Эрозия почв

Факторы и закономерности развития эрозии. В настоящее время в Беларуси проблеме эрозии почв уделяется все возрастающее внимание, так как эрозия является одним из наиболее распространенных видов деградации почв, наносящих большой экономический и экологический ущерб. Она относится к числу тех глобальных проблем, актуальность которых не только не уменьшается в ходе исторического развития, но и приобретает всебольшую остроту. За последние 50 лет интенсивность эрозионных процессов в мире по сравнению со среднеисторической возросла в 30 раз.

Проблема эрозии почв актуальна для Беларуси, так как особенности рельефа, геоморфологии, характер почвообразующих пород и интенсивная антропогенная нагрузка на почвенный покров обусловили значительное ее развитие. Эродированные почвы на пашне занимают в республике 480 тыс. га (9,4 % от общей площади). Кроме этого, 2108 тыс. га или 41,2 % пахотных земель относятся к эрозионноопасным землям, которые при неправильном использовании могут быть подвержены эрозии. При этом в ряде районов вполне отчетливо прослеживается тенденция расширения ареалов действия эрозионных процессов.

Эрозия наносит существенный эколого-экономический ущерб. Проведенные исследования показывают, что на пахотных землях ежегодно содного гектара водосборной площади с поверхностным стоком смывается или выносится ветром в среднем до 10-15 т твердой фазы почвы, 150-180 кг гумусовых веществ, безвозвратно теряется до 10 кг азота, 4-5 кг фосфора и калия, 5-6 кг кальция и магния.

Потери гумуса и элементов питания, ухудшение агрофизических, биологических и агрохимических свойств отрицательно сказываются на производительной способности эродированных почв. Средние недоборы урожаев зерновых культур из-за ухудшения свойств почв, подверженных эрозии, составляют в зависимости от степени их эродированности 12-40 %; пропашных – 20-60; льна – 15-40; многолетних трав – 5-30 %.

Экологический ущерб от эрозии выражается в том, что в условиях холмистого рельефа и близкого расположения пахотных земель к акватории водоемов смываемый мелкозем и биогенные элементы приводят к заилению и загрязнению рек и водоемов нитратами, фосфатами, хлоридами, пестицидами. Ухудшается качество поверхностных вод и водных ресурсов в целом.

Природными факторами, определяющими возможность возникновения эрозии на территории Беларуси, являются климат, рельеф, гранулометрический состав почвообразующих пород, растительность, сельскохозяйственное использование земель без учёта этих факторов.

При определенном сочетании режима осадков и рельефа возможно формирование стока, который является основной причиной возникновения водной эрозии почв. Формирование стока, на территории Беларуси, расположенной в зоне достаточного увлажнения, может идти на склоновых землях уже при слабых длительных дождях, и особенно сильно – при ливневых.

Наиболее опасной в эрозионном отношении является северная и центральная части республики, имеющие возвышенный и пересеченный рельеф, где распространены моренные и лёссовидные суглинки. На таких почвах, особенно на наиболее плодородных лёссах и лёссовидных суглинках, атмосферные осадки медленно проникают в глубь почвы, в основной массе стекают по поверхности, вызывая смывы и размывы. Почвы более легкого гранулометрического состава, имеющие большую водопроницаемость, способные поглощать даже обильные осадки и переводить их во внутрипочвенный сток, менее подвержены водной эрозии. В засушливые периоды они могут подвергаться ветровой эрозии.

Высокая распаханность территории также является одной из причин возникновения эрозии почв.

Однако вышеперечисленные факторы являются только фоном или предпосылкой для возникновения эрозионных процессов. Основной и непосредственной причиной возникновения последних является производственная деятельность человека. Это в первую очередь обусловливается уничтожением естественной растительности и распашкой. На севере Беларуси, где в основном распространены суглинистые почвы на морене с короткими склонами, развитие эрозионных процессов происходит в виде плоскостного смыва. В центральной части республики, где распространены почвы на пылеватых суглинках с более длинными склонами, развитие эрозионных процессов происходит в виде поверхностного смыва и глубинного размыва (образование оврагов).

