Борьба с водной эрозией

Принципы борьбы с водной эрозией кратко могут быть сведены к следующим положениям.

1.Борьба с эрозией должна осуществляться комплексным воздействием па все элементы поверхности: водоразделы, склоны, овражно-балочную сеть, т. е. на весь ландшафт.

2.Комплекс противоэрозионных мероприятий надо применять в соответствии с зональными особенностями и конкретными природными условиями хозяйства. В осуществлении противоэрозионных мероприятий не должно быть шаблона.

3.При построении комплекса противоэрозионных мероприятий надо стремиться задержать по возможности влагу там, где она выпадает; не следует давать влага концентрироваться в эрозионно-опасных местах.

4.Борьба с эрозией почв должна быть направлена одновременно и на ослабление вредоносности засух, суховеев и метелевых ветров.

Защита почвы от водной эрозии осуществляется комплексом взаимосвязанных и дополняющих друг друга мероприятий: агротехнических, в том числе лугомелиоративных, лесомелиоративных, гидротехнических и организационно-хозяйственных. В последнее время разрабатываются также химические меры борьбы.

Агротехнические и организационно-хозяйственные мероприятия по своему характеру относятся к предупредительным, основное назначение которых — предупредить возникновение водной эрозии; лесомелиоративные и гид­ротехнические мероприятия составляют группу прямых, непосредственных мер борьбы в основном с уже возникшими процессами эрозии.

По доступности, быстроте действия и дешевизне на первом месте должны быть поставлены предупредительные мероприятия. Однако по надежности и длительности действия первое место, бесспорно, принадлежит лесомелиоративным мероприятиям. Несколько особняком стоят гидротехнические мероприятия.

Агротехнические мероприятия в районах водной эрозии должны быть направлены на задержание поверхностного стока, увеличение скорости впитывания воды в почву и увеличение сопротивляемости ее смыву. Для дости­жения этого необходимо выполнение следующих требований.

1.Обработка почвы поперек склона. Соблюдение этого правила для всех случаев склонового земледелия уменьшает сток, увеличивает содержание влаги в почве и способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

2.Применение водозадерживающих приемов вспаш­ки— прерывистое бороздование, лункование, кротование. Иногда для задержания стока применяется гребнистая вспашка осенью.

Для задержания поверхностного стока на озимых культурах, сенокосах, пастбищах (а также и на зяби) применяют щелевание — устройство глубоких и узких щелей, засыпанных рыхлой почвой. Нарезают щели специальными орудиями или ножами, закрепленными на плужной раме.

3.Постепенное углубление пахотного слоя с внесением удобрений. Во многих случаях это способствует как увеличению плодородия почвы, так и ее противоэрозионной стойкости.

4.Чередование обычной вспашки с более глубокой, при которой разрушается плужная подошва и увеличиваются фильтрационные свойства почв.

5.Применение безотвальной вспашки.

6.Оставление буферных полос из многолетних трав, стерни или создание кулис из высокостебельных растений на полях со значительным развитием водной эрозии, где поперечная обработка почвы и применение других агротехнических приемов не устраняют процессов смыва. Буферные полосы, замедляя и распыляя сток и кольматируя переносимые водой почвенные частицы, способствуют лучшей поглощаемости влаги.

7.На площадях с активным развитием эрозии — полосное земледелие, при котором полосы многолетних трав шириной 50 м и более чередуются с полосами такой же ширины зерновых культур или пара.

8.На очень сильно смытых почвах для прекращения дальнейшего смыва и восстановления плодородия этих почв - введение почвозащитных севооборотов, где пропашные культуры, как эрозионно нестойкие, исключаются, а количество полей с многолетними травами увеличивается.

9.Отвод под залужение «бросовых», полностью смытых участков, вышедших из сельскохозяйственного обо­рота.

10.Во всех случаях возделывания сельскохозяйственных культур на эрозионно-податливых почвах — снегозадержание и регулирование снеготаяния, внесение удобрений, в частности азотных, а также фосфорных.

В ряде случаев в борьбе с эрозией почв способствует перекрестный и узкорядный сев, при котором растения распределяются по площади более равномерно.

