CC BY
18УДК 504.064.36:631.459:631.445.4:631.445.4 (470.61)
Е. В. Полуэктов (ФГБОУ ВПО «НГМА»)
Г. Т. Балакай (ФГБНУ «РосНИИПМ»)
Ю. А. Таран (ФГБОУ ВПО «НГМА»)
ДИНАМИКА ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ПО ДАННЫМ
ДИСТАНЦИОННОГО И НАЗЕМНОГО МОНИТОРИНГА НА ЧЕРНОЗЕМАХ ОБЫКНОВЕННЫХ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
В статье дан анализ динамики развития эрозионных процессов на склоновых землях черноземов обыкновенных Ростовской области. С этой целью были проанализированы материалы аэро- и космосъемки разных лет - 1945, 1976, 1989 и 2012 гг., дополненные материалами полевых исследований 2008-2010 гг. В результате анализа материалов аэро- и космоснимков установлено, что в 1945 г. территория района исследований была разбита на поля, при полном отсутствии полезащитных и овражнобалочных насаждений. В это время склоны сильно эродированы. К 1976 г. по границам полей созданы основные полезащитные и прибалочные лесные полосы, дополненные к 1989 г. вспомогательными. Это вызвало приостановку роста эрозии уже к 1976 г., а с 1989 г. наблюдается выравнивание территории. Оценка динамики развития эрозионных процессов на указанной территории под защитой лесных насаждений и без них под воздействием стока талых вод и ливневых осадков показала, что поверхностный сток слабой интенсивности (16 мм) в 2008 году на полях с защитными лесными полосами в сочетании с контурно-полосным глубоким рыхлением был полностью поглощен. На полях без лесных полос на склонах 1,5-1,8° отмечался плоскостный смыв слабой интенсивности (3,2 т/га), а на склонах 3-4° он переходил в струйчатый размыв. Глубина промоин составляла 5-9 см, а ширина 35-61 см. Общее количество смытой почвы - 17,9 т/га. Выпадение ливневых дождей в 2008 г. при отсутствии почвозащитных мероприятий на чистом паре привело к потере около 6 тонн почвы с гектара на склоне крутизной 1,5-1,8° и почти 30 тонн на склонах в 3,5-4°. Значительно меньше был смыв на посевах подсолнечника в 2010 г., который составил у подножия склона -9,7 т/га. Таким образом, применяемая система почвозащитных мероприятий, представленная контурно-полосным размещением сельскохозяйственных культур и агрофонов, в сочетании с системой стокорегулирующих лесных полос обеспечивает надежную защиту почв от эрозии, вызываемой как стоком талых вод, так и ливневыми осадками.
Ключевые слова: эрозия почв, лесные полосы, сток талых вод, ливневые осадки, пашня, подсолнечник.
Ye. V. Poluektov (FSBEE HPE “NSMA”)
G. T. Balakay (FSBSE “RSRILIP”)
Yu. A. Taran (FSBEE HPE “NSMA”)
DYNAMICS OF EROSION PROCESSES ACCORDING
TO REMOTE AND GROUND MONITORING ON ORDINARY CHERNOZEM OF THE ROSTOV REGION
The paper analyzes the dynamics of erosion in sloping lands of ordinary chernozems of the Rostov region. For this purpose, the materials of aerial and satellite imagery from different years (1945, 1976, 1989 and 2012) were analyzed and amended by the field studies of
2008-2010.The analysis of the material of aerial and satellite images revealed that in 1945 the territory of the study area was divided into fields in the absence of shelterbelts. At that time slopes were strongly eroded. By 1976, on the borders of fields the major shelterbelts and the near-gully shelterbelts were created which were supplemented by the auxiliary one by 1989. This has stopped the erosion by the 1976, and since 1989, there has been noted the territory leveling. The assessment of the dynamics of erosion at that territory under the protection of shelterbelts and without them under influences of melt water runoff and rainfall showed that the runoff of low intensity (16 mm) in 2008 in the fields with shelterbelts in conjunction with contour-strip subsoiling was completely absorbed. In the fields without shelterbelts on the slopes of 1.5-1.8 degrees the plane washout of low intensity (3.2 t/ha) was defined, and on the slopes of 3-4 degrees it turned to rill erosion. Scour depth was 5-9 cm, width - 35-61 cm, total eroded soil - 17.9 t/ha. Heavy rains in 2008 in the absence of soil conservation measures on a fallow land led to a loss of approximately 6 tones of soil per hectare on a slope of 1.5-1.8 degrees and nearly 30 tones on the slopes of 3.5-4 degrees. Washout on the fields of sunflowers in 2010 was 9.7 t/ha, that was less then at the fallow land. Thus, the soil conservation measures system consisting of contour-strip placement of crops in combination with the shelterbelts provides reliable protection from soil erosion caused by a melt water runoff and rainfall.
Keywords: soil erosion, forest belts, melt water runoff, storm rainfall, arable land, sunflower.
