Противоэрозийные мероприятия

Кротование

Под естественной древесной или травянистой растительностью в почве формируется сеть пустот от сгнивших корней и ходов землероев, обеспечивающих беспрепятственное просачивание талых и ливневых вод в глубину почвы. Сведение леса и распашка земель приводит к постоянному засыпанию и заиливанию этих пустот, в результате чего водопроницаемость почвы резко понижается. Путем специальной обработки удается создать искусственную сеть пустот. В этом и заключается сущность кротования. При протаскивании дренера на глубине 35-40 см, а иногда и глубже, создаются кротовины, круглые ходы диаметром 6-8 см, залегающие на постоянной глубине (рис. 8).

Рис.8. Схема кротовального устройства

к плугу: / — стойка дренера; 2 — дренер; 3 — уширитель корпуса (кротовина); 4 —полевая доска

Кротование производится одновременно со вспашкой зяби, для чего на одном или двух корпусах плуга ставят кротователи. При вспашке с кротователем в подпахотном горизонте образуется вертикальная щель, через которую вода поступает в кротовину. Однако при весеннем снеготаянии одно кротование не всегда оказывается достаточно эффективным, так как кротовины находятся в мерзлом слое и оттаивают в последнюю очередь. В этом случае целесообразно проводить кротование одновременно с поделкой микролиманов. Весной, когда снег начинает оседать, открываются гребни земляных валиков, по ним оттаивание идет вглубь и достигает кротовины. Сочетание этих двух приемов задержания влаги в условиях Татарии привело к уменьшению поверхностного стока в два (на 330 м3/га), а смыва почвы — в три раза (Шаки-ров, 1969). Кротовины оказываются эффективным средством накопления влаги и в летний период во время дождей.

Снегозадержание и регулирование снеготаяния

Огромное влияние на интенсивность эрозии в период весеннего снеготаяния оказывает неравномерность накопления снега на склоне. Для удержания и равномерного распределения снега на склоне применяют различные приемы. Наиболее простым из них является использование кулис, представляющих собой один или несколько рядков высокостебельных растений (подсолнечника, кукурузы, горчицы, сорго и др.), оставляемых на зиму. Кулисные насаждения не относятся к разряду промежуточных, так как по технологии возделывания и воздействию на почву они не выполняют роли заместителей утраченных элементов плодосмена в севообороте. Единственное их назначение — защита почв и посевов и накопление влаги (за счет снега). Наилучшие результаты получают при устройстве двух-трехрядных кулис на расстоянии 10-12 м одна от другой.

Хорошие результаты дают также стерневые кулисы, которые представляют собой полосы стерни шириной 60 см, высотой 35-40 см на расстоянии 6 м друг от друга, остающиеся после уборки урожая зерновых культур с использованием специальной жатки (Каштанов, Заславский, 1984).

Одним из наиболее эффективных приемов снегозадержания является снегопахота, которую начинают при высоте снежного покрова 8-12 см и проводят 2-3 раза за зиму, преимущественно во время оттепелей. Используемый для этого снегопахвалкователь представляет собой прицепное орудие с двумя съемными лемехами с отвалами, работающими всвал, снабженное двумя лыжами, предназначенными для сохранения защитного слоя снега при работе на посевах озимых культур и многолетних трав. С помощью снегопаха формируют снежные валы с наклонными стенками высотой от 40 до 70 см, располагая их поперек господствующих ветров или перекрестно на расстоянии 5-10 м один от другого на нижних частях склонов южной и западной экспозиции и 15-20 м — на верхних частях этих склонов, а также на склонах северной и восточной экспозиции. Весьма эффективным приемом является также поделка разгребных полос в снежном покрове, осуществляемая с помощью бульдозера или снегопаха клиновидной формы (Каштанов, Заславский, 1984). Недостатком снегопахоты является то, что в ветреные зимы снежные валы разрушаются и снег уносится с полей. В этом случае большой эффект дает полосное уплотнение снега, особенно при проведении его в период оттепелей. Оно способствует накоплению дополнительного количества снега на уплотненных полосах, растягивает период снеготаяния и, следовательно, уменьшает его среднюю интенсивность. Кроме того, уплотненные снежные полосы уменьшают скорость стекания воды и задерживают смытую с проталин почву. В Московской области использование этого приема уменьшало скорость стекания талых вод в 2-4 раза и сокращало смыв почвы почти на 60% (Каштанов, Заславский, 1984). Для полосного уплотнения снега используют тяжелые водоналивные катки, заполняя их сухим песком или 35-40%-м раствором калийной соли. Ширина полос 3-4,5 м, расстояние между ними зависит от крутизны склона и мощности снежного покрова; обычно оно составляет 5-8 м.

