Земельные мелиорации

Противоэрозионные мелиорации

Эрозия в широком смысле слова – процесс разрушения почв и подстилающих их пород водой, ветром, антропогенным воздействием и другими факторами и вынос продуктов разрушения.

По характеру протекания и интенсивности воздействия на земную поверхность эрозию принято делить на геологическую (нормальную) и современную (ускоренную). Современная эрозия – это процесс разрушения почв и подстилающих их пород, протекание которых ускорено современной освоенностью территории.

Эродированость земель является показателем степени мелиоративной неустроенности территории, так как во многом определяет продуктивность, структуру и возможности рационального использования с/х угодий.

Противоэрозионные мелиорации включают в себя предупреждение или восстановление последствий эрозии («разъедание»). Эрозия может быть физической (размывание и истирание)и химической (растворение). Разрушение может происходит как водным та к и воздушным потоком (водная и ветровая эрозия соответственно) обычно проявляется при уклоне поверхности более 0,5º.

Один из важнейших показателей развития эрозии почв – эрозионный потенциал дождевых осадков (ЭПО). Для его расчета используют такие характеристики: слой осадков, интенсивность осадков за 30-минутный интервал, энергия осадков. Смыв является функцией произведения энергии на интенсивность осадков.

Помимо ЭПО рассчитывают эрозионный потенциал рельефа (ЭПР) – комплекс свойств способствующих возникновению стока, его концентрации и стеканию воды. Смыв W есть функция уклона и длины склона:

W = α_р Iⁿ L^p , ( )

где α_р – влияние прочих факторов на смыв;

n – параметр влияния уклона (1-2.0 снижается по мере сомкнутости растительности до 0,7-1,0);

p - параметр влияния длины склона, изменяется от 0,35 до 0,6 .

Большую роль играет форма склона – на выпуклых наибольшая смытость, на прямых равномерная по склону.

Виды водной эрозии:

- площадная эрозия, при которой происходит равномерный смыв слоя почвы мощностью в несколько мм;

- линейная:

- ручейковая – разрушение почвы и создание промоин, вымоин, выбоин глубиной до нескольких десятков сантиметров;

- овражная эрозия – разрушение не только почвы, но и грунтов концентрированным потоком на глубину до нескольких и даже десятком метров.

Если не препятствовать развитию плоскостной эрозии, она переходит в ручейковую с глубиной до 20-30 см, в дальнейшем переходит в линейную или овражную (размыв не только почвы, но и подстилающей породы).

В месте размыва на склоне, который подвергается эрозии, происходит:

- уменьшение плодородия почвы;

- с поверхности почвы смываются ядохимикаты и биогенные вещества удобрений;

- территории на которых формируются овраги, выведенные из севооборота. Разделяют пашню, что затрудняет обработку посевов.

За пределы территорий, где развивается эрозия выносятся продукты эрозии, заиливаются водотоки, поймы и гидротехнические сооружения, загрязняются поверхностные и подземные воды. Вторичным последствием заиления русел рек является засоление пойм малых рек в южных районах.

Факторы эрозии

Выделяют четыре группы взаимодействующих факторов: 1) почва; 2) рельеф; 3) климат; 4) растительность.

Предварительная увлажненность почвы, предельно полевая влагоемкость (ППВ), водостойкость, удельная масса, засоленность – это характеристики, которые определяют влияние почвенного фактора на эрозию.

Факторы связанные с рельефом более значимые:

- крутизна склона (чем больше, тем выше эрозия);

- длина склона (чем больше длина, тем выше эрозия);

- форма склона (выпуклая, вогнутая);

- пересеченность рельефа;

- преобладание склонов южной экспозиции.

Климатический фактор в первую очередь определяется осадками:

- интенсивность осадков;

- неравномерность выпадения;

- испарение (чем выше тем меньше вероятность эрозии).

Роль растительности определяется

- армирующим значением (- укрепляют почву корневой системой и лесной подстилкой),

- увеличением коэффициента шероховатости поверхности,

- увеличением водопроницаемости и влагоудерживающей способности почвы;

- задержание осадков кроной и снижают энергию воздействия;

- снегозадержание;

Эрозия зависит в основном от удара капель о поверхность, поэтому зависит от наличия растительного покрова, степени смытости с/х культуры (больше на пропашных культурах, меньше на многолетних травах).

Противоэрозионные мероприятия

Противоэрозионные мероприятия – это комплекс организационных, агрономических, лесомелиоративных и инженерных мероприятий, которых осуществляются на склоне или в овраге.

По назначению делятся на профилактические, общие и специальные. Первые включают в себя запрещение или ограничение рубки леса, регулирование выпаса скота, сохранение лесополос и луга. Система общих мероприятий (с направленностью для земледелия) – обработка почв и посев поперек склона, углубление пахотного слоя, противоэрозионное размещение с/х культур, внесение минеральных и органических удобрений, структурирование почв, снегозадержание и некоторые другие.

