5.7.4. Борьба с водной эрозией
Организационно-хозяйственные мероприятия. В борьбе с водной эрозией почвы большую роль играет правильное размещение сельскохозяйственных угодий. При этом учитывают рельеф, экспозицию склонов, состояние и степень смытости почвы, потенциальную опасность проявления водной эрозии, противоэрозионные свойства культурных растений. Противоэрозионная организация территории предусматривает прекращение или предотвращение эрозионных процессов, рациональное использование земель и повышение плодородия почвы. Лучшая защита почвы от водной эрозии – контурно-мелиоративное землеустройство территорий, полностью охватывающее водосборный бассейн.
Агротехнические мероприятия. В противоэрозионных мероприятиях агротехническим приемам придают особое значение, так как они наиболее доступны и проводятся совместно с другими сельскохозяйственными работами.
Обработка почвы. При изучении общих вопросов противоэрозионной обработки почвы учитывают особенности местных условий.
Вспашка. Этот агротехнический прием проводят на ровных плоских склонах крутизной 1,5–2° строго поперек склона на глубину 25–27 см.
Контурная вспашка. В природе часто встречаются разнопокатные склоны. Их практически нельзя вспахать строго поперек склона, так как направление последнего изменяется. Если вспашка проведена с небольшим отклонением, то противоэрозионная эффективность заметно снижается, вода концентрируется в бороздах, начинаются смыв и размыв почвы. Чтобы предотвратить подобные явления, на разнопокатных сложных склонах применяют контурную вспашку. На разнопокатных двусторонних склонах теодолитом и вешками устанавливают направление горизонтали. Обычно это не прямая, а изломанная в нескольких местах линия. Поэтому глазомерно ее выпрямляют так, чтобы на склоне было два или максимум три перегиба, пропахивают плугом, затем отмеряют от нее вверх по склону расстояние 50 или 100 м, устанавливают вешки и делают контрольную нивелировку (направление вспашки должно быть перпендикулярным к линии стока).
Сложность контурной вспашки состоит в том, что после весеннего сева первоначальные контуры полосы исчезают и требуется новая геодезическая съемка в следующем году. Поэтому на обозначенных по горизонталям линиях через каждые 100 м рекомендуется высевать полосу трав (на ширину захвата одной сеялки). На протяжении нескольких лет она будет надежным ориентиром.
Полосное рыхление почвы. Основная причина водной эрозии – нарушение баланса между осадками и поглощением их почвой. Наибольшая величина стока находится там, где водопропускная способность почвы на склоне минимальная. С увеличением водопроницаемости сток воды уменьшается. Данную зависимость учитывают, выбирая способ обработки склоновых земель.
Осеннее рыхление почвы на всей площади склонов требует значительных затрат. Поэтому в противоэрозионных целях можно обрабатывать отдельные полосы, соответствующие однократной или двукратной ширине захвата тракторного плуга. Расстояние между полосами зависит от крутизны, протяженности склонов и особенностей почвы. На пологих склонах со среднесуглинистыми задернелыми почвами оно обычно составляет 10–15 м. При такой ширине межполосных пространств сток воды во время весеннего снеготаяния поглощается рыхлой почвой.
При крутизне склонов более 2° для задержания стока и ливневых осадков одной глубокой пахоты бывает недостаточно. В этом случае дополнительно создают водоудерживающий микрорельеф при помощи специальных приемов: гребнистой, ступенчатой и ступенчато-гребнистой вспашки, лункования, поделки валиков с перемычками, прерывистого бороздования и др.
Гребнистая поперечная вспашка. Выполняют ее обычным плугом с одним отвалом, удлиненным до 40–50 см. Такой отвал отбрасывает пласт на предыдущий и образует гребень (валик) высотой 12–16 см, оставляя открытые борозды. Валики и борозды создают значительную емкость для воды. Обработка эффективна на односторонних склонах крутизной до 5°.
Ступенчатая и ступенчато-гребнистая вспашка. Ступенчатую (разноглубинную) вспашку проводят, чтобы предотвратить поверхностный и скрытый (внутрипахотный) сток. Применяют обычный плуг, но с удлиненными стойками двух корпусов (через один). В результате создается ступенчатость борозды, сдерживающая внутрипочвенный сток. Чтобы избежать выворачивания малоплодородного слоя на поверхность почвы, на корпуса с удлиненными стойками ставят обрезанные (укороченные) отвалы. Такую вспашку называют ступенчато-гребнистой, поскольку поверхность поля становится гребнистой, образуются борозды и валики. Данные виды обработки применяют на простых односторонних склонах. Противоэрозионная эффективность высока при достаточно выраженном внутрипахотном стоке.
Прерывистое бороздование почвы и паров. Для этих целей используют бороздопрерыватель ППБ-0,6А, навешенный на культиватор (КРН-4,2А, КРН-5,6А, КРН-8,4). Приспособление включает бороздооткрывающие окучники, устанавливаемые в стойках вместо культиваторных лап, и четыре лопастные крыльчатки, расположенные за окучниками. Прерывистое бороздование проводят на склонах крутизной 5–10°.
Лункование, поделка валиков с перемычками и прерывистое бороздование. Лунки, валики с перемычками (микролиманы) и прерывистые борозды делают тракторным плугом ПН-4-35 (в агрегате с трактором ДТ-75К) с помощью приспособлений типа ПРНТ и другими орудиями.
Щелевание и кротование почвы. Щелевание почвы на глубину 40–50 см переводит значительную часть поверхностного стока талых вод во внутрипочвенный слой и обогащает элементами питания нижние слои. Преимущество данного приема состоит в том, что он не препятствует последующему механическому уходу за посевами и не уничтожает растительность. Его применяют при вспашке, в посевах многолетних трав и озимых культур, на сенокосах и пастбищах.
Обработку проводят щелевателем ЩП-3-70 на склонах крутизной до 10°. Расстояние между щелями 1,4 м, глубина щели 30–58 см, ширина 3–5 см. При нарезке щели обычно заполняются осыпающейся рыхлой комковатой землей, хорошо впитывающей и пропускающей воду.
Кротование почвы применяют на заболоченных землях (для устранения переувлажнения) и на склонах (для поглощения воды и аэрации почвы). Сущность приема заключается в создании на определенной глубине пустот (кротовых дрен, или кротовин) в виде цилиндрических ходов. Для прокладки кротовых дрен используют рыхлитель-кротователь РК-1,2. Максимальная глубина прокладки 1,3 м. Диаметр дрены в зависимости от гранулометрического состава почвы 9,5–20 см.
Во многих районах страны сочетание прерывистого бороздования и лункования со щелеванием и кротованием предотвращает концентрацию стока осадков и размыв почвы при прорыве борозд и валиков по цепной реакции вдоль склона.
Нарезка борозд, заравнивание противоэрозионных неровностей. В зонах повышенного увлажнения вслед за севом озимых или яровых культур нарезают борозды, чтобы отвести поверхностные воды с пашни на менее эрозионно опасные участки (залуженные водотоки, целина, лес). Навесной бороздодел БН-300 устанавливают на трактор (МТЗ-82, ДТ-75М). Это машина рамной конструкции. Рабочие органы (лемеха и метатели) отбрасывают грунт равномерным слоем на расстояние до 10 м. Глубина борозды 15–20 см.
Противоэрозионные неровности (лунки, борозды, микролиманы, валики и т.д.) заравнивают весной перед севом. Используют агрегаты, включающие трактор ДТ-75К, культиватор КПС-4 с тяжелыми зубовыми боронами ЗБЗТС-1,0, а также выравниватель ВПН-5,6А, маловыравниватель МВ-6,0.
Для работы на сильно пересеченной местности со склонами крутизной свыше 8° составляют специальные противоэрозионные агрегаты с короткими гонами. В них входят тракторы (ДТ-75К, МТЗ-82К) и навесные плуги (ПЧС-4-35, ПОН-2-30).
Внесение удобрений. Эффективным приемом для восстановления плодородия почвы на эродированных полях и повышения урожаев служат органические и минеральные удобрения. Они значительно улучшают растительный покров, что усиливает защиту почвы от эрозии.
Противоэрозионные почвозащитные севообороты. Многолетние травы наиболее надежно защищают почву от водной эрозии. Противоэрозионная эффективность пропашных культур низкая, и их размещают на пологих склонах крутизной 1–1,5°.