Интенсивность проявления эрозионных процессов на Дону развивалась с увеличением площади распаханной территории. С целью оценки интенсивности развития эрозионных процессов на черноземах обыкновенных Приазовской наклонной равнины были проанализированы материалы аэро-и космосъемки, проводимые в 1945, 1976, 1989 и 2012 гг. (рисунки 1, 2) и материалы полевых исследований 2008-2010 гг.
Изучаемая территория представлена балкой Бирючьей со склоновыми приводораздельными и водосборными площадями, используемыми под пашню до уреза балки. Склоны балки представлены естественными пастбищами. Согласно внутрихозяйственному землеустройству на рассматриваемой территории располагаются два поля полевого севооборота (№ 8 и № 9).
В результате проведенного анализа материалов аэросъемок 1945 и 1976 гг. установлено, что в 1945 г. организация территории заключалась в ее разбивке на поля при отсутствии полезащитных лесных полос и овражно-балочных насаждений, прибалочные участки склонов были изрезаны ложбинами в сильной степени, крутизна склонов оврагов в отрожинах и по дну балки была выражена очень четко (рисунок 1).
Сравнивая результаты аэросъемки 1945 и последующих лет (рисунки 1, 2), можно говорить о радикальных изменениях организации территории. В 1976 году наблюдалось наличие полезащитных и прибалочных лесных полос, посаженых по границам полей, количество которых в 1989 году увеличилось.
Рисунок 1 - Аэросъемка опытных участков 1945 и 1976 гг.
Рисунок 2 - Аэросъемка района исследований 1989 г. и
космоснимок 2012 г.
Рост крупных отрожин балки приостановлен уже к 1976 году и в последующие годы остался практически без изменений. Наблюдается постепенное развитие ложбин на склоновых землях, сполаживание откосов балки. В устье ложбин образовались заросли терновника.
В период 2008-2010 гг. нами оценивалось развитие эрозионных процессов на указанных полях под защитой лесных насаждений и без них. Было отмечено, что в 2008 году имел место сток талых вод, а в 2008 и 2010 годах в летний период - сток ливневых вод.
В 2008 году глубина промерзания почвы на ложбинно-балочном типе агроландшафта (поле № 8) без лесных полос составила 43-45 см, что связано с незначительной мощностью снежного покрова - 11-12 см. На ложбинно-балочном водосборе с системой лесных полос (поле № 9) глубина промерзания почвы была на 6-7 см меньше, что связано с равномерным перераспределением и задержанием части переносимого ветром снега.
Поверхностный сток слабой интенсивности сформировался в конце января после выпадения 16 мм жидких осадков. Запасы воды в снеге на этот период составляли на поле без системы почвозащитных мероприятий 40-43 мм, на поле с лесными полосами - 57-64 мм.
Особенности снегоотложения и снеготаяния на поле с лесными полосами предопределили специфику таяния снега. Сначала снег интенсивно таял в центре межполосного пространства, значительно позже - в шлейфовой зоне лесных полос. Это определило условия прохождения стока талых вод и проявление смыва - аккумуляции почв в разных зонах межполосного пространства (таблица 1). При расчетах учитывались показатели крутизны и экспозиции склона, длина линии стока, эродированность, податливость смыву.
Так, на склоне крутизной до 2° в поглощении поверхностного стока участвовали не только лесные полосы, но и контурно-полосное размещение отвальной зяби, чередующейся с зябью, обработанной чизелем ПЧ-4,5. Элементы поверхностного стока если и возникали, то они поглощались
стерневым фоном при безотвальной обработке, где величина водопроницаемости почвы была в 1,7-1,9 раза выше, чем при отвальной вспашке. Таблица 1 - Смыв почвы талыми водами на зяби в системе
стокорегулирующих лесных полос и без них, 2008 год
Угодья Крутизна склона, ° Смыв почвы, т/га
Участок без лесных полос 1,5-1,8 3,2
3,5-4 17,9
Участок с лесными полосами 1,5-1,8 0
3,5-4 2,9
Иная картина наблюдалась на участках с отвальной вспашкой почвы. Здесь, несмотря на меньшие запасы воды в снеге (на 15-22 мм), интенсивность эрозионных процессов нарастала от верхней части склона к его подножию. Если на склонах 1,5-1,8° имел место плоскостный смыв слабой интенсивности (3,2 т/га), то в нижней части склона он переходил в струйчатый размыв. Глубина промоин составляла 5-9 см, а ширина - 35-61 см. Общее количество смытой почвы - 17,9 т/га.
В последующие годы смыва почвы в период снеготаяния не наблюдалось.