Регулировать снеготаяние можно также путем полосного обнажения почвы или зачернения снега золой, торфом, почвой полосами шириной 2-3 м с расстоянием между ними 5-15 м. На зачерненных полосах проталины образуются быстрее, а снег сходит на несколько дней раньше, чем с незачерненных. При этом запасы влаги в почве увеличиваются на 10-15 мм, смыв почвы уменьшается в среднем на 2 т/га (Иванов, 1988), а урожайность зерновых повышается на 1-3 ц/га.

2. Агролесомелиоративные  противоэрозионные мероприятия

2.1. Общие представления

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 режима сельскохозяйственных угодий, повышении противоэрозионной (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.

На равнинных водораздельных пространствах практически во всех природных зонах существует опасность проявления ветровой эрозии почв. Поэтому основное назначение ленточных лесных насаждений на водораздельных пространствах полезащитных лесных полос — снижение скорости ветра и турбулентного обмена в приповерхностном слое атмосферы. Механизм действия, способы создания, принципы расчета систем полезащитных лесных полос, а также ассортимент и биологические особенности древесных пород рассмотрены в гл. 4 и 9. Полезащитные лесные полосы не только предотвращают ветровую эрозию почв, но и способствуют уменьшению вредного воздействия суховеев, а также накоплению и равномерному распределению снега на полях.

На приводораздельных склонах помимо опасности ветровой эрозии почв возникает опасность смыва и размыва почв. Поэтому лесные насаждения на склонах помимо почвозащитных должны выполнять и функции по перехвату поверхностного стока дождевых и талых вод и переводу его полностью или частично во внутрипочвенный сток. Чем больше опасность эрозии почв (т.е. чем длиннее и круче склон при прочих равных условиях), тем больше внимания следует уделять обеспечению возможности выполнения лесополосой своих стокорегулирующих функций. На практике это реализуется в том, что на склонах круче 2° ленточные лесные насаждения ориентируют в направлении, перпендикулярном линии стока, без учета направления ветра. Такие насаждения называют стокорегулирующими лесными полосами.

На землях, прилегающих к оврагам и балкам, существует повышенная опасность концентрации поверхностного стока и связанная с ней опасность роста оврагов. Поэтому лесные полосы 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 бровки оврага или его вершины, называются приовражными.

Днища оврагов и балок, на водосборах которых сток не зарегулирован, являются местом переноса и отложения почвы, смытой с полей на водосборах. Одним из эффективных способов задержания твердого стока в пределах балок, затухающих оврагов и их конусов выноса является насаждение деревьев и кустарников. Защитное лесное насаждение по дну и склонам оврагов, балок, ложбин, предназначенное для задержания наносов, называется кольматирующим лесным насаждением.

Помимо перечисленных существует множество видов лесных насаждений, различающихся по конструкции, составу пород, размерам, форме, способам выращивания и поддержания в «рабочем» состоянии

2.2. Стокорегулирующие  лесные насаждения

Механизм действия стокорегулирующих лесных насаждений

Основное назначение стокорегулирующих лесных насаждений — перехват поверхностного стока и перевод его во внутри-почвенный. Механизм действия стокорегулирующих лесных полос основан на повышенной (по сравнению с пашней) впитывающей способности почв в лесном насаждении. Водопроницаемость почв в лесу обычно выше, чем на пашне, так как плотность почв в лесу меньше, а пористость больше. Это связано с образованием пустот после отмирания корней, с деятельностью землероев. Кроме того, лесная подстилка предохраняет почву от замерзания и заиливания, а также сама задерживает часть стока. Чем больше возраст защитного лесонасаждения, тем ближе обстановка в нем к лесной, тем больше впитывающая способность почвы.