В южной части Беларуси (Полесье), где в основном распространены почвы на мелкозернистых рыхлых песках, характеризующихся малой влагоемкостью, наблюдается развитие ветровой эрозии. Для ландшафта Полесья характерно наличие большого количества эоловых рыхлопесчаных гряд, островков, дюн, а также всхолмленных и слабоприподнятых равнин. Почвы на этих элементах рельефа при уничтожении древесной и травянистой растительности в результате мелиорации, прогона и пастьбы скота в периоды с малым количеством осадков быстро просыхают и уже при скорости ветра 3–4 м/секчасто подвергаются ветровой эрозии.

Эрозионная опасность усугубляется еще и тем, что значительная часть территории Полесья представлена маломощными торфяно-болотными почвами, подстилаемыми рыхлыми песками, которые после осушения оседают, торф частично минерализуется, а подстилаемые рыхлые пески постепенно обнажаются и развеиваются ветром. Возникновение и развитие эрозионных процессов на торфяно-болотных почвах происходит при сильном подсыхании верхнего слоя почвы и скорости ветра 7–8 м/сек. Это совпадает с весенним и весенне-летним периодом, когда почва слабо или вовсе не покрыта растительностью.

Таким образом, природные условия республики (относительно большое количество осадков, их интенсивность, неравномерное распределение по сезонам года, ветры, расчлененный рельеф), большая распаханность территории и не всегда правильное использование почв в сельском хозяйстве, а также их малая водопроницаемость и легкая размываемость способствуют проявлению эрозионных процессов.

В зависимости от основных факторов, обусловливающих развитие эрозионных процессов, на территории Беларуси выделяются следующие почвенно-эрозионные районы:

1. Район проявления линейной и сильной плоскостной эрозии, охватывающий большую часть Минской, Новогрудской, Оршанской, Мозырской возвышенностей и Оршанско-Могилевское плато, занимает около 6,1 % территории Беларуси. Для района характерны длинные склоны, дер-: ново-подзолистые пылевато-суглинистые почвы, развивающиеся на мощных лёссовидных суглинках и лёссах, малая водопроницаемость, сравнительно большое количество талых вод весной и интенсивных дождей летом.

2. Район проявления сильной плоскостной эрозии занимает 6,7 % территории Беларуси – расчлененного рельефа Невельско-Городокской, Витебской и Латгальской возвышенностей, Белорусского Поозерья и Свенцянекой гряды. Для данного района характерен холмистый рельеф, короткие склоны, пестрый гранулометрический состав почв, выпадение большого количества осадков, но небольшой снежный покров.

3. Район средней плоскостной и слабой линейной эрозии занимает сглаженные слабохолмистые и волнистые площади Ошмянской, северной части Минской, а также Гродненскую и Волковысскую возвышенности, Копыльскую гряду и большую часть Оршанско-Могилевского плато. Площадь этого района составляет 17 % территории республики. Здесь рельеф более спокойный и с меньшей глубиной базисов эрозии, чем в первом и втором районах, поэтому и почвенная эрозия проявляется слабее, хотя здесь преобладают почвы с малой водопроницаемостью, и во время сильных дождей может развиваться не только поверхностная, но и линейная эрозия.

4. Район проявления средней плоскостной эрозии занимает 5,6 % площади Беларуси с менее расчлененным рельефом в области Валдайского оледенения в полосе Мядель, Докшицы, Глубокое, Ушачи, Чашники, Шумилино, Сенно. Для него характерен сглаженный холмистый рельеф с короткими склонами, супесчаными и суглинистыми почвами.

5. Район проявления слабой эрозии охватывает 23,8 % территории Беларуси. Он занимает волнистые равнины с отдельными склонами средней крутизны, с суглинистыми супесчаными и песчаными почвами.

6. Район распространения песчано-болотных и озерно-ледниковых равнин не опасен для водной эрозии. При неправильном использовании почв может развиваться ветровая эрозия. Этот район занимает 40,8 % территории Беларуси (рис. 7.2).

В процессе развития эрозионных процессов смываются водой и разрушаются ветром в основном верхние горизонты почв, в результате формируются почвы с иными свойствами – эродированные. В зависимости от того, какие горизонты разрушены и на каких горизонтах или почвообразующих породах образовываются новые почвы, свойства их будут разными.

