Водная эрозия склоновых земель: виды и факторы проявления, методы борьбы

В современный период значительно возросло внимание человека к использованию земельных ресурсов, к сохранению и улучшению плодородия почв, что является необходимым условием стабильного развития сельского хозяйства. Защита почв от эрозии и создание высокопродуктивных агроэкосистем являются одной из важнейших фундаментальных проблем и практических задач современного земледелия. Поиск решения этой проблемы актуален и имеет большое народно-хозяйственное значение.

Эрозия почв является одним из основных деградационных процессов. К главным факторам, способствующим её развитию, относятся: склоновая часть, сильная расчлененность овражно-балочной сетью (около 1,5 км/км²), ливневый характер выпадения осадков, высокая распаханность, недостаточно высокая культура земледелия и др.

Возникновению и развитию водной эрозии способствуют как природные, так и антропогенные факторы. Важнейшим природным фактором является климат:

• мощность снежного покрова;
• глубина промерзания почвы и скорость снеготаяния;
• количество осадков и их интенсивность.

Водная эрозия вызывается поверхностным стоком, поэтому важнейшими климатическими факторами, определяющими эрозионную опасность земель, являются дождевые осадки, а также режим снеготаяния. Другие климатические факторы (температура, влажность) имеют косвенное значение.

Оказывает влияние на этот процесс рельеф местности: его расчлененность, базис эрозии, величина и форма водосборов, крутизна, длина, форма и экспозиция склонов. Конечно, важны и свойства почв: гранулометрический состав, структурное состояние, водопроницаемость, влагоемкость. Часто проявление эрозии связывают со степенью защищенности земель естественной растительностью.

Сочетание определенных природных факторов создает предпосылки для проявления ускоренной эрозии, но основной причиной ее развития остается нерациональная хозяйственная деятельность. Ключевые антропогенные факторы эрозии – уплотнение почвы (образования плужной подошвы), уменьшение площади растительного покрова, дигрессия пастбищ, ухудшение структурного состояния почв, недостаточная защищенность поверхности растительными остатками.

Природа эрозии почв заключается в том, что под влиянием определенных сил происходит отрыв частиц от структуры почвы или подстилающей породы и их перенос во взвешенном виде.

Водная эрозия подразделяется на:

• смыв (поверхностный, разрушение почвы дождевыми каплями, капельная эрозия, сползание почвы);
• размыв (струйчатый размыв, бороздково-струйчатый, заравниваемые и незаравниваемые промоины, вымоины, овраги);
• подземную эрозию;
• ирригационную эрозию;
• волновую эрозию.

Поверхностный смыв почвы – это результат воздействия на поверхность склона потока воды, обладающего энергией, превышающей силу сцепления почвенных агрегатов и их водопрочность. В результате разрушается верхний, наиболее плодородный слой почвы. Поверхностный смыв происходит уже при скоростях течения воды 0,4-0,9 м/с на легком суглинке, а на плотной глине – при 0,7-1,2 м/с. Такие критические скорости могут возникать на поверхностях даже с уклоном 1,0-1,5°.

Капельная эрозия возникает при интенсивном выпадении капель, обладающих большой энергией, до 30% которой расходуется на разрушение агрегатов почвы и их разбрасывание. Скорость падения капель возрастает с увеличением их диаметра и может достигать 5-7 м/с. При этом от массива может отрываться  150-200 т/га почвы, что равно плотному слою почвы 15-20 мм. Высота подъема частиц достигает  25-30 см, а дальность разбрасывания – до 1,5 м. На склоновых участках частицы перемещаются в связи с тем, что брызги воды летят вниз дальше, чем вверх.

После очень влажной осени во время постоянного подтока талых вод или при выпадении ранних весенних дождей наблюдается сползание почвы. Этому процессу подвергается слой почвы толщиной 5-7 см, что приводит к оголению корневой системы растительности и, как следствие, к ее значительному повреждению и гибели. На крутых склонах (более 7°) во время ливней или затяжных дождей на отдельных участках почва сползает вместе с растительностью. На склонах, где имеется хорошо развитый растительный покров, почва не сползает.

Струйчатый размыв почвы возникает при встрече на пути стока различных препятствий. Слой стока уже в начале развития расчленяется на струйки и ручейки. При этом глубина текущей воды возрастает до 5-7 см, а скорость течения увеличивается в 2-3 раза, что приводит к интенсификации эрозии в 6-7 раз.

Бороздково-струйчатый размыв образуется по следам прохождения средств механизации. Сток собирается в струйки и ручейки на дне бороздок или выше наклонных гребней, что обуславливает прямолинейный струйчатый размыв.

Поверхностно-струйчатый размыв  возникает в результате ежегодного перемещения по поверхности склона струйчатого размыва во многих местах.

Многократно повторяющийся смыв и мелкоструйчатый размыв в одних и тех же местах приводят не только к быстрому разрушению почвы до подстилающих пород, но и к образованию новых ложбин, а также  к углублению старых, что в свою очередь усиливает сток, смыв и размыв почвы.