К предупредительным мероприятиям относятся также охрана и правильное использование растительности на других видах угодий. На склонах, используемых под пастбища, надо установить нормы выпаса скота и регулировать выпас. В лесах на склонах нельзя допускать сбора лесной подстилки, не следует разрешать выпас скота. Сплошные рубки леса и особенно корчевка пней здесь должны быть запрещены. Участки крутизной 10° и более, занятые лесом, должны считаться лесными угодьями. Перевод этих участков в любые другие виды угодий и уничтожение на них леса не должны допускаться.

В лесных насаждениях, имеющих противоэрозионный характер, необходима правильная организация лесного хозяйства и в первую очередь лесоустройство.

Гидротехнические мероприятия заключаются в устройстве гидротехнических противоэрозионных сооружений на водосборах и оврагах.

Сооружения на водосборах устраивают для полного или частичного задержания стока, перехватывания стекающих вод и отвода их от тех мест, где они могут вызывать эрозию почвы. К таким сооружениям относятся: горизонтальные водозадерживающие валы; валы (валы- террасы) с широким основанием и с горизонтальным валом; валы-террасы с наклонным валом.

Горизонтальные валы размещают по горизонталям и устраивают для задержания стока воды в овраг.

Валы-террасы с широким основанием имеют незначительную высоту и очень пологие откосы (1:4 или 1:5), тракторопроходимы. Такие валы используются под посев сельскохозяйственных культур наравне с прилегающими участками поля. В засушливых условиях валы устраивают горизонтальными в более увлажненных, а также на почвах с плохой водопроницаемостью — слегка наклонными (уклон не более 0,001—0,005) для сброса избытка воды в задернованные балки или водоотводные каналы.

На оврагах устраивают головные и донные сооружения. Головные сооружения для укрепления вершины оврага создают в виде быстротока, перепада и консоли. Для закрепления дна применяют запруды (плетневые, фашинные, хворостяные, каменные, кирпичные, бетонные), а также другие донные сооружения (плотины-перемычки). Откосы укрепляют дерном, камнями и плетнями.

Организационно-хозяйственные мероприятия. Мероприятия, необходимые для защиты почв от эрозии в том или ином хозяйстве, намечаются, объединяются в единый комплекс и находят свое осуществление при организации территории хозяйства.

При землеустройстве в районах водной эрозии необходимо выделить отдельные части землепользования по степени развития на них эрозионных процессов. Так, в условиях центральной черноземной зоны с наличием выпуклых склонов А. С. Козменко выделяет три части (фонда) землепользования.

а) приводораздельную, занимающую преобладающую площадь с несмытыми или очень слабо смытыми почвами (уклон до 2°) и используемую под полевой севооборот;

б)присетевую с уклонами больше 2° и до 8° и больше со средне- и сильносмытыми почвами и даже размывами; здесь обычно размещается почвозащитный севооборот;

в) гидрографическую сеть — характеризующуюся участками с еще более крутыми склонами и используемую в зависимости от ее состояния под пастбища, сенокосы, для выращивания леса и пр.

В других районах и склонах другой формы могут быть выделены другие части землепользования, в пределах которых различают участки по степени их смытости и размыва. В полевых условиях для корректировки почвенных планов можно пользоваться следующими признаками:

а) при крутизне склона 2° (в лесной зоне 1,5°) и более можно ожидать наличие смытых земель;

б) пашня на смытых почвах характеризуется более светлым (бурым) оттенком и светлыми пятнами выступающей на поверхность подпочвы; единичные пятна ха­рактеризуют слабую смытость почв, множество пятен указывает на большую степень смытости;

в) редкая и угнетенная растительность говорит о смытости почвы;

г) смытые почвы характеризуются уменьшенной мощностью гумусовых горизонтов, о чем можно судить по прикопкам.

Для каждого выделенного участка должны быть намечены соответствующие агротехнические противоэрозионные мероприятия, а в целом по хозяйству — система лесомелиоративных защитных лесных насаждений^- и необходимые гидротехнические мероприятия. Смытые и размытые земли должны быть отведены под облесение или залужение.

Таким образом, землеустройство в районах водной эрозии должно носить противоэрозионный характер. Большое значение при этом имеет правильная внутриполевая организация территории, при которой поля севооборотов делят на агротехнически однородные рабочие участки и для каждого из них устанавливают агротехнику — направление и глубину пахоты, систему удобрения, сроки посева и пр.

