, связанные с технологическими особенностями их возделывания и влиянием на окружающую среду. Растения по- разному реагируют на снижение почвенного плодородия в результате водно-эрозионных процессов. Наиболее устойчивы к снижению плодородия почв горох и озимая рожь. Поэтому сахарную свеклу, картофель, кукурузу, просо, яровую пшеницу, гречиху, подсолнечник, ячмень, озимую пшеницу лучше размещать на несмытых и слабосмытых почвах, т.е. на землях I и II категории.

По противоэрозионной эффективности все сельскохозяйственные культуры разделяют на три группы. К первой группе относят многолетние травы, ко второй — зерновые и однолетние травы, к третьей — пропашные и технические, кормовые и овощные, плодовые. Почвозащитная способность растений зависит от густоты посевов, фазы их развития, продуктивности.

Установление оптимального соотношения возделываемых культур (зерновых, пропашных, бобовых) и чистых паров является важным фактором борьбы с эрозией и управления плодородием почв. Ведущая роль в стабилизации плодородия почв принадлежит органическим удобрениям. Для полной компенсации потерь гумуса на минерализацию и со смытой почвой зачастую необходимы такие высокие дозы органических удобрений, внести которые в реальных условиях практически невозможно.

Корректировка структуры использования эродированной пашни сводится к расширению площадей посева и улучшению состава предшественников ведущих культур — озимой пшеницы и сахарной свеклы — за счет расширения посевов многолетних трав и зернобобовых, замене части площадей чистого пара сидеральным. Уплотнение севооборотов промежуточными культурами повышает их почвозащитную и почвоулучшающую роль. Усиление почвозащитной эффективности севооборотов при включении промежуточных культур, используемых на корм и зеленое удобрение, достигается благодаря удлинению периода, в течение которого почва находится под прикрытием растений, а также за счет улучшения физических свойств почвы вследствие дополнительного поступления в нее свежего органического вещества. В качестве озимых промежуточных культур целесообразно использовать озимую рожь и ее смесь с озимой викой, в качестве поукосных — рапс яровой, горчицу белую, редьку масличную, в качестве пожнивных — горох укосный, рапс яровой.

Оптимизация структуры посевных площадей возможна только на основе формирования дифференцированной системы различных видов севооборотов, размещаемых на пашне различной степени эро- дированности. Полевые севообороты располагаются на пашне интенсивного и умеренного использования. На землях интенсивного использования вводятся зернопаропропашные, зернопропашные, плодосменные, а на пашне умеренного использования преимущественно зернотравяные севообороты. На сильносмытых почвах, т.е. на пашне ограниченного использования, вводят травянозерновые севообороты.

Система обработки почвы в севооборотах также дифференцируется в зависимости от категорий ландшафта. В эрозионных ландшафтах с неустойчивым и недостаточным увлажнением (лесостепь, степь) система обработки на склонах должна обеспечивать максимальное впитывание в почву выпадающих осадков и предупреждать потери влаги на непродуктивное испарение, а в регионах с избыточным увлажнением (лесная зона) — способствовать безопасному отводу воды с пашни в овражно-балочную сеть. Приемы проти- воэрозионной обработки почвы на склонах условно делят на две группы: общие (вспашка, рыхление, культивация, боронование, междурядные обработки) и специальные (обвалование зяби, щеле- вание, мульчирование почвы). На пахотных землях I и II категорий, т.е. интенсивного использования, основной является отвальная разноглубинная обработка, дополняемая нулевыми, поверхностными и мелкими безотвальными обработками. На пашне III категории (умеренного использования) отвальную разноглубинную обработку необходимо заменять на комбинированную. На пахотных землях IV категории (ограниченного использования) предпочтительна безотвальная разноглубинная обработка.

Коэффициенты стокорегулирующей и противоэрозионной эффективности способов обработки почв расчетной вероятности превышения по природным зонам России приведены в работе В.П. Герасименко и М.В. Кумани [24]. Используя эти коэффициенты и коэффициенты эрозионной опасности культур, проектируют состав противоэрозионных агротехнических мероприятий, чтобы обеспечить оптимальное задержание стока талых и ливневых вод на пашне и перевод его в почву.

В борьбе с водной эрозией наряду с почвозащитными агротехнологиями важную роль играют лесомелиоративные и гидротехнические мероприятия. Современная научно обоснованная схема защитного лесоразведения предусматривает отведение под лесополосы в лесостепной зоне 2—2,5%, в степной зоне — 3—4% площади пашни. Защитное лесоразведение на эродированных землях включает полезащитные и водорегулирующие лесополосы. Полезащитные полосы проектируют на землях крутизной менее Г и размещают по границам землепользования и полей севооборотов и внутри их для улучшения микроклимата и регулирования снегоотложения. Водорегулирующие лесополосы проектируют на землях крутизной более Г. На склонах с прямым продольным и поперечным профилем лесополосы размещаются прямолинейно, а на вогнутых, выпуклых, сложных склонах лесополосы проектируются только в направлении горизонталей местности (по контуру).

Для повышения водорегулирующей эффективности лесополосы усиливают простейшей гидротехникой: обвалованием по нижней опушке, созданием прерывистой канавы в нижнем междурядье с валом на опушке, устройством водозадерживающих валов на ложбинах по нижней опушке лесополос.

Гидротехнические сооружения (валы-террасы, канавы с валами, водорегулирующие валы) проектируют на пашне только в том случае, когда избыточный сток 10%-й обеспеченности не удается снизить до допустимого уровня противоэрозионной агротехникой и лесомелиорацией.

При проектировании систем земледелия в эрозионных ландшафтах возникает сложная задача установления оптимального комплекса агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических мероприятий. Достижение этой цели возможно на основе анализа большого числа вариантов противоэрозионных комплексов. В этом случае склон разбивается на расчетные участки, длина которых должна соответствовать или быть кратной максимальной ширине захвата сельскохозяйственной техники при различных технологических операциях (обработке почвы, посеве, уборке). Оценка эрозионной опасности склона ведется для различных севооборотов (зернопаропропашного, зернотравяного, травянозернового) и применяемых в них противоэрозионных агротехнических приемов. Для каждой степени эродированности почв склона определяется допустимый сток и допустимый смыв. Данные по дефициту баланса гумуса, расчетный сток и смыв почвы, допустимый сток и допустимый смыв являются критериями для выбора оптимального комплекса противоэрозионных мероприятий. Сначала проектируются только противоэрозионные агротехнические комплексы (дифференцированные севообороты, способы обработки почвы, щелевание, мульчирование). Если значения стока и смыва не превышают допустимых величин, то это свидетельствует о достаточной защите почв склона агротехническими мероприятиями.

Когда противоэрозионная агротехника не решает проблему борьбы с эрозией, вводят данные по эффективности водорегулирующих лесополос с простейшей гидротехникой, а в случае неэффективности агролесомелиорации проектируются валы-террасы. Линейные рубежи следует размещать с того участка на склоне, на котором расчетный сток и смыв начинают превышать допустимый. В качестве следующего варианта повышения эффективности про- тивоэрозионной агротехники могут быть использованы дифференцированные севообороты. Примеры оптимизации противоэрози- онных комплексов приведены в «Рекомендациях по регулированию почвенно-гидрологических процессов на пахотных землях» [23] и в «Практикуме по агроэкологии» [24].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >