CC BY
60
*УДК - 631.459:551.3
ОБОСНОВАНИЕ ФИТОМЕЛИОРАТИВНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ ЭРОЗИОННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СКЛОНОВЫХ ЗЕМЕЛЬ
М.В. Долганова
В статье дано обоснование фитомелиоративных мероприятий при оптимизации эрозионной устойчивости склоновых земель на основе теории эрозионной устойчивости рельефа Г.В. Бастракова.
Результаты исследований могут быть использованы при оценке и прогнозе эрозионной устойчивости склоновых земель; проектировании фитомелиоративных противоэрозионных мероприятий на серых лесных и дерново-подзолистых почвах. Ключевые слова: эрозия почв, сопротивление почв размыву, эрозионная устойчивость, фитомелиорация, почвозащитная эффективность, смыв почв.
Вопросы оценки эрозионной устойчивости склонов представляют особый интерес для отраслей хозяйства, связанных с эксплуатацией земельных ресурсов. Важное значение данная проблема, как известно, имеет в сельском хозяйстве. От успешного ее решения зависят эффективность земледелия, продуктивность сельскохозяйственных угодий, а также решение продовольственной проблемы и экологическое состояние ландшафтных систем в целом [2, с. 3; 7, с.
9].
Серьезной экологической и экономической проблемой в Брянской области является эрозия почв, особенно на пахотных угодьях. Это обусловлено низким сопротивлением пахотных почв размыву, которое в 3 - 5 раз ниже, чем у черноземов. Около 35 % пахотных земель расположены на склонах крутизной более 1 градуса.
В таблице 1 приведены расчетные данные эрозионной устойчивости (отношение сопротивления размыву к расчетной силе поверхностного стока от ливневых дождей и снеготаяния) и среднегодового смыва почв в зависимости от крутизны поверхности. Расчет выполнен по средневзвешенным значениям сопротивления размыву 22 ньютона, среднегодового слоя поверхностного стока 100 мм и полного горизонтального расчленения 0,9 км/км2.
Таблица 1
Эрозионная устойчивость и среднегодовой смыв почвы в условиях чистого пара, в зависимости от крутизны поверхности (по методике Г.В. Бастракова, 1993)_______________
Крутизна поверхности, град. Эрозионная устойчивость Смыв почвы, т/га
1 0,47 0,6
2 0,19 2,7
3 0,12 6,5
4 0,07 16,7
5 0,05 28,3
6 0,04 41,7
7 0,03 68,2
Уже при крутизне 1,5 градуса эрозионная устойчивость пашни становится ниже критической величины (0,3), а среднегодовой смыв почвы составляет около 1,5 т/га. При более низкой устойчивости почвообразовательный процесс не в состоянии компенсировать эрозионные потери, и происходит деградация почвенного покрова. В среднем многолетнем разрезе со всей площади пашни области выносится 3 - 5 млн. т ценнейших компонентов гумусового горизонта почв. В некоторых хозяйствах области эрозии подвержено до 70 % пахотных угодий [4, с. 27].
Одной из сложных задач в осуществлении противоэрозионной защиты земель является надежное эколого-экономическое обоснование проектов внутрихозяйственного землеустройства и отдельных почвозащитных мероприятий на расчетной основе.
Возможность такого обоснования на базе полуэмпирической теории эрозионной устойчивости рельефа, разработанной Г.В. Бастраковым на основе теории размерностей, физического моделирования и природных аналогов может быть максимально реализована при наличии массовых региональных количественных данных о сопротивлении почв размыву, почвоупрочняющей способности, почвозащитной эффективности культурной и естественной травянистой растительности и другой исходной информации.
Исследовательский опыт показывает, что наибольший почвозащитный, гидрологический, экологический и экономический эффект достигается при применении на склоновых землях комплекса фитомелиоративных мероприятий, способствующих вовлечению в хозяйственный оборот многих
культур.
Задача обоснования почвозащитных мероприятий состоит в том, чтобы в периоды наиболее интенсивного поверхностного стока от ливней и снеготаяния эрозионная устойчивость склонов (Рх) в пределах любой категории не была ниже допустимого предела (Рд) [2, с. 120].