Противоэрозионные лесные насаждения (лесомелиоративные мероприятия). Лесомелиоративные меры борьбы с водной эрозией почв включают проектирование и создание системы противоэрозионных лесных насаждений в увязке с другими видами защитных лесонасаждений и с другими противоэрозионными мероприятиями. Эта система должна быть одним из звеньев комплекса противоэрозионных мероприятий и строго соответствовать местным природным условиям. Эффективность защитного действия противоэрозионных лесонасаждений зависит как от правильного размещения на территории хозяйства, так и от их построения.

Размещение главнейших видов противоэрозионных лесонасаждений обусловлено рельефом. Прежде чем перейти к рассмотрению видов и систем противоэрозионных лесных насаждений, кратко остановимся на гидрологической и противоэрозионной роли леса как теоретической основы проектирования лесомелиоративных мероприятий в борьбе с водной эрозией.

Гидрологическая и противоэрозионная роль леса. Водный баланс любой территории, как лесной так и безлесной, может быть выражен формулой:

Ос = Сп + Сгр + Иф + т,

где Ос—среднее годовое количество осадков, в мм; Сn - сток поверхностный, в мм; Сгр — сток грунтовый, в мм; Иф — испарение физическое (т. е. испарение с поверхности почвы и т. п.), в мм; m — транспирация, т. е. испарение влаги растениями.

Левая часть равенства обозначает приходную часть влагообеспеченности территории, правая — показывает пути расхода влаги. Большинство исследователей полагает, что лес увеличивает количество не вертикальных, а горизонтальных осадков в виде инея, изморози, тумана и пр. Тем не менее гидрологическая роль леса исключительно велика и заключается в его влиянии на расходование осадков.

В безлесной расчлененной местности поверхностный сток может достигать 80% и больше. В лесу поверхностный сток практически отсутствует.

Почвозащитные свойства леса обусловлены многими сторонами его влияния на поверхностный сток.

Таяние снега в лесу происходит медленнее, чем в по­ле, и в густом ельнике, например, может запаздывать на 20—25 дней, а поэтому влага лучше просачивается в поч­ву. Почва в лесу промерзает на меньшую глубину или даже совсем не промерзает, она наиболее структурна, обладает лучшими фильтрационными свойствами и лучше поглощает влагу.

Большое значение имеет лесная подстилка. Она поглощает большое количество влаги, замедляет сток, изолирует почву от струй воды и сохраняет ее фильтрационные свойства.

Наконец сама древесная и кустарниковая растительность непосредственно влияет на сток. Деревья и кустарники замедляют его. Вода легко и глубоко проникает в почву по ходам корней. Лес превращает поверхностный сток воды в почвенный, что положительно влияет на экологическую обстановку и хозяйственную деятельность. Грунтовые воды являются источником водоснабжения, они питают реки, в ряде случаев при наличии близких грунтовых вод обеспечивается успешное лесоразведение в безлесных условиях степи и даже полупустыни.

Почва в лесу, защищенная от прямых солнечных лучей кронами деревьев и покрытая мульчей — подстилкой, почти не испаряет влагу.

Таким образом, лес снимает бесполезные статьи расхода воды.

Водопоглотительная способность леса зависит от породного состава и от возраста.

Противоэрозионная роль леса значительно шире, чем приведено выше. Облесение сильно смытых площадей является наиболее надежным путем не только рационального использования их, но и восстановления плодородия.

Исключительно огромная гидрологическая и противоэрозионная роль леса делает его непременным компонентом комплекса мероприятий по борьбе с водной эрозией почв.

Для поддержания правильного водного режима территории надо обеспечить нормы лесистости, под которыми понимается то минимальное количество леса, при котором поверхностный сток будет зарегулирован.

По подсчетам А. А. Молчанова (1960), норма лесистости в зависимости от зоны должна составлять: для тайги и северной части пояса смешанных лесов 30—40%; для южной части пояса смешанных лесов и лесостепи — 20—25%; для степи — 10—12%.

При этом лесные насаждения должны быть равномерно размещены по водосборной площади. Наблюдениями на территории Каменной степи установлено, что при лесистости 6% сток уменьшился вдвое по сравнению с от­крытой степью, а при лесистости 18% он прекратился полностью.