В систему специальных противоэрозионных мероприятий входят устройство гидротехнических сооружений для регулирования стока укрепления оврагов, склонов, создание противоэрозионных лесополос, облесение и залужение эродированных земель, применение специальных методов водозадержиающей обработки посева и посадки с/х культур.

Наиболее целесообразными с экономической и экологической точек зрения являются организационные мероприятия.

- Специализация с/х должна выбираться на основе анализа условий. Если рельеф характеризуется большой крутизной склонов, то специализация должна быть животноводство с выращиванием однолетних и многолетних трав на склонах, которые обеспечат устойчивость почвы и кормовую базу для развития животноводства.

- границы хозяйств должны учитывать развитие процессов эрозии (их лучше проводить в пределах одного хозяйства;

- почвозащитные севообороты (преобладают одно-и многолетние травы);

- размещение дорог местного значения (по водоразделам или поперек склона); размещение карт полей (большей стороной поперек склона);

- контролировать выпас скота на эрозионных территориях;

Размешение населенных пунктов, дорог, отдельных угодий;

- рациональное соотношение с/х угодий и лесных массивов;

- правильное расположение угодий по элементам рельефа.

Агротехнические мероприятия:

- приемы обработки почвы (контурная (по горизонталям) или поперечная вспашка; на тяжелых почвах безотвальная вспашка; объединение нескольких операций в один проход техники; ;

- виды посевов и специальных севооборотов (сгущенные посевы колосовых и совместные посевы озимых и яровых культур; полосное земледелие с чередованием полос культур пропашных и зерновых с буферными полосами многолетних трав);

- регулирование поверхностного стока на склонах ( щелевание кротование, обвалование паров, мульчирование растительными остатками (отходами деревообрабатывающей пром. и полимеров));

- удобрение почвы минеральными и органическими удобрениями (увеличение плодородия почвы).

В результате проведения этих мероприятий достигается содержание в них гумуса

Инженерные мероприятия (дорогие и неэкологические):

- террасирование склонов (для борьбы в основном с овражной эрозией) (размеры ступеней зависят от типа почв крутизны склона);

- укрепление вершины оврага (сооружением перепадов, быстротоков, консолей или подпорных стенок);

- укрепление дна оврага (запруда или разные покрытия);

- укрепление склонов оврага (выполаживание, облицовка бетоном, высаживание растительности).

Фитомелиорация:

- использование древесной, кустарниковой и травянистой растительности;

- лесомелиорация – расположение вдоль дорог и осушительной сети

Ветровая эрозия почвы (противодефляционная мелиорация)

Ветровая эрозия наряду с водной является неблагоприятным фактором для развития с/х. Особо широко имеет место на целинных землях (при ровном рельефе и больших длинах разгона ветра). Необходимо сделать все возможное для усложнения формирования вихрей (созданием искусственных преград, изменением характеристики поверхности почвенного покрова, способом обработки полей). Определяют дефляцию местную (под действием ветра) и «повседневную» (пылевые бури). Местная разрушает почвы, губит посевы (особенно с наветренных склонов). Для «повседневной» важна шероховатость от растительности для высокого травостоя n =0 (больше всего дефляции подвержен пар (даже пашня имеет большую шероховатость. Д. лучше всего развита на песках, супесях, пересушенных торфяниках, в лесостепной, степной и полупустынной областях. Пыльные бури возникают при скор. Ветра большей 15 м/с (обычно в мае).

Факторы:

- Природные (климатические, геоморфологические, почвенные, растительность);

- хозяйственной деятельности (уничтожение или сокращение растительности, распашка территории, снижение уровня грунтовых вод, преобразование речных систем, строительство дорог).

Наиболее часто используются:

- защитная роль стерни;

- обработка почвы перпендикулярно преобладающим ветрам.

- расположение водозащитных лесополосполос под небольшим градусов к преобладающим ветрам.

Следствие дефляции:

- проходит в теплые и холодные периоды;

- обеднение почвы;

- ее иссушение;

- заиление прудов, озер , водохранилищ.

В лесостепной и степной зонах Украины около 3 млн га занимают земли овражно-балочным рельефом. Площадь эродированных земель по Украине ежегодно увеличивается на 70-80 тыс. га, среднегодовой смыв почвы с пахотных земель в целом в Украине составляет 15 т/га. В последние годы характер проявления эрозионных процессов испытал существенные изменения в соответствие со значительной техногенной нагрузкой. Установлена активизация этих процессов при орошении, добыче полезных ископаемых, разных видах строительства, прокладке подземных коммуникаций и т. п. Скорость линейного прироста техногенных оврагов меньше всего при распашке (1-3 м/год) (дальше пастбища(1-5), пром и жил строительство(2-4), добыча, транспортные и др коммуникации (3-8), селетебные территории (5-10), орошение) и наконец, сброс промышленных стоков на склоны 10-50 м/год.

Противооползневые мелиорации

Оползни – скользящее движение горных пород вдоль склона под действием силы тяжести при участии подземного стока и ударного действия волн.