Рис. 7.2. Эрозия почв Беларуси (Национальный атлас Беларуси, 2001)

Малая мощность культурного гумусового горизонта дерново-подзолистых почв делает проявление эрозии особенно заметным, ибо наряду с морфологическими изменениями почвы происходят большие изменения водно-физических и агрохимических свойств.

Так, если верхний пахотный горизонт в связи со смывом в основном представлен подзолистым горизонтом, для которого обычно характерно меньшее содержание физической глины, то он будет иметь более легкий гранулометрический состав. И, наоборот, если верхний пахотный горизонт сформировался на иллювиальных горизонтах, для которых характерно большее содержание физической глины, то он будет иметь более тяжелый гранулометрический состав. Так, с увеличением степени эродированности и на лёссовидных суглинках, и на моренных суглинках количество физической глины увеличивается, а содержание крупной пыли уменьшается 5–10 %.

У почв, подверженных ветровой эрозии, теряется в первую очередь пылеватая фракция и происходит относительное увеличение песчаной фракции. В связи с утяжелением гранулометрического состава почв при смыве верхних горизонтов растет не только объемная (плотность сложения), но даже удельная масса (плотность твердой фазы), снижается пористость, капиллярная и полная влагоемкость.

Ввиду снижения содержания гумуса на эродированных почвах ухудшаются агрохимические показатели: снижается содержание элементов питания, растет кислотность за счет припахивания нижних обедненных и кислых горизонтов.

Валовой химический состав верхних горизонтов и суглинистых, и песчаных почв Беларуси под влиянием эрозионных процессов (смыва водой и развевания ветром) изменяются, в большинстве случаев они принимают свойства нижележащих горизонтов.

Мероприятия по использованию эродированных земель и борьбе с эрозией в первую очередь должны быть направлены на устранение причин, порождающих развитие эрозии почв, а также на повышение плодородия эродированных почв, поднятие их производительности в целях получения высоких и устойчивых урожаев.

В основу мероприятий по борьбе с эрозией почв положено правильное размещение на территории лесной и травянистой растительности и применение специальных обработок. В противоэрозионные мероприятия входят: соответствующая местным условиям система обработки почв, введение специальных севооборотов, применение нужных доз органических и минеральных удобрений, регулирование водного режима и т. д.

Поскольку эрозионные процессы возникают преимущественно на пахотных землях, основными .мероприятиями по борьбе с этими процессами должны быть агротехнические: различные приемы обработки, посева, посадки, культивации, снегозадержания и регулирования снеготаяния, внесение повышенных доз органических и минеральных удобрений, широкое применение промежуточных культур и сидератов.

В севооборотах поля следует нарезать так, чтобы длинные стороны их имели направление поперек склона, прокладывать полевые дороги, чтобы они не давали начала развитию эрозии. При необходимости надо создавать систему полезащитных насаждений, проводить облесение оврагов, балок, песков, эродированных берегов рек, каналов и других земель, регулировать пастьбу скота, особенно на песчаных почвах.

Состав культур в севооборотах определяется хозяйственной необходимостью, но вместе с тем учитываются конкретные условия территории крутизна, длина и экспозиция склонов, эродированность почвенного покрова в целом и другие природные и экономические условия каждого хозяйства. С увеличением крутизны склонов и степени эродированностипочв доля пропашных культур должна уменьшаться, а культур сплошного сева – увеличиваться. Поля севооборотов наиболее целесообразно размещать на почвах одной категории эродированности.

При размещении полей почвозащитные мероприятия дифференцируются по рабочим участкам. Каждый участок располагают на землях, однородных по рельефу, почвенному покрову и характеру эрозионных процессов, что дает возможность намечать определенный способ и условия его обработки и использования.

Все земли по возможности их использования и применения на них противоэрозионных мероприятий разделяют на следующие категории:

1. Земли, не подверженные водной и ветровой эрозии. Противоэрозионные мероприятия не требуются.

2. Земли, подверженные слабой эрозии (сток воды с этих земель угрожает нижележащим участкам). Для прекращения эрозии и регулирования поверхностного стока достаточно провести более глубокую вспашку с рыхлением подпахотного горизонта, вспашку и рядовой посев поперек склонов, обвалование зяби и т. д.