Следует отметить, что при наличии защитных лесонасаждений в комплексе с другими противоэрозионными мероприятиями нормы лесистости, необходимые для борьбы с водной эрозией почв, в ряде случаев могут быть снижены.

Водорегулирующие лесные полосы. Основное назначение их перехватить стекающую сверху воду, перевести поверхностный сток во внутренний и защитить нижележащий, более крутой склон от смыва и размыва. Располагаясь на пахотных землях, эти полосы одновременно являются и полезащитными.

Водорегулирующие лесополосы проектируют главным образом на склонах выпуклой или прямой формы; размещают их поперек склона на перегибе местности, т. е. на переходе пологого склона в более крутой (более 2— 3°) в направлении общего расположения горизонталей. Часто местом водорегулирующих полос будет граница между полевым и почвозащитным севооборотами.

Водорегулирующие лесные полосы являются одним из основных видов системы противоэрозионных лесонасаждений, и эффективность их водопоглотительного действия зависит в первую очередь от их размещения. Необходимо, чтобы стекающие рассеянные струйки воды входили в лесополосу под прямым углом и не могли концентрироваться и стекать вдоль опушки.

Ширина водорегулирующих лесных полос, согласно инструктивным указаниям 1973 г., — до 15 м. Как показали наблюдения, такие водорегулирующие лесные полосы снижают коэффициент стока почти в 3 раза.

Как показали исследования Г. П. Сурмач (1971), водопоглощающая роль водорегулирующих лесных полос сильно увеличивается при обваловании их по нижнему краю и прерывистом бороздовании междурядий. Если по верхнему краю лесополосы имеется напашь, ее необходимо разравнивать для свободного входа воды в полосу. В местах пересечения полос с ложбинами по верхней и нижней опушкам лесополос насыпают водозадерживающие валы. Средняя часть таких валов должна быть выше их концевых участков на 30 см, что обеспечивает сброс избытка талых и ливневых вод.

Противоэрозионное действие обвалованной лесополосы увеличивается в 3—4 раза по сравнению с необвалованной, особенно когда она расположена поперек склона с ложбинами. На выпуклых склонах длиной до 600 — 800 м может быть расположена только одна водорегулирующая лесополоса, которую размещают на перегибе местности. На склонах как выпуклых, так и прямых, крутизной 2° и более, могут быть запроектированы и другие лесополосы, размещаемые поперек склона и играющие роль и полезащитных и водорегулирующих. В этом случае расстояние между ними на склонах до 4° не должно превышать: на серых лесных почвах и оподзоленных черноземах 350 м, на выщелоченных, типичных, обы­кновенных и южных черноземах 400 м, на темнокаштановых почвах 300 м.

Водорегулирующие лесополосы целесообразнее проектировать ажурной конструкции. С этой целью, помимо главных и сопутствующих древесных пород, в них следует включать также кустарники. При этом, чтобы ускорить наступление полезащитной эффективности водорегулирующих полос, надо отдавать преимущество быстрорастущим главным породам, а для повышения эко­номической ценности применять плодово-ягодные сопутствующие древесные и кустарниковые породы.

Прибалочные лесные полосы предназначены в основном для предупреждения размыва балок и образования оврагов. Вместе с тем в ряде случаев они являются полезащитными. Проектируют их шириной 12,5 — 21 м, в зависимости от степени опасности размыва балки и возникновения оврагов.

Размещают полосы у бровок балок, по возможности прямолинейными отрезками для удобства обработки почвы. Если полосы проектируются по обеим склонам балки, » вершине их смыкают.

Прибалочные лесные полосы скрепляют корнями занимаемую ими почву, препятствуют сносу снега в балки, обеспечивают медленное таяние накопленных сугробов снега и перевод поверхностного стока во внутренний.

Влияние на урожай сельскохозяйственных культур прибалочные лесные полосы оказывают примерно в тех же пределах, как и полезащитные. Дальность этого вли­яния достигает 15 — 20 высот и распространяется вверх по склону до перегиба местности.

Конструкция прибалочных лесных полос плотная, тип посадки древесно-кустарниковый. При их проектировании большое значение имеет подбор пород.

