7.2. Осушение

Осушение избыточно увлажненных земель проводят для усиления аэрации почвы, улучшения теплового режима и активизации микробиологических процессов, связанных с разложением органического вещества. Оно позволяет улучшить питание растений, создать благоприятные условия для их роста, что способствует повышению эффективности удобрений и получению устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

В зависимости от типа водного питания и длительности переувлажнения различают почвы минеральные временного увлажнения и постоянно заболоченные - торфяно-болотные.

Переувлажнение создается условиями рельефа, превышением атмосферных осадков над их расходованием, расположением близко к поверхности грунтовых вод и другими причинами. Осушение - совокупность инженерно-мелиоративных и агромелиоративных мероприятий по удалению избытка поверхностных и грунтовых вод. В зависимости от преобладающего типа переувлажнения применяют два основных метода осушения: ускорение поверхностного стока и понижение уровня грунтовых вод.

Для отвода избыточной воды используют технические устройства и сооружения, которые характеризуют способ осушения. Применяют в основном два способа осушения: открытой осушительной сетью каналов и закрытой (дренажем). Осушительная система включает регулирующую, ограждающую и проводящую сеть каналов, водоприемник, различные гидротехнические сооружения, дорожную сеть и т.д.

Регулирующая сеть состоит из осушительных и собирательных каналов. Она служит для приема и отвода поверхностных и грунтовых вод в проводящую сеть каналов. Ограждающая сеть включает нагорные и ловчие каналы, которые перехватывают поверхностные и грунтовые воды, поступающие на осушаемую площадь. Дамбы и валы служат защитой осушаемого участка от паводковых вод. Проводящая сеть (магистральные каналы, коллекторы) принимает воду из регулирующих и ограждающих каналов и отводит ее в водоприемники: реки,озера.

Для ускорения поверхностного стока воды осушительные каналы прокладывают на глубину 50-60 см, с шириной в верхней части 100-120 см, в нижней - 20-30 см. Каналы длиной 800-1200 м располагают поперек общего склона местности на расстоянии один от другого 50-200 м. Для понижения грунтовых вод каналы должны быть более глубокими.

Открытые осушительные каналы занимают до 20% полезной площади пашни, быстро разрушаются, зарастают сорняками и создают трудности для работы широкозахватных машин и агрегатов. Закрытый дренаж, представляющий собой сеть закрытых трубчатых или пористых канав, гораздо удобнее.

Гончарный дренаж устраивают из керамических трубок длиной 33 см с внутренним диаметром 50-250 мм. Трубки диаметром 50 и 75 мм применяют для устройства регулирующей сети, а большего диаметра - проводящей. Дренажные трубки укладывают плотно одну к другой в траншею с заданным уклоном на глубину 0,9-1,2 м. В зависимости от уклона наибольшая длина дрен при осушении минеральных почв 250 м, расстояние между дренажами составляет 20-35 м.

Для защиты дрен от заиливания стыки трубок обкладывают фильтрующим материалом (стеклоткань, торф, мох), затем траншеи засыпают грунтом. Вода проникает в дрены через зазоры в стыках трубок и по проводящей системе каналов отводится в водоприемник.

Широкое распространение получает дренаж из пластмассовых трубок с водоприемными отверстиями или спиральновитых труб. Пластмассовый дренаж создают траншейным и бестраншейным способами. Срок службы гончарного и пластмассового дренажа 50 лет.

Кротовый дренаж - временные полости диаметром 7-10 см, создаваемые в почве кротодренажными машинами для отвода избыточной воды и улучшения аэрации почвы. Кротовые дрены закладывают только на суглинистых, глинистых и торфяных почвах на глубине 0,9-1,1 м с расстоянием между кротовинами 5-10 м. Срок службы кротовин составляет 3-5 лет. Закрытую дренажную сеть используют для осушения лугов и культурных пастбищ. Если осушительные мелиорации на лугах проводят без коренного их улучшения, то можно использовать и открытую регулирующую сеть. На пастбищах открытые осушительные каналы располагают по границам этих угодий или вдоль прогонов скота, ограждая их изгородью.

Для Нечерноземной зоны наиболее перспективны осушительноувлажнительные системы двустороннего регулирования водного режима. В этих системах закрытый дренаж сочетается с подпочвенным увлажнением (по дренажу) или дождеванием. На землях с двусторонним регулированием водного режима осушительную сеть используют для подвода оросительной воды к дождевальным установкам.

При освоении осушенных земель проводят комплекс культурнотехнических мероприятий: удаление лесокустарниковой растительности и камней, срезку и разделку кочек, разработку мохового покрова, планировку поверхности, внесение извести, органических и минеральных удобрений, фрезерование и вспашку.

7.3. Защита почв от эрозии

7.3.1. Основные факторы и условия развития эрозии

Эрозия - это различные явления разрушения почвы, ее плодородия и потери биогенных элементов под действием природных факторов (воды, ветра и др.) и хозяйственной деятельности человека. В зависимости от действия фактора, вызывающего проявление эрозии, различают водную, ветровую (дефляция), ирригационную (при орошении), химическую (загрязнение почвы пестицидами, удобрениями), пастбищную (разрушение почвенного покрова скотом) и другие формы.

Водная эрозия подразделяется на поверхностную (при равномерном смыве почвы на пологих склонах) 1и линейную, сопровождаемую размывом почвы водой и образованием промоин и оврагов. В результате поверхностной эрозии образуются слабо-, средне- и сильносмытые почвы.

Наиболее вредоносными формами ветровой эрозии являются пыльные бури, (снос почвы), возникающие при скорости ветра более 12 м/сек.

В зависимости от интенсивности проявления различают естественную эрозию, при которой разрушение почвы не превышает темпов ее почвообразования, и ускоренную - превышающую образование почвы.

Все виды эрозии почвы причиняют значительный экономический ущерб сельскому хозяйству и природной экологической среде. При водной он проявляется в чрезмерно большом стоке дождевых и талых вод (более 80-100 мм) на склонах и выщелачивании питательных веществ. Так, ежегодные потери биогенных веществ с одного гектара на смытых почвах достигают азота - 70 кг, фосфора - 9 кг, калия - 66 кг.

Смыв и размыв почвы на склоновых землях вызывает большие потери гумуса (до 227 кг/га в год) и ухудшение ее свойств, образование оврагов, а также заиление рек, прудов, водохранилищ и их загрязнение пестицидами и удобрениями. На землях, подверженных ветровой эрозии, происходит снос почвы, засыпание переносимой массой растений и гибель посевов.

Водная и ветровая эрозия приводит к уменьшению площади пашни, снижению плодородия почвы и урожайности культур на 3070%, а также к ухудшению качества продукции.

Основными факторами и условиями проявления эрозии являются природные и антропогенные (рис.28).

К природным факторам относят климат, интенсивность осадков, рельеф, тип почвы и ее гранулометрический состав, отсутствие растительного покрова и др.

Антропогенные факторы связаны с хозяйственной деятельностью человека по использованию земель агроландшафта, которая определяется структурой Сельскохозяйственных угодий, т.е. соотношением пашни, леса, лугов, пастбищ и садов.

Проявление эрозии связано с уничтожением растительности, интенсивной пастьбой скота, сплошной вырубкой лесов, несоответствием ландшафтным условиям способов обработки почвы, посева культур и др.

Чрезмерная распаханность территорий (более 70-90%) приводит к опустыниванию и ухудшению экологической среды человека, животных и других организмов.

7.3.2. Комплексная защита почв от водной эрозии

Почвозащитный и противоэрозионный комплекс включает организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные и гидротехнические мероприятия.

Организационно-хозяйственные мероприятия предусматривают обследование, учет и картографирование эродированных земель, разработку проекта внутрихозяйственного землеустройства, противоэрозионную организацию территории, освоение почвозащитных севооборотов.

Наряду с этим планируют мероприятия по поверхностному и коренному улучшению природных кормовых угодий, выполаживание вершин оврагов и залужение склонов.