В лесолуговой зоне в противоэрозионных севооборотах три-пять полей отводят под многолетние травы, одно-два поля занимают зерновые колосовые культуры, включают также однолетние травы, например: 1 – яровые зерновые с подсевом многолетних трав; 2 – многолетние травы первого года; 3 – многолетние травы второго года; 4 – многолетние травы третьего года; 5 – многолетние травы четвертого года; 6 – лен и яровые зерновые; 7 – однолетние травы.
Полосное размещение сельскохозяйственных культур. В почвозащитных севооборотах на склонах для борьбы со смывом и размывом почвы применяют полосное размещение культурных растений. Их высевают не сплошь, а полосами поперек склона, чередуя с буферными полосами многолетних трав.
Ширина буферных полос и расстояние между ними зависят от крутизны склонов. На склонах крутизной 6–8° буферные полосы шириной 6–10 м делают через каждые 40–50 м. С возрастанием крутизны склона ширину полос увеличивают, а расстояние между ними уменьшают. Кроме того, ширина полосы должна быть кратной ширине сеялки.
Контурно-полосное земледелие предусматривает расположение посевов полосами вокруг холмов с чередованием культур. Протекая по полосе пара или пропашной культуры, вода захватывает часть почвы, иногда скапливается в низинах. Скорость потока при этом может возрастать. Однако, попадая на полосу сплошного сева, вода разливается вокруг холма, скорость ее снижается, и большая часть взвешенной пыли оседает. Стекая с такой полосы, вода не скапливается и движется медленнее, чем вначале.
Проводить сплошную обработку почвы, предусмотренную интенсивной технологией, можно лишь на полях со склоном крутизной не более 3°. Ни в коем случае недопустима вспашка вдоль склонов: она усугубляет эрозионные процессы.
Снегозадержание и регулирование снеготаяния. Это важные приемы в борьбе с эрозией почвы, состоящие из разнообразных мероприятий.
Полосное обнажение почвы. Проводят путем полосного зачернения снега при помощи мелкой сухой торфяной крошки, фосфоритной муки (соответственно 0,3–0,5 и 0,15 т/га). Расстояние между зачерненными полосами на северных склонах составляет 15–20 м, на южных – около 10 м.
Полосное прикатывание снега. Правильное полосное прикатывание (обязательно поперек склонов) задерживает сход снега на 3–5 дней, способствует впитыванию значительного количества влаги. Расстояние между уплотненными полосами снега равняется двукратной ширине катка.
Валкование снега. Эффективный способ накопления снега, регулирования снеготаяния и задержания талых вод на пашне – валкование снега снегопахами-валкователями СВУ-2,6. Снежные валы на склонах крутизной 2–3° размещают вдоль основного направления горизонталей через 15–20 м, на более крутых – через 8–10 м. Машины агрегатируют так, чтобы почва частично освобождалась от снега, а на участках озимых и многолетних трав не повреждались посевы.
Гидротехнические мероприятия. Водозадерживающие валы предотвращают линейную (овражную) эрозию. Они переводят поверхностный сток во внутрипочвенный, благодаря чему водный режим сельскохозяйственных угодий улучшается. Размещают валы по горизонталям перед вершинами растущих оврагов.
Наиболее распространены водозадерживающие валы высотой 1,5–1,8 м, шириной вверху и внизу соответственно 2,5 и 6–8 м. Чтобы избежать размывов и прорывов вала, профилю гребня придают строго горизонтальное положение. Крутизна мокрого откоса валов должна составлять 1:2°, сухого – 1:1,5°, что соответствует естественной осыпи грунта.
Водозадерживающий вал (см. рис. 3) имеет перемычки и шпоры. Перемычки делают через 60–70 м перпендикулярно к основанию плотины. Они разделяют образующийся перед валом водоем на отдельные части и тем самым снижают разрушительную силу волн. Шпоры размещают по бокам плотины вала под углом 110–130° к ее основанию. Концы боковых шпор проектируют на 20–25% ниже высоты гребня 4 основного вала, что необходимо для отвода избытка воды. Во избежание размыва на концах шпор устраивают водосливы 1, 7, представляющие собой пороги треугольной или трапецеидальной формы.