Факторы, определяющие оползни:

- геоморфология склона (высота, крутизна и форма склона);

- геологическое строение, в том числе состав горных пород, условия залегания слоев, их целостность и твердость;

- гидрогеологические условия (мощность водонасыщенного слоя, уровень грунтовых вод);

- изменение массы надоползневого уступа (увлажненность, застройка тепрритории) особенно неустойчивые лессовые породы;

- устойчивость склона (его подрезка за счет строительства, вибрация, взрывные работы, землетрясения);

- наличие пляжа, расположенного между склоном и морем является благоприятным (уменьшает развитие оползня);

- водная эрозия склона.

Противооползневые мероприятия:

- планировочные работы (выполаживание, террасирование, срезание уступа, нагрузка подножия склона);

- регулирование поверхностного стока путем организации горизонтального и вертикального дренажа (по склону лотки и каналы) нагорных канав с последующим сбросом стока в море;

- фитомелиорация;

- регулирование использования территории (запрет застройки, взрывных работ,

- строительство берегоукрепляющих гидротезнических сооружений (волноломы, пирсы, буны, траверсы, пляжи, «подводные рифы», подпорные стенки и ступенчатые железобетонные сооружения)

КУЛЬТУРТЕХНИЧЕСКИЕ МЕЛИОРАЦИИ

Основными разновидностями культуртехнической неустроенности территории является: мелкая контурность угодий, завалуненность и каменистость почвы, закустаренность и закочкаренность, пестрота почвенного покрова.

Контурность угодий – площадь цельных массивов с/х угодий.( затрудняет проведение мелиораций, снижает производительность с/х техники, задерживаются сроки проведения работ) Определяется свойствами ландшафта. При малых фермерских хозяйствах не является недостатком.

Важно, чтобы проводимые мероприятия не явились стимулом для развития эрозии и дефляции, не вызвали уменьшения мощности перегнойного горизонта почв и не приводили к обеднению их гумусом и элементами питания растений.

Культуртехнические мелиорации включают планировочные и землеочистные мелиорации.

Способы очистки земель от древесно-кустарниковой растительности и технологические схемы их освоения зависят от характера, видового состава, однородности и размеров растительности, а также от уровня плодородия.

Участки, покрытые кустарником и редколесьем без крупных пней, валунов и кочек, относятся к средней сложности , проводятся путем: срезки растительности, сгребание срезанной растительности в валы, подкорчевка уничтожение древесины, планирование поверхности за год.

Участки , покрытые крупной древесной растительностью пнями и кустарником относится к трудноосваиваемым. Освоение может происходить на протяжении нескольких лет. Если имеется только кустарник – несложно осваиваемый, проводится прямая запашка.

В последнее время широкое внедрение в практику получает химико-механический способ уничтожения растительности. Он включает выполнение следующих операций: обработку кустарника арборицидами, ломку и подкорчевку сухостоя, сгребание и уничтожение древесной растительности, первичную обработку почвы и очистку от мелких остатков. В качестве арборицидов используются препараты из группы ядохимикатов: бутиновый эфир2,4-Д и аминные и натриевые соли 2,4-Д. Действие их заключается в том, что , попадая в растения, они нарушают процесс обмена вещетв и приводят растения к гибели

Выравнивание или планирование – это придание поверхности участка запроектированной формы.

При этом осуществляется срезание небольших повышений, бугорков, а также засыпание (подсыпание) понижений.

Обычно выделяют следующие типы выравниваний: 1) под топографическую поверхность, 2) под наклонную поверхность и 3) под горизонтальную поверхность.

1. осуществляется при достаточно сложном рельефе. При этом планируемая поверхность максимально приближается к существующему рельефу. Подсыпание и выравнивание проводится только на микронеровностях.

2. Работы по планированию по наклонную поверхность обычно осуществляются, если уклон не превышает 0,002. Объем выравнивания и дальность перевозки почвы не должен увеличиваться более чем на 10 % в сравнении с планированием под топографическую поверхность. И, наконец, выравнивание под горизонтальную площадь проводится при осуществлении планировочных работ под застройку или при создании рисовых чеков. В этом случае срезание не должно превышать 5-30 см.

При проведении вышеуказанных работ выравнивание осуществляется без сохранения почвенного слоя. При этом слой почвы срезают с повышенных мест общим слоем и перемещают снятый грунт в места понижений. Другой способ предусматривает сохранение почвенного слоя. При этом на первом этапе проводятся работы по выравниванию, на втором возвращается почвенный слой.

При проведении планировочных работ используется лазерная система автоматического контроля уровня. Источник лазерного луча размещается в центре площадки, которая выравнивается, а техника (бульдозеры, скреперы и.т.п.) оборудована устройствами для принятия луча.

Эти работы значительно удешевляют проведение всех последующих: строительство, орошение, осушение.

После проведения планировочных работ могут проводиться мероприятия по первичной обработке почвы (особенно целинных земель): вспашка почвы на глубину 20-30 см, боронование тяжелыми дисковыми боронами, известкование, гипсование.