По-иному проявлялись эрозионные процессы в летний период при выпадении ливневых дождей. Атмосферные осадки суммой 29,5 мм и интенсивностью 1,45 мм/мин, прошедшие в июле 2008 года, и суммой 34,0 мм и интенсивностью 1,00 мм/мин, выпавшие в июле 2010 года, привели к смыву почвы, объемы которого приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Смыв почвы ливневыми водами на чистом пару и подсолнечнике
Угодья Крутизна склона, ° Смыв почвы, т/га
Чистый пар, 2008 год
Участок без лесных полос 1,5-1,8 5,8
3,5-4 29,7
Участок с лесными полосами 1,5-1,8 1,9
3,5-4 9,7
Подсолнечник, 2010 год
Участок без лесных полос 1,5-1,8 1,9
3,5-4 9,7
Участок с лесными полосами 1,5-1,8 0
3,5-4 2,1
В 2008 году оба поля находились под чистым паром. На опытном участке полосы чистого пара чередовались с посевами ярового ячменя. В 2010 году на обоих участках возделывался подсолнечник, на опытном поле полосы посевов подсолнечника чередовались с озимой пшеницей.
Отсутствие каких-либо почвозащитных мероприятий при сплошном размещении чистого пара привело к потере 5,8 т/га почвы на склонах крутизной 1,5-1,8° и 29,7 т/га - на склонах крутизной 3,5-4°. Вся эта почва транзитом проходила по овражно-балочной сети и оседала в пруду, расположенном ниже поля.
На участке с полосным размещением культур за 10 дней до выпадения ливня яровой ячмень был убран, а поле обработано дисковыми лущильниками на глубину 10-12 см. Количество стерни и пожнивных остатков, учтенное методом рамок, составило 2,42 т/га. Наличие стерни на поле способствовало практически полному поглощению дождя. Небольшой объем смываемой почвы с полос чистого пара (0,9-3,4 т/га) оседал на за-дискованной полосе из-под ярового ячменя. Лесные полосы в задержании смытой почвы и поверхностного стока не участвовали. Это еще раз подтвердило выводы Е. В. Полуэктова [1, 2, 3, 4] о том, что сток от ливневых дождей интенсивностью до 1,5 мм/мин нейтрализуется агротехническими приемами, к числу которых относится контурно-полосное размещение сельскохозяйственных культур и агрофонов.
Намного меньше был смыв на посевах подсолнечника в 2010 году. При сплошном его размещении у подножия склона смыв почвы составил 9,7 т/га, что в 4,6 раза больше, чем при контурно-полосном размещении его с посевами озимой пшеницы. В последнем случае вся смываемая почва кольматировалась озимой пшеницей.
Таким образом, применяемая система почвозащитных мероприятий, представленная контурно-полосным размещением сельскохозяйственных культур и агрофонов, в сочетании с системой стокорегулирующих лесных
полос обеспечила надежную защиту почв от эрозии, вызываемой как стоком талых вод, так и ливневыми осадками. В целом, если проанализировать интенсивность эрозионных процессов за весь период наблюдений, то ежегодный смыв на поле без применения почвозащитных мероприятий составляет 8-10 т/га. Это означает, что через 50 лет площади сильноэроди-рованных почв увеличатся до 12 % (было 4 %), среднеэродированных -до 53 % (было 40 %), а площади слабоэродированных почв уменьшается до 35 %.
Список использованных источников
1 Полуэктов, Е. В. Борьба с эрозией и дефляцией при их совместном проявлении // Земледелие. - 1989. - № 6. - С. 28-31.
2 Полуэктов, Е. В. Почвенно-земельные ресурсы Ростовской области: учеб. пособие / Е. В. Полуэктов, Е. М. Цвылев. - Новочеркасск, 1999. -201 с.
3 Полуэктов, Е. В. Рациональное использование эродированных земель / Е. В. Полуэктов. А. С. Чешев. - Ростов н/Д, 1990. - 127 с.
4 Полуэктов, Е. В. Противоэрозионные мелиорации земель / Е. В. Полуэктов. - Новочеркасск: Лик, 2011. - 250 с.
Полуэктов Евгений Валерьянович - доктор сельскохозяйственных наук, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» (ФГБОУ ВПО «НГМА»), профессор.
Контактный телефон: 8(8635)279630.
E-mail: [email protected]
Poluektov Yevgeniy Valeryanovich - Doctor of Agricultural Sciences, Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education “Novocherkassk State Meliorative Academy” (FSBEE HPE “NSMA”), Professor.
Contact telephone number: 8(8635)279630.
E-mail: [email protected]
Балакай Георгий Трифонович - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научноисследовательский институт проблем мелиорации» ФГБНУ «РосНИИПМ», заместитель директора.
Контактный телефон: 8-863-26-82-55.
E-mail: [email protected]
Balakay Georgiy Trifonovich - Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Federal State Budget Scientific-Research Establishment “Russian Scientific-Research Institute for Land Improvement Problems” (FSBSE “RSRILIP”), Deputy Director.
Contact telephone number: 8-863-26-82-55.
E-mail: [email protected]
Таран Юлия Александровна - Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» (ФГБОУ ВПО «НГМА»), аспирант.
Контактный телефон: 8(8635)222170.
E-mail: [email protected]
Taran Yuliya Aleksandrovna - Postgraduate Student, Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education “Novocherkassk State Meliorative Academy” (FSBEE HPE “NSMA”).
Contact telephone number: 8(8635)222170.
E-mail: [email protected]