Важнейшей причиной снижения плодородия почв и колебания урожайности возделываемых  культур является слабое регулирование поверхностного стока.

Наукой и практикой разработан комплекс противоэрозионных мер, направленных на прекращение процесса эрозии и восстановление эффективного плодородия склоновых земель. Среди этих мер важнейшими являются агротехнические приемы как наиболее быстродействующие и не требующие дополнительных затрат. При этом основное место занимает правильная противоэрозионная обработка почвы. Ее основная цель  – задержание осадков на месте их выпадения и перевод поверхностного стока во внутрипочвенный. Это достигается, с одной стороны, безотвальной мульчирующей обработкой верхнего слоя стерни, созданием растительных и пожнивных остатков, а с другой стороны, глубоким осенним рыхлением почвы.

По назначению и характеру воздействия агротехнические противоэрозионные приемы можно разделить на четыре группы.

1. Приемы, которые направлены на улучшение водно-физических свойств почв и на повышение ее водопроницаемости: углубление пахотного слоя (глубокая вспашка и безотвальное рыхление), окультуривание, искусственное оструктуривание почвы, щелевание, кротование.
2. Приемы,  направленные на поверхностное водозадержание: контурная и поперечная вспашка зяби, создание искусственного микрорельефа (прерывистое бороздование, обвалование, микролиманы, лункование).
3. Приемы, которые обеспечивают высокую противоэрозионную устойчивость почвы: поверхностные обработки, плоскорезная обработка, мульчирование поверхности почвы.
4. Приемы, регулирующие снегоотложение и снеготаяние, относятся к четвертой группе: снегозадержание (снегопахом, кулисами, лесополосами), уплотнение, распашка снега.

Для разработки комплекса противоэрозионных мероприятий нужно знать количественное выражение влияния каждого приема. Большое значение придается оценке стокорегулирующей и противоэрозионной роли агротехнических приемов как наиболее эффективных и не требующих больших дополнительных затрат.

Многочисленные опыты аграриев показали высокую эффективность такого агротехнического приема, как глубокая вспашка зяби на 27-35 см. Вспашка зяби на глубину 20-22 см с почвоуглублением до 37 см способствует сокращению стока с 97 до 23 мм, а безотвальное рыхление на глубину 35-40 см – до 36 мм. Г.П. Сурмач пришел к выводу, что углубление пахоты на 1 см сокращает сток от 1,5 до 4,5 мм. Это означает, что если углубить пахоту на 8 см, то будет мы сократим сток  на 12-34 мм.

Обработка и посев поперек склона также являются эффективными приемами борьбы с эрозией почв, которые  способствуют задержанию влаги и уменьшению стока талых и дождевых вод. Известно, что при поперечной обработке почв на склонах урожай сельскохозяйственных культур повышается на 5-20%, уменьшается смыв почв.

На более крутых (>5°) и длинных склонах поперечная обработка не может задержать сток вод и защитить почву от разрушения. Здесь необходимы бороздование и обвалование зяби. При проведении сплошных борозд и валиков без перемычек отклонение их от горизонталей может вызвать сток вод и размыть борозды. Бороздование зяби сокращает смыв почвы в 1,5 раза.

В последнее время распространение получило щелевание. Для формирования щелей в почве используют ножи различной конструкции, укрепленные к корпусам обычных плугов. Образовавшиеся при этом щели заполняются торфом или соломой, что увеличивает их водопоглощающую способность, уменьшает заплывание и промерзание их зимой, а летом – иссушение почвы.

Мульчирование зяби соломой способствует сохранению почвы от разрушения и поддержанию верхнего слоя в более рыхлом состоянии. Во время зимних оттепелей влага просачивается из верхнего слоя в более глубокие, а поры предохраняются от закупорки льдом.

Еще один агротехнический прием – запашка соломы в почву применяется с целью обогащения почвы органическими веществами, повышения ее порозности и впитывающей способности. Перед запашкой солому разбрасывают ровным слоем по поверхности почвы. Такой прием способствует сокращению стока на 5-6 мм.

Глубокое рыхление почвы позволяет разрушить плужную подошву, которая препятствует проникновению корневой системы в нижние слои почвы и затрудняет поступление вод в пахотный горизонт. Рыхление подпахотного горизонта увеличивает мощность корнеобитаемого слоя, улучшает воздушный, водный и тепловой режимы почвы, активизирует биологические процессы, способствует накоплению влаги, предотвращает ветровую и водную эрозию почвы. Глубокое рыхление почвы проводят различными агрегатами: чизельными плугами, плугами общего назначения оборудованными безотвальными корпусами, а также комбинированными глубокорыхлителями.

Таким образом, агротехнические противоэрозионные приемы:

• увеличивают противоэрозионную стойкость и впитывающую способность почв,
• способствуют равномерному увлажнению почвы,
• сокращают объем, интенсивность стока и смыва,
• предотвращают концентрацию стока на пашне,
• создают условия для безопасного сброса избытка талой или дождевой воды,
• снижают смыв почвы до экологически допустимых значений.

Они должны обязательно применяться в комплексе с другими противоэрозионными мероприятиями.