10.11. Среднее содержание биогенных веществ в удобрениях, %

Удобрения | Азот | Фосфор] Калий
Орп	шические	к
Навоз свежий:
КРС	0,45	0,23	0,50
свиней	0,45	0,19	0,60
КРС на торфяной	0,6	0,22	0,48
подстилке
Навоз смешанный	0,54	0,25	0,7
после 3...5 мес
хранения
Перегной	0,7...2	0,3...1,2	0,9
Навозная жижа	0,22	0,01	0,46
Торф верховой	0,9	0,1	0,01
Торф низинный	2,0	0,2	0,15
Птичий помет	1,5	1,5	0,9
Канализационные	0,01	0,002	0,004
сточные воды
Торфоминерально-	0,5	0,3	0,4
аммиачные удобрения
Мий	[еральные	к
Суперфосфат	—	18	,
Фосфоритная мука	—	19...30
Костная мука	—	15...30
Аммофос	11...12	42...44
Нитроаммофоска	16	16	16

Физическую массу удобрений вы­числяют по формуле

т

(4)

Ф_М/ = ZSjNp

¹ у=1

где Sj—площадь внесения у-го удобрения, га; Nj —норма внесения у-го удобрения, т/га.

Повышенные потери биогенов мо­гут наблюдаться при низких уровнях технологий использования удобрений (табл. 10.12).

10.12. Потерн удобрений в результате нарушений технологий их использования, %

Вид удобрений	ypoi	зеньтехнол	огий
	высокий	средний	| низкий
Органические Минеральные	5 2	10 4	20 6

Используя данные таблицы 10.12, можно определить долю потерь биоген­ных элементов и вычислить их суммар­ный вынос с участка в результате нару­шений технологии {W_nmi кг/год) по формуле

•2Ж

т

(5)

пот

J^vtcxflj,

где qj—доля потерь биогенных элементов в ре­зультате нарушений технологии внесения у-го

удобрения; .%_Сх/ — исхсщное^шщестаошеош!-ных биогенных удобрений у-го вида, кг/год,

Общая величина выноса §иогенов (Woe, кг/год) составит

(6)

пл

пот?

W_o6 = XW^ + lJV_T

а коэффициент потерь

^апот~ "об/ "исх- А7)

10.5. СНИЖЕНИЕ БИОГЕННОЙ

НАГРУЗКИ С ПОМОЩЬЮ

ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ

ИНЖЕНЕРНО-БИОЛОГИЧЕСКИХ

СИСТЕМ (ПИБС)

Биогенная нагрузка на различные водные объекты возрастает в результате эрозионно-аккумулятивных процессов на водосборах и последующего выноса биогенов из площадных и точечных ис­точников водами местного стока.

Для предупреждения эрозии почв, а также снижения и предотвращения пе­редвижения потоков биогенов на пло­щадях водосборов создают противоэро-зионные системы.

Противоэррзионная система пред­ставляет собой целостный комплекс со­ставляющих элементов в пределах дан­ного водосбора и включает специаль­ные приемы возделывания сельскохо­зяйственных культур и ресурсо­сберегающие технологии, естествен­ные и культурные ценозы травянистой и древесной растительности, лесомели­оративные мероприятия и противоэро-зионные гидротехнические сооруже­ния. Благодаря взаимосвязи и взаимо­действию указанных элементов друг с другом и с окружающей средой система приобретает свойства, способствующие

228

достижению устойчивости и продук­тивности агроландшафта, а также охра­не природы. Такие системы называют противоэрозионными инженерно-био­логическими системами водосборов (ПИБС).