Достаточная эрозионная устойчивость может быть обеспечена путем подбора культур, которые позволяют значительно уменьшить слой активного стока, повысить аккумулирующую способность и шероховатость поверхности склонов, увеличить водопроницаемость почв и т.д. При этом повышается влажность почв, уменьшается или совсем прекращается смыв питательных веществ и гумусового слоя, что в свою очередь способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур, уменьшает заиление водоемов, т.е. благоприятно сказывается на экологической обстановке региона.
Сравнительный анализ сельскохозяйственных культур и естественной травянистой растительности по влиянию на эрозионную устойчивость склоновых земель подтверждает большее почвоупрочняющее, почвозащитное свойство последних, увеличивающих данный показатель в 50 - 60 раз. Культурная растительность, характеризующаяся более низкими показателями сопротивления размыву, почвозащитной и почвоупрочняющей способностью, соответственно увеличивают эрозионную устойчивость склоновых земель в 2 (пропашные) - 5 (озимые) и только многолетние травы в 10 - 20 раз [5, с. 131; 6, с.195].
Бастраковым Г.В. (1994) путем сопоставления интенсивности эрозии и степени эродированности почв выделены категории склоновых земель по значению эрозионной устойчивости [2, с. 104]. Для каждой категории земель необходим подбор культур с учетом их почвоупрочняющей способности и почвозащитной эффективности.
В пределах земель I категории величина Рхн > 0,30, что является самым нижним пределом, при котором почвообразовательный процесс еще может компенсировать действие смыва, можно включать в севооборот культуры, характеризующиеся невысокой почвозащитной эффективностью (К): пропашные низкостебельные (К=1,2) и высокостебельные культуры (К= 2,5). Эрозионная устойчивость под этими культурами повышается (в среднем) в 1, 2 - 2,5 раза и составляет (Рхк) = 0,50 - 0,85, что не ниже допустимого значения Рд, составляющего 0,33 - 0,66.
На землях II категории с эрозионной устойчивостью в условиях чистого пара (Рхн) = 0,30 - 0,10 и Рд = 0,36 - 0,45 (подвержены слабой эрозии), сохранение почвенного покрова обеспечивают зерновые озимые и яровые, бобовые: яровая пшеница, рожь, овес, гречиха, суданская трава, кормовые бобы. Коэффициент противоэрозионной почвозащитной способности данных культур 3,5 - 4,5. Эрозионная устойчивость под зерновыми культурами (Рхк) = 0,45 - 0,60, бобовыми = 0,40.
Озимые зерновые, поликультуры (с подсевами многолетних трав), многолетние травы рекомендуются для земель III категории, подверженных средней эрозии (Рхн = 0,05 - 0,10; Рд = 0,40 -
0,50). Они увеличивают эрозионную устойчивость земель в 5 (озимые зерновые) - 10 (многолетние травы) раз. Коэффициент почвозащитной эффективности озимых зерновых составляет 4,5 - 5,5, многолетних трав (козлятник восточный, клевер луговой, костер бардовый и д.р.) - 10 - 40. Эрозионная устойчивость под культурами (Рхк) = 0,40 (озимые зерновые) - 0,85 (овес с подсевом клевера).
Земли IV - V категорий, имеющие эрозионную устойчивость Рхн = 0,03 - 0,05, подверженные сильной и очень сильной эрозии, требуют сплошного залужения многолетними травами (клевер, козлятник восточный, костер бардовый) (К = 10 - 40). В этом случае эрозионная устойчивость земель будет значительно выше допустимых значений (Рхк = 1,60 - 1, 92; Рд = 0,60 - 0,80).
Полученная расчетная эрозионная устойчивость по всем категориям склонов превышает допустимую, что свидетельствует о правильности намеченных фитомелиоративных протвоэрозионных мероприятий.
Величина среднегодового смыва почвы (А), являющаяся функцией эрозионной устойчивости [2, с. 105; 3, с. 24], дает наглядное представление о степени (интенсивности) деградации почвенного покрова в условиях различной эрозионной устойчивости склоновых земель.