В прибалочных лесных полосах, так же как и в приовражных, в первую очередь надо использовать древесные породы с глубокой и мощной корневой системой, хо­рошо скрепляющей почву и способствующей высокой водопроницаемости. В лесостепной и степной зонах надо отдать предпочтение дубу, в лесной — сосне обыкновенной и лиственнице сибирской. Прибалочные полосы, как и приовражные, нередко проектируются на смытых площадях, поэтому здесь не следует применять породы, которые плохо растут на смытых землях (ясени зеленый и обыкновенный, клены остролистный и полевой и в ряде случаев вяз гладкий).

Кустарники в полосах размещают в опушечных рядах в чистом виде, сопутствующие породы — в предопушечных, а главные — в центральных рядах. При большой ширине полос, возможно, отвести один из центральных рядов дополнительно под кустарники. Для защиты насаждений в опушечном ряду со стороны пастбищ применяют колючие кустарники.

Приовражные лесные полосы проектируют для прекращения роста и закрепления уже возникших оврагов; в то же время они исполняют роль и полезащитных лесных полос; ширима их 12,5 — 21 м.

Размещают полосы по возможности прямолинейными отрезками вдоль бровки оврага на расстоянии ожидаемого осыпания откоса, но поближе 3 — 5 м. В верши­не оврага эти полосы не смыкаются (в противоположность прибалочным), а протягиваются выше вершины на 20 — 50 м с оставлением между ними нераспаханной водоподводящей ложбины. Если вершина оврага ветвистая с расстоянием между отвершками не более 50 — 100 м, то выше ответвлений проектируют одно общее насаждение, а участки между отвершками отводят под сплошное облесение. Точно так же, если береговые размывы на прибалочном склоне расположены один от другого менее чем на 100 м, проектируют выше их вершин одну защитную лесополосу типа водорегулирующей, а участки между оврагами отводят под залужение или сплошное облесение.

Мелиоративная роль приовражных лесных полос такая же разносторонняя, как и прибалочных. Конструкция их плотная. Помимо тех особенностей в подборе древесных и кустарниковых пород, которые были отмечены в отношении прибалочных лесополос, следует указать на необходимость применения в приовражных полосах корнеотпрысковых пород — вишни обыкновенной, вишни степной, терна, облепихи, бересклета, акации белой; обильные корневые отпрыски дают некоторые тополи, в том числе осина. Высаживают корнеотпрысковые породы в рядах, ближайших к оврагу (рис. 21).

Сплошные и колочные насаждения на берегах балок, откосах оврагов и на крутосклонах. При облесении берегов балок нужно учитывать их крутизну, экспозицию, степень смыва и размыва, степень задернованности и хозяйственное использование. Неразмытые, более пологие склоны могут быть использованы под выпас или как сенокосные угодья, а на луч­ших могут быть созданы сады. Под сплошное лесоразведение отводят смытые и размытые склоны, непригодные под другой вид использования. Часто они будут крутизной 10—15° и более.

Назначение насаждений, проектируемых на крутосклонах, — прекратить дальнейший смыв и размыв их, улучшить почвенные условия и рационально использовать эти земли для выращивания леса или лесоплодовых насаждений. Лесонасаждения здесь могут проектироваться в виде сплошных участков леса или колков и куртин, размещаемых на участках, наиболее пораженных эрозией.

При проектировании лесонасаждений на крутосклонах надо применять малотребовательные к почве породы; значительное внимание следует уделить малоприхотливым кустарникам.

Подготовку почвы для приовражных и прибалочных лесополос и других насаждений на склонах до 5° ведут обычным способом, как и для полезащитных лесных полос. На склонах до 15° почву под посадку готовят в виде лент (полос) шириной 1,5 — 5 м и более. На более крутых склонах почву готовят площадками 1X1 или 1X2 м, чередующимися с участками необработанной почвы, или высаживают сеянцы в шурфы — ямки глубиной 25 — 30 см.

При склонах 10—15° применяют также напашное террасирование, а на более крутых — горизонтальные террасы.

Для уменьшения количества трудоемких уходов за насаждениями сеянцы высаживают гуще, чем в полезащитных лесных полосах.

В лесостепи, на слабозадернелых склонах хорошие результаты дает способ шпигования желудей под дернину. При этом один из сеяльщиков приподнимает небольшой лопаткой (копьем) дернину, а второй бросает в образовавшуюся щель 1 — 2 наклюнувшихся желудя и притаптывает отверстие. Уколы размещают примерно на расстоянии 1 м один от другого. Ухода за посевом не ведут.