Общее множество для каждой такой системы можно выразить следующим образом:

ПИБС = Ц,..., a£.A;.b_lt,.., Ь_теВ; c_lv.., с/€ С; </,,..., dje 2)}, ⁽ '

где о,,..., а„ — элементы подмножества защитных лесных насаждений (А) числом п (полезащитные, стокорегулирующие, приовражные и прибалоч-ные лесные полосы; склоновые, донные, байрач-ные и пойменные насаждения, колки и др.); b_v..., йя, —элементы подмножества противоэрозион-ных гидротехнических сооружений M(j3)числом т (валы с широким основанием, терраЬы, водоза-держивающие и водонапрарляющие валы и валы-каналы, распылители стока, сопрягающие и дон­ные сооружения на оврагах и т. п.); c_v..., q — эле­менты подмножества фитоформ культурной и ди­кой растительности (Q числом / (поля, полосы и клинья многолетних и однолетних трав, залужен­ные участки склонов и доньев, звеньев гидрогра­фической сети, кулисы из высокостебельных рас­тений и др.); rfj,...,' ^ — элементы подмножества ресурсосберегающих технологий и специальных приемов возделывания сельскохозяйственных культур (/>) числом J (поля и участки с плоскорез­ной, безотвальной, чизельной, минимальной и другой обработкой, с посевом специальными се­ялками, полосным размещением культур, мульчи­рованием, искусственным микрорельефом и т. д.).

Внутренняя организация ПИБС за­висит от сложности структуры (элемен­ты и их связи) и особенностей размеще­ния в рельефе основных элементов (лесные насаждения и гидротехничес­кие сооружения).

По категориям сложности структуры ПИБС бывают простыми и сложными. Простые системы включают только от­дельные элементы — лесные полосы, гидротехнические сооружения, приемы агротехники, фитоформы трав. Слож­ные ПИБС подразделяются на опреде­ленное число подсистем (подсистемы на пахотных приводораздельных зем­лях, в звеньях гидрографической сети, в водоохранных зонах рек и др.), кото­рые, в свою очередь, могут быть разде­лены на подсистемы более низких уров­ней или на отдельные элементы.

Каждый класс внутренней организа­ции ПИБС (простых и сложных) под-

разделяют на подклассы субоптимизи-рующихся и оптимизирующихся сис­тем. Под субоптимизирующимися под­разумевают системы, которые в процес­се последовательного улучшения (само­организации и антропогенной регуля­ции) не могут достичь наилучшего из возможных результатов (лесные полосы посажены вдоль склона, террасы наре­заны на оползневых участках склонов, донные сооружения плотины построе­ны в местах выклинивания грунтовых водит, п.).

При размещении лесных насажде­ний и гадвюграфических сооружений по горизонтальной местности (или с допу­стимыми отклонениями от них), ис­ключении ошибок в процессе проекти­рования и строительства оптимизирую­щаяся ПИБС позволяет достичь наи­лучшего из возможных результатов.

Состав формирующихся ПИБС во­досборов изменяется в зависимости от эрозионного пояса, крутизны склонов и особенностей развития эрозионных процессов, определяемых литологией пород (табл. 10.13).

Основную нагрузку по регулирова­нию поверхностного стока и поглоще­нию биогенов, поступающих с площад­ных источников (пашня и другие сель­скохозяйственные угодья), несут сто­корегулирующие лесные полосы, усиленные по нижней опушке про­стейшими гидротехническими соору­жениями и размещенные с учетом го­ризонталей местности. При этом со­седние по склону (расположенные ниже и выше) лесные полосы должны быть параллельны друг другу.

Лесные полосы, усиленные простей­шими гидротехническими сооружения­ми, разделяют склон на изолированные друг от друга участки и таким образом предупреждают передвижение с поверх­ностным стоком и наносами биогенов, которые аккумулируются под пологом насаждений и утилизируются ими.

Ширину лесных полос в сочетании с валами (на склонах крутизной до 3^е) или валами-канавами (на склонах крутиз­ной более 3*) определяют по формуле