3. Земли, подверженные средней эрозии. Кроме вышеуказанных мероприятий, необходимо делать прерывистое бороздование и водоотводные борозды.

4. Земли, подверженные сильной эрозии. Кроме применения специальных приемов обработки, необходима противоэрозионная организация территории с применением лесомелиоративных и гидротехнических мероприятий на землях приовражного фонда. Земли этой категории можно использовать в специальных севооборотах (почвозащитных), а при надежной защите от эрозии осваивать под сады и т. д.

5. Земли, подверженные очень сильной водной или ветровой эрозии, непригодны для постоянного возделывания ценных сельскохозяйственных культур. Это пастбища и сенокосы, а также сильно эродированные пашни с ограниченным использованием, которые еще можно выделить в почвозащитный севооборот с 1–2 полями зерновых культур и с 5–10 полями многолетних трав.

6. Земли, непригодные для включения в почвозащитный севооборот, используют под сенокосы или пастбища с нормированным выпасом и применением поверхностного улучшения.

7. Земли, непригодные для земледелия, сенокошения и выпаса, но пригодные для лесоразведения.

Обычно земли первых трех категорий включаются в обычные севообороты с использованием в течение 1–2 лет многолетних трав. Для земель 4–5 категорий разрабатываются специальные севообороты, ограничивающие возделывание пропашных культур (4 категория) или исключающие пропашные (5-я категория). Многолетние травы занимают здесь от 30 до 80 %, в зависимости от степени эрозии. Из зерновых культур на землях 4–5 категорий преимущественно возделываются озимые, так как они больший период времени предохраняют почву от эрозии.

Вся агротехника на склоновых землях должна быть направлена на предотвращение поверхностного стока и эрозии путем увеличения водопроницаемости почв, создания противоэрозионного рельефа, повышения почвозащитной роли растительного покрова. Для увеличения водопроницаемости, задержания влаги в почве, уменьшения поверхностного стока, и постепенного создания мощного окультуренного слоя необходимо последний периодически рыхлить или углублять без выворачивания на поверхность нижних, менее плодородных, горизонтов.

Вспашка поперек склонов является одним из наиболее простых приемов борьбы с эрозией почв. Она почти полностью предотвращает поверхностный сток воды, смыв почвы на выровненных односторонних склонах до 5 градусов. На более крутых склонах для задержания талых вод и уменьшения смыва дополнительно проводят бороздование и обвалование склонов. На сложных склонах – ложбинистых, вогнутых, выпуклых, двускатных и т. п. проводят прерывистое бороздование.

Поперечная вспашка и культивация, прерывистое бороздование, обвалование, лункование и другие приемы создают на пахотных землях противоэрозионный рельеф (бороздки, валики, гребни, лунки и т. д.), который задерживает осадки, предотвращает склоновый сток и смыв почвы. Вспашка с рыхлением подпахотного горизонта, глубокое безотвальное рыхление, щелевание и другие приемы обработки увеличивают водопоглощаемость почв, чем создают условия для максимального поглощения почвой осадков на месте их выпадения, уменьшают сток и смыв.

Агробиологические мероприятия также играют большое значение в борьбе с эрозией почв. Они основаны на противоэрозионных свойствах самих растений, их корневых систем, густоты покрытия. Поэтому правильный подбор культур для возделывания их на склоновых землях, размещение рядков поперек склонов, ранний и перекрестный сев, применение оптимально загущенных посевов, введение подсевных культур, увеличение площади многолетних и однолетних трав, внесение повышенных доз органических и минеральных удобрений, известкование (где это необходимо) и другие мероприятия способствуют оструктурнванию почв, повышению их плодородия и одновременно являются и противоэрозион-ными мероприятиями.

Борьба с ветровой эрозией песчаных почв главным образом сводится к закреплению их лесопосадками (подвижных песков, в основном средне-и сильноразвеваемых ветром). Слабо и частично среднеразвеваемые песчаные и супесчаные почвы необходимо использовать в сельскохозяйственных целях, применив на них комплекс агротехнических и лесомелиоративных мероприятий по борьбе с эрозией почв. Это достигается путем внесения повышенных доз минеральных и особенно органических удобрений в виде суспензии торфа, посева сидератов, раннего и перекрестного сева, правильной пахоты без выворачивания на поверхность нижележащих рыхлых песков, снегозадержания, посадки лесополос.