Исследования показали, что сельскохозяйственные культуры и естественная травянистая растительность по-разному предохраняют почву от смыва. С увеличением крутизны и длины склона в процессе стока происходит нарастание расходов воды и увеличение скорости потоков, что способствует уменьшению эрозионной устойчивости и увеличению среднегодового смыва почвы. Обратный процесс наблюдается по мере увеличения густоты стояния растений.
Среднегодовой смыв почвы в условиях чистого пара составляет при средней крутизне 3° и длине линии стока 200 м - 10 т/га. При указанных морфометрических условиях среднегодовой смыв почвы под сельскохозяйственными культурами в среднем составляет: 0,10 т/га под посевами клевера; 0,40 т/га -озимые зерновые; 2,30 т/га - овес; 5,45 т/га - картофель. Среднегодовой смыв почвы под естественной травянистой растительностью - от 0,003 до 0,04 т/га. Если смыв почвы на паровом поле принять за
диницу, то на участках с пропашными культурами (картофель, свекла) он в среднем составляет 0, горохом - 0,45, овсом - 0,30, озимой пшеницей и рожью - 0,20, однолетними травами - 0,10 многолетними травами - 0,05, а под естественной травянистой растительностью - 0,001.
Таким образом, сама природа подсказывает нам путь решения проблемы почвозащитного землеустройства и земледелия. Экологическая и экономическая обоснованность очевидна. Важным фактором, выступающим в пользу такого решения, является также то, что структура и технология фитомелиоративной оптимизации агроландшафтов поддается расчетному обоснованию на основе теории эрозионной устойчивости рельефа. Одновременно с обеспечением сохранения почвенного покрова рассматриваемый подход решает проблему кормопроизводства на пахотных землях, позволяет в значительной степени стабилизировать агро- и естественные ландшафты, и на этой основе обеспечить высокую продуктивность агроценозов [1, с. 6].
In article the substantiation of phytosoil-reclamation measures by the optimization of erosive steadiness of hillslope grounds on the basis of the theory of erosive stability of a relief of G.V. Bastrakova. Results of researches can be used at an estimation and the forecast of erosive stability of hillslope grounds; designing of phytosoil-reclamation antierosion measures on gray wood and dernovo-podsolic soils.
The key words: erosion of soils, resistance of soils to washout, erosive stability, phytoland improvement, soil-protective efficiency, washout of soils.
Список литературы
1. Артюхов А.И., Бастраков Г.В., Долганова М.В. Важный биотический фактор при
конструировании агроландшафтов // Земледелие. 2003. №2. С.6 - 7.
2. Бастраков Г.В. Эрозионная устойчивость рельефа и противоэрозионная защита земель. Брянск: Изд-во БГПУ, 1993. 260 с.
3. Бастраков Г. В. Экспресс-обоснование создания эрозионно-устойчивых агроландшафтов. Брянск: Изд-во БГУ, 2005. 36 с.
4. Бастраков Г. В., Долганова М.В. К решению задач устойчивости склонов и откосов //
Двадцать третье пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных,
русловых и устьевых процессов (г. Калуга, 8-10 октября 2008 г.): Доклады и краткие сообщения. Калуга: КГПУ им. К.Э. Циолковского, 2008. С. 27 - 30.
5. Долганова М.В. Почвозащитная противоэрозионная способность культурной и естественной
травянистой растительности: дис. канд. биолог. наук / Долганова Марина Владимировна. Брянск, 2005. 230 с.
6. Долганова М.В. Оценка почвозащитной противоэрозионной эффективности естественной травянистой растительности при оптимизации эрозионной устойчивости склоновых земель// Проблемы и перспективы применения количественных методов в естествознании: Международная научнопрактическая конференция, 27-29 октября 2008 г. Орел, 2008. С. 195 - 198.
7. Литвин Л.Ф. География эрозии почв сельскохозяйственных земель России. М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. 225 с.
Об авторе
Долганова М.В. - кандидат биологических наук, доцент Брянского государственного университета имени ак. И.Г.Петровского, [email protected]