Рис. 3. Схема водозадерживающего вала:
1 – треугольный водослив; 2 – шпора; 3 – перемычка; 4 – гребень вала; 5 – мокрый откос;
6 – сухой откос; 7 – трапецеидальный водослив
Лесомелиоративные мероприятия. Противоэрозионные лесные насаждения (полосы) разделяют:
– на приводораздельные, размещенные на водоразделах (способствуют накоплению снега на водоразделах и защищают прилегающие склоны от ветров);
– водорегулирующие, расположенные на перегибах склона от водораздела до бровки гидрографической сети (задерживают поверхностный сток и уменьшают его разрушительную силу); прибалочные и приовражные, высаживаемые по границам полей на 3–5 м выше бровок балок и оврагов (предотвращают рост оврагов и укрепляют их берега, регулируют поверхностный сток на вышележащем склоне и уменьшают эрозию почвы);
– насаждения на берегах балок, речных долин и откосах оврагов, закрепляющие их и предотвращающие размыв; они также задерживают сток с вышерасположенного склона; донные, размещенные на днищах балок и оврагов (предотвращают их размыв).
Расстояние между лесными полосами зависит от формы, крутизны, экспозиции и протяженности склонов, и водопроницаемости почвы. При крутизне 2–3° оно должно составлять 300–400 м, при 4–5° – 250–300, более 5° – 150–250 м. Ширина насаждений должна задерживать поверхностный сток. Для водорегулирующих лесных полос она равна 12–20 м, для прибалочных – 20–30 м.
Противоэрозионный комплекс ВНИИЗХ. Выдающийся вклад в разработку почвозащитной системы земледелия внес коллектив ВНИИЗХ (в бывшем СССР) под руководством академика Васхнил А.И. Бараева, опробованную в Казахстане.
Основные элементы этой системы следующие. При вспашке полей вместо обычных плугов с отвалами и дисковых лущильников используют навесной глубокорыхлитель-удобритель ГУН-4, прицепной культиватор-плоскорез-глубокорыхлитель-удобритель КПГ-2,2, навесной секционный плоскорез-глубокорыхлитель ПГ-3-5, навесной культиватор-плоскорез-глубокорыхлитель КПГ-250А, трехлаповый плоскорез-глубокорыхлитель ПГ-3-100. Данные орудия предназначены для безотвальной обработки почвы на глубину до 30 см с сохранением на поверхности 70–80% стерни, что служит защитой от ветровой эрозии.
Вместо дисковых лущильников и обычных культиваторов применяют: для паровой и предпосевной обработки на глубину до 18 см с сохранением стерни – широкозахватные культиваторы (КПШ-5, КПШ-9); для сплошной предпосевной и паровой обработки на глубину 5–16 см – противоэрозионный гидрофицированный прицепной культиватор КПЭ-3,8А; для сплошной обработки полей со стерней на глубину до 16 см – тяжелые секционные широкозахватные бессцепочные прицепные культиваторы (КТС-10-1, КТС-10-2) со штанговым приспособлением; для уничтожения сорной растительности и рыхления почвы с максимальным сохранением стерни и других пожнивных остатков на паровых полях и пашне, обработанных плоскорезами и безотвальными орудиями на глубину до 14 см, – штанговые широкозахватные бессцепочные культиваторы (КШЛ-10, КШЛ-16) со стрельчатыми лапами.
Обычные зубовые бороны заменяют на игольчатую прицепную гидрофицированную борону БИГ-ЗА. Она предназначена для весеннего и осеннего поверхностного рыхления полей со стерней на глубину 4–6 см. В результате закрывается влага, заделываются семена сорняков, сглаживается поверхность микрорельефа после предыдущей обработки.
Зерновые культуры на безотвально обработанных и необработанных стерневых полях сеют сеялками-культиваторами (СЗС-2,1, СЗС-6, СЗС-12).
В почвозащитной системе земледелия большую роль играют полевые севообороты с короткой ротацией и полем чистого пара. Они обеспечивают максимальный выход зерна с 1 га пашни.
Например, в Казахстане введено полосное размещение чистых паров. Поле делят на полосы шириной 50–150 м, половину из них засевают зерновой культурой, половину оставляют под чистым паром, чередуя между собой. На следующий год полосы меняют местами: на месте пара сеют зерновые и наоборот. Таким образом, каждое поле севооборота в течение двух лет проходит через чистый пар. Полосы размещают поперек господствующих ветров. В некоторых случаях применяют специальные противоэрозионные полосные севообороты с подсевом многолетних трав.