где Ь_лп — ширина лесной полосы, м; h_p — рабо-

229

10-13, Элсмеяпы пропшоэрозяошшх снегам водосборов ва пахотных землях

Эрозионный пояс	Характеристика склонов и эрозии	Составляющие элементы ПИБС
Талого стока и смыва	Склоны крутизной 1...3#, слабый смыв, практическое отсут­ствие оврагов	Обработка почв и посев поперек склона или под допустимый углом:, агротехнические при­емы для безопасного отвода талых вод с полей, полосное рашещениёКультур (совместный посев), приемы ре!ущрошния снеготаяния, буферные полосы трав
	Склоны крутизной более 3°, смытые почвы, наличие ов­рагов	То же, плюс водонаправляющие гидротехни­ческие сооружения, нагорные 1шнавы, «кон­сервирование» участков средне- и сйльносмы-тых почв при их залужении
Талого и ливневого сто­ков и смыва	Склоны крутизной 1..,3\ слабый смыв, практическое отсут­ствие оврагов	Обработка почв и посев контурный или попе­рек склона, стокорегулирующие лесные поло­сы, агротехнические приемы защиты почв от эрозии, полосное размещение культур
	Склоны крутизной более 3°, смытые	То же, плюс прибалочные и приовражные лес­ные полосы в сочетании с валами-канавами
	почвы, наличие ов­рагов	водонапрфвляющего типа, на склонах круче 5° — напашные террасы или валы с широким основанием, отводящие сток, «консервирова­ние» участков средне- и сильносмытых почв при их залужении или облесении, сооружения по регулированию оврагов
Ливневого стока и смыва	Склоны крутизной 1.3е, слабый смыв, практическое отсут­ствие оврагов	Обработка почвы и посев контурный или по­перек склона, мульчирование поверхности пашни, почвозащитные технологии обработки почвы (плоскорезная, безотвальная, мини­мальная, поверхностная), полосное размеще­ние культур, стокорегулирующие лесные поло­сы, усиленные водозадерживающими валами, приемы снегозадержания
	Склоны крутизной более 3°, смытые почвы, наличие ов­рагов	То же, плюс прибалочные и приовражные лес­ные полосы, усиленные водозадерживающими валами-канавами, на склонах крутизной более 5° — напашное террасирование или валы с ши­роким основанием, «консервирование» участ­ков средне- и сильносмытых почв при их залу­жении или облесении, сооружения по регули­рованию оврагов

чая высота земляного вала, размещенного по нижней опушке лесной полосы (при крутизне склонов менее 3^е й_р = 0,5...0,6 м, от 3 до 5^е А_р = 0,8. ..1,0 м, при крутизне более 5° Л_р = 1,3...1,5 м); /—уклон склона, sin a.

Ширина лесной полосы (Ь_лп) соот­ветствует зоне интенсивной утилизации биогенов. Общую ширину '(b) Лесной полосы и гидротехнического сооруже­ния (Ь_{п с}) находят по формуле

(10)

b "" ^т.с "*" "л.т

принимая, что Zvr.c равна 4 м, а для вала-канавы — 5 м.

Расчет расстояний между лесными полосами на склонах проводят, исходя из того, что на межполосном участке (рис. 10.20) длиной L скорости водных

потоков будут неразмывающими, а вся вода, стекающая с межполосного поля (вместе с растворенными биогенами), будет поглощаться на участке Ь_ЛЛ1.

Для определения этих расстояний применяют уравнение А. Й. Костякова,

Рис. 10.20. Межполосный полевой участок длиной L (Ь_{я п} — участок аккумуляции и утилизации био­генных элементов)

230

модифицированное В. М.Ивониным также талового и ливневого стоков и для агролесомелиоративных расчетов на смыва ширину прибалочных лесных по-склонах разного поперечного профиля: лос определяют по формуле

(И)

Т_ *н^п.п

т²СаХКф__лс^>

где Z —расстояние между стокорегулирующими лесными полосами, усиленными простейшими гидротехническими сооружениями, м; К_н —не-размывающая скорость течения воды для зяби, м/с; ^л.п ~ коэффициент мелиоративного влияния лесных полос на склонах (в среднем К_л._п ^в 1,07); т — коэффициент ложбинйости склона (если нет ложбин, т = 1, несколько ложбин — т = 2);

C=lJi..30<Ji —коэффициент, зависящий от

крутизны и шероховатости склона; Аф._п._с — коэф­фициент формы поперечного профиля склона (Аф.п.с прямого склона равен 1,00; выпуклого склона— 1,00..Л,25; вогнутого склона 0,75...1,00); X— интенсивность осадков, мм/мин; а — коэф­фициент стока.

Среднее значение показателей фор­мулы (11) приведены в таблице 10.14.