Основой почвозащитного земледелия является противоэрозионная и водоохранная организация территории землепользования: прямоугольная, контурная, контурно-мелиоративная и др. На продольнопрямых склонах применяют прямоугольнуюорганизацию территорий, при шторой поля (рабочие участки) размещают длинной стороной поперек склона. Ширина полей на склонах 3-5° составляет не более 300-400 м.

На сложных поперечно-выпуклых склонах применяют контурное размещение полей (параллельно горизонталям местности, чтобы они не концентрировали потоки воды. На крутых склонах более 5° применяют контурно-мелиоративную организацию территории, при которой по границам линейных рубежей (поле, участков) размещают лесонасаждения с водозадерживающими каналами или валами. Ширину участков, полос при этом уменьшают до 50-60 метров.

Система почвозащитных севооборотов обеспечивает надежную охрану почв от эрозии. Их дополняют промежуточными посевами, полосным размещением культур, буферными полосами. На полях с крутизной от 3 до 5° проектируют зернотравяные севообороты, в которых доля многолетних трав составляет 28,6-40%. Например, на среднесмытых дерново-подзолистых и серых лесных почвах целесообразно вводить следующие севообороты: 1) овес с подсевом многолетних трав; 2) многолетние травы 1 г.п.; 3) многолетние травы 2 г.п.; 4) озимая рожь; 5) зернобобовые; 6) озимая рожь.

На землях ограниченного использования (склоны 5-8°) планируют травяно-зерновые и травопольные севообороты, в которых долю многолетних трав увеличивают до 50-70%.

Наиболее эффективны агротехнические противоэрозионные мероприятия, которые менее энергоемки и быстрее окупаются прибавкой урожая. Они включают почвозащитные способы обработки почвы, посева, приемы регулирования задержания стока талых и ливневых вод, повышенные дозы органических и минеральных удобрений, известкование кислых почв.

Для перевода поверхностного стока во внутрипочвенный с целью увеличения водопроницаемости почвы применяют вспашку поперек направления склона, вспашку плугами с почвоуглубителями, с вырезными отвалами, глубокое безотвальное рыхление.

Вспашка поперек склона эффективна на поперечно-прямых склонах крутизной 2-3° со слабо- и среднесмытыми почвами. На сложных склонах обработку осуществляют по горизонталям, повторяя контуры склона, такую обработку называют контурной. Образуемые гребни, борозды при вспашке поперек склона сокращают поверхностный сток воды в 2-3,5 раза и увеличивают ее накопление на 150-200 м³ на гектар. Пашут склоны оборотными плугами (ПНО-3-35), чтобы пласты почвы оборачивались в направлении верхней части склона.

Вспашка плугами с почвоуглубителями, плугами с вырезными и безотвальными корпусами эффективна на средне- и сильносмытых почвах с мощностью гумусового горизонта менее 18 см. С помощью этих приемов рыхлят уплотненные подпахотные слои без выноса малоплодородного слоя почвы на поверхность. Глубокое рыхление уменьшает глубину промерзания почвы, ускоряет оттаивание ее весной. Это способствует лучшему поглощению воды почвой и увеличению ее запасов на 12-15 мм.

Вспашку и безотвальное рыхление на склонах проводят в занятых парах, под озимые, зернобобовые культуры с помощью плугов-рыхлителей ПРК-4-40, чизельных орудий (ПЧ-2,5; ПЧ-4,5), плоскорезов-глубокорыхлителей (КПГ-250А; ПГ-3-100).

Щелевание как специальный прием применяют для перевода поверхностного стока во внутрипочвенный на многолетних травах, посевах озимых культур. Щели шириной 5-8 см и глубиной 40-60 см нарезают с помощью щелевателей (ЩН-3-70; ЩН-4), оборудованных валикообразователями, которые создают над щелью водозадерживающий валик высотой 10-12 см. Этот прием уменьшает смыв почвы, сток воды и увеличивает весенние ее запасы в почве на 30-50 мм. Щелевание эффективно на тяжелых почвах с плохой водопроницаемостью, особенно на склонах крутизной 3-5°. Его проводят в системе зяблевой обработки почвы, на посевах многолетних трав, озимых культур, сенокосах и пастбищах поздней осенью при замерзании верхнего слоя почвы на глубину 5-7 см, что предохраняет их от заплывания и меньше повреждает корневую систему растений.