Водорегулирующая способность лесного насаждения зависит от множества факторов, главными из которых являются интенсивность впитывания воды почвой, продолжительность процесса впитывания, интенсивность поступления воды в лесополосу, площадь лесополосы. Эти факторы влияют непосредственно на процесс впитывания воды почвой. Множество других факторов влияет опосредованно, через воздействие на указанные факторы.

Интенсивность впитывания воды почвой уменьшается с течением времени даже при постоянных условиях впитывания (толщина слоя воды, ее температура и мутность). В стокорегулирующей полосе условия впитывания существенно изменяются с течением времени и во время ливней, и в процессе снеготаяния. Толщина слоя воды в лесополосе зависит от интенсивности дождя или снеготаяния, от продолжительности этих двух явлений и от условий поступления воды в лесополосу. Интенсивность снеготаяния, как и интенсивность дождя, весьма сильно меняющиеся величины. Продолжительность поступления воды также подвержена изменениям. Во время ливней она измеряется минутами и часами, а во время снеготаяния — сутками. Условия поступления стока в лесную полосу также различны. Широкой полосой сток поступает в лесную полосу крайне редко. Чаще всего сток концентрируется в соответствии с условиями рельефа, которые подчиняются определенным закономерностям. Так, на каждые 1000 м стокорегулирующей лесной полосы приходится от 10 до 46 мест концентрации стока в зависимости от расчлененности территории (Калиниченко, Ильинский, 1976) — чем больше расчлененность, тем больше мест концентрации стока. По этой причине чаще всего на поглощение стока «работает» не вся полоса, а лишь от 5 до 20% ее длины (Рожков, 1981). Концентрации стока при входе его в лесополосу способствует и валик, который образуется при отвальной пахоте на опушке лесополосы.

Итак, количество воды, которое может впитаться в почву в лесополосе, равно произведению интенсивности впитывания на время впитывания и на площадь лесополосы. Прогнозировать эту величину весьма сложно ввиду изменчивости факторов впитывания. В то же время она имеет важное значение для целей проектирования, так как является основой для выбора проектировщиками таких параметров системы стокорегулирующих лесных полос, как ширина полосы и расстояние между соседними лесополосами.

Результаты опытов (табл. 1) подтверждают наличие зависимости объема впитавшейся в почву воды в лесополосе от площади лесополосы: чем больше длина лесной части стоковой площадки (т.е. ширина лесополосы) и, следовательно, ее площадь (так как ширина стоковой площадки постоянна), тем больше объем впитавшейся талой воды. В то же время удельный объем впитавшейся в лесополосе воды, характеризующий «коэффициент полезного действия лесополосы», уменьшается с увеличением ширины лесополосы. Это объясняется особенностями динамики стока талых вод. В начале снеготаяния приток талой воды в лесополосу невелик, и вся она успевает впитаться в при-опушечной части, т.е. «работает» не вся площадь лесополосы, а лишь ее некоторая, приопушечная, часть. В удаленные от опушки участки лесополосы вода поступает только тогда, когда она не успевает впитываться в приопушечной части.

При устройстве стокорегулирующих полос из сельскохозяйственного использования изымается наиболее ценная часть земельного фонда — пахотные земли. 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, но эффективность лесополосы, т.е. объем воды, поглощаемой каждым квадратным метром поверхности почвы в лесополосе, увеличивается. Оптимальная полоса должна, следовательно, отвечать двум противоположным требованиям — с одной стороны, требованию максимальной эффективности, т.е. быть узкой, с другой стороны, требованию максимального объема поглощаемой воды, т.е. быть широкой. Оптимальная ширина, которая удовлетворяет этим двум противоречащим друг другу требованиям, лежит в пределах от 10 до 20 м (табл. 1).

Увеличение расстояния между соседними лесополосами приведет к увеличению объема стока, поступающего в лесополосу вследствие увеличения ее водосборной площади. Чтобы перехватить этот добавочный объем воды, необходимо увеличить водо-поглощающую способность лесополосы увеличением ее размеров или каким-либо другим способом.

Таблица 1

Влияние ширины лесополосы на сток талых вод (Рожков, 1981)