На крутых склонах 5-8° с целью предотвращения стока эффективны противоэрозионные приемы обработки почвы с изменением микрорельефа: создание гребней, прерывистых борозд, замкнутых лунок, ступенчатого профиля поверхности поля и дна борозды. К таким приемам относятся ступенчатая, гребнистая, комбинированная (отвально-безотвальная) вспашка, прерывистое бороздование, лункование и валкование зяби.

Ступенчатая разноглубинная вспашка выполняется плугами, у которых четные корпуса устанавливают на 10-12 см глубже остальных. В результате такой обработки на поверхности поля образуются борозды, окаймленные гребнями, а на глубине - ступенчатый профиль.

Ступенчатая вспашка предотвращает смыв почвы, поверхностный и внутрипочвенный сток, повышая запасы воды в метровом слое на 20-33 мм, а урожайность зерновых культур на 0,17-0,43 т/га.

Гребнистая вспашка - это обработка с образованием гребней на поверхности поля. Выполняется плугами с одним удлиненным или укороченным отвалом. Возможно одновременное оборудование плугов отвальными и безотвальными корпусами. Отвальный корпус формирует при вспашке более высокий гребень, чем безотвальный.

Чередование гребней и открытых борозд в направлении, перпендикулярном склоновому стоку создает дополнительные емкости для накопления воды.

Прерывистое бороздование (лункование) - это нарезка борозд (лунок) на поверхности поля. Выполняется чаще всего одновременно со вспашкой плугами, оборудованными специальными приспособлениями ПРНТ-7000, ПРНТ-8000. Трехлопастная крыльчатка, установленная за укороченным отвалом, формирует валики (перемычки) между гребнями, образуя замкнутые лунки длиной 1,0-1,2 м и емкостью 90-100 л. Лункование зяби после вспашки выполняют дисковыми лущильниками типа ЛДГ-10Г с приспособлением ПЛДГ-10. Поля, обработанные с созданием водозадерживающего микрорельефа, весной выравнивают с помощью агрегатов ВИП-5,6, ВПН-5,6А, ВП-8 или культиваторами с боронами и другими орудиями. Поэтому такие противоэрозионные приемы целесообразно применять под поздно высеваемые культуры: гречиху, просо, кукурузу или однолетние травы.

На склонах крутизной более 3° обязательным требованием противоэрозионной обработки является выполнение всех приемов почвообработки и посева поперек склона.

7.3.3. Комплекс почвозащитных мероприятий . по борьбе с дефляцией

Дефляция проявляется в степных и полупустынных зонах страны при скорости ветра над поверхностью почвы более 3-4 м/с. Она возникает в виде пыльных и черных бурь и причиняет огромный ущерб сельскому хозяйству. Ветер уносит мельчайшие частицы почвы, а вместе с ней высеянные семена и всходы растений. При большой скорости ветра почвенные частицы засекают молодые растения, вызывая гибель посевов.

Основные причины дефляции - высокая скорость ветра, слабая окультуренность и низкая влажность верхнего слоя почвы, отсутствие на пашне защитного растительного покрова. Главными задачами защитных мероприятий в борьбе с дефляцией являются сохранение на поверхности пашни максимального количества стерни, растительных остатков и снижение скорости ветра.

Противодефляционные комплексы включают почвозащитные севообороты с кулисными парами, полосное размещение посевов зерновых культур и многолетних трав, плоскорезную мульчирующую обработку почвы с оставлением стерни и соломы на поверхности поля, применение специальных способов посева (прямой, стерневой, бороздковый и др.).

Почвозащитные севообороты вводят на легких почвах, наиболее подверженных выдуванию. Доля многолетних трав в них составляет 50%. Почвозащитный эффект севооборотов усиливают полосным размещением посевов зерновых культур, кулисных паров и многолетних трав. Полосы шириной 50-100 м (для легких почв) зерновых культур и кулисного пара чередуют с полосами многолетних трав, размещая их поперек направления господствующих ветров. Примером для защиты легких почв может служить следующий севооборот: 1) яровая пшеница; 2-5) житняк гребневидный; 6) яровая пшеница; 7) суданская трава; 8) донник.

В почвозащитные кормовые севообороты вводят культуры с высокой почвозащитной способностью: волоснец сибирский, эспарцет, сорго, райграс, пырей безкорневищный, житняк и др.

Важным звеном противодефляционного комплекса является почвозащитная система обработки почвы. Сущность этой системы - полный отказ от вспашки, обработки лемешными и дисковыми лущильниками и замена их культиваторами-плоскорезами; применение для весеннего боронования и обработки паров - игольчатых борон, а для посева зерновых - стерневых сеялок типа СЗС-2,1; СЗС-8; СЗС-12. Плоскорезная обработка и стерневой посев позволяют сохранить на поверхности пашни до 70% стерни и растительных остатков. Стерня и соломенная мульча снижают скорость ветра в приземном слое до экологически безопасного порога (2-3 м/с), что предупреждает снос почвы. В зимний период она задерживает снег, способствует накоплению влаги, а в летний жаркий период предохраняет почву от перегрева и чрезмерного иссушения. Все это повышает противоэрозионную устойчивость почвы, улучшает влагообеспеченность растений и увеличивает урожайность яровой пшеницы на 0,25-0,32 т/га.

Для повышения почвозащитной роли плоскорезной обработки на поверхности почвы оставляют измельченную при уборке солому в виде мульчи. В этих условиях применяют прямой посев зерновых специальными сеялками в необработанную почву, а сорняки уничтожают гербицидами. Такая почвозащитная технология возделывания зерновых культур снижает энергетические затраты на 25-30%, а выход зерна в зернопаровых севооборотах увеличивает на 31-52%.

Большую почвозащитную роль играют кулисные пары. Кулисы (полосы) шириной 0,9-1,2 м создают из горчицы, сорго, рапса, кукурузы и размещают поперек господствующих ветров через 16-25 м, при этом ширина межкулисного пространства должна быть кратной проходам почвообрабатывающих и посевных агрегатов. Посевы кулис или оставление полос из стеблей высокорослых культур после их уборки задерживают снег на полях, снижают скорость ветра и смягчают отрицательное действие суховеев.

В районах с устойчивым снежным покровом проводят на полях снегозадержание, уплотнение и регулирование его таяния. Покрытая снегом почва не подвергается сносу ветром зимой, лучше противостоит действию весенних ветров из-за повышенного увлажнения. Снежные валы создают снегопахами-валкообразователями (СВШ-7, СВШ-10) поперек направления господствующих ветров или в перекрестном направлении через 5-10 м.

7.3.4. Лесомелиоративные мероприятия

Они включают в себя систему водорегулирующих, полезащитных, прибалочных и овражных лесонасаждений. Лесные полосы способствуют накоплению снега, улучшают микроклимат, защищают посевы от пыльных бурь, ослабляют действие засух и суховеев. Полезащитные лесные полосы (3-5- рядные) располагают по границам полей севооборотов поперек направления господствующих ветров. Расстояние между продольными лесными полосами на черноземных почвах составляет 400-600 м, а на каштановых и песчаных его уменьшают до 250-300 м. Вспомогательные (поперечные) полосы располагают перпендикулярно к основным через 1500 м.

Наибольший агрономический эффект оказывают полосы продуваемой и ажурной конструкции. Они характеризуются сомкнутыми кронами деревьев в верхней части насаждений и крупными просветами между стволами в приземной зоне. В качестве главных пород сажают дуб черешчатый, акацию белую, тополь канадский, вяз мелколистный, ясень и др.

Прибалочные и приовражные лесные полосы создаются с плотной конструкцией и размещают вдоль оврагов и балок перпендикулярно линиям стока. Ширина полос составляет 12-31 м, в междурядьях - 2,5-5 м. По опушкам и в середине полосы размещают кустарники, по дну оврагов высаживают тополь, иву, осину и др. Для защиты прудов, водоемов и водохранилищ от заиления и для улучшения их санитарного состояния создают берегоукрепительные и противоэрозионные насаждения.