Для предотвращения развития эрозии почв на торфяно-болотных почвах необходимо обеспечить оптимальную влажность верхних слоев почвы, для чего в осушительной системе необходимо предусматривать двухстороннее регулирование водного режима, обусловливающее постоянную капиллярную связь между верхними и нижними горизонтами почвы. Вместе с регулированием водного режима необходимо применять также агротехнические мероприятия, которые способствуют уменьшению степени проявления ветровой эрозии. Например, прикатывание почвы кольчатым катком перед севом зерновых культур или после сева. Этот прием способствует резкому уменьшению и даже полному прекращению развевания торфа ветром, то есть создает шероховатую поверхность почвы.

Наряду с ветровой эрозией на торфяно-болотных почвах проявляется так называемая биологическая эрозия почв, то есть механическая усадка и минерализация под влиянием мелиорации.

Толщина ежегодного отложения (накопление) торфа в естественных условиях колеблется от 0,5 до 2,3 мм, или 1,5 т/га в год. Скорость сработки торфа в условиях Беларуси на осушенных и освоенных под пашню торфяно-болотных почвах составляет 1–3 см в год, или 15–45 т/га.

Изменение структуры посевных площадей, особенно на маломощных (менее 1 м)торфяно-болотных почвах, путем резкого уменьшения пропашных и увеличения многолетних трав резко сокращает развитие эрозии, а также способствует восполнению минерализуемого органического вещества до 50 %, тогда как под пропашными его восполняется только до 20 %.

В борьбе с эрозией почв важное место отводится лесомелиоративным мероприятиям, так как применение агротехнических мер по задержанию стока и смыва почвы не всегда бывает достаточным для полного прекращения эрозии, особенно овражной и ветровой. При этом лесные полосы на мелиорируемых землях целесообразно размещать вдоль канав перпендикулярно преобладающим ветрам. Эти полосы не только препятствуют развитию ветровой эрозии почвы, но и улучшают условия роста и развития сельскохозяйственных культур, защищая посевы летом от суховеев, всходы – от холодных весенних ветров. Ослабляя силу ветров, лесные полосы устраняют непродуктивное использование влаги из почвы, чем повышают относительную влажность в приземном слое воздуха.

Полезащитные полосы высаживают в малолесных районах на водоразделах сильнорасчлененного рельефа по границам полей севооборотов или внутри их на расстоянии 500–600 модна от другой, шириной 6–20 м, размещая их перпендикулярно направлению преобладающих ветров.

Успешное решение глобальной и экологически выраженной проблемы разработки эффективных мер борьбы с эрозией в значительной степени зависит от учета региональных особенностей возникновения и развития эрозионных процессов.

Под противоэрозионной организацией территории понимают научно-обоснованную организацию состава, соотношения и размещения сельскохозяйственных земель, тесно увязанную с противоэрозионными мероприятиями, направленную на исключение развития процессов эрозии и производство максимального количества сельскохозяйственной продукции при минимальных затратах труда и средств. Она предусматривает созданиепротивоэрозионных комплексов – сочетаний взаимоувязанных, правильно размещенных в рельефе мероприятий и приемов, направленных на сокращение интенсивности процессов эрозии, повышение плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур.

Создание противоэрозионных комплексов в Беларуси, характеризующейся чрезвычайным разнообразием геоморфологических, почвенных, агротехнологических, экологических и других условий, базируется на следующих принципах (Проектирование противоэрозинных комплексов..., Минск, 2005):

· Учет ландшафтных особенностей территории Беларуси.

· Количественная оценка противоэрозионной устойчивости почв, интенсивности проявления эрозионных процессов и противоэрозионной роли элементов почвозащитного земледелия.

· Приоритетность элементов почвозащитного земледелия в почвенно-экологических районах.

· Дифференциация противоэрозионных приемов в зависимости от степени эрозионной деградации почв.

· Формирование севооборотов, выбор приемов основной и специальной обработок почвы, а также системы удобрения на основе нормативной оценки их противоэрозионной роли.

· Оценка эколого-экономической эффективности противоэрозионных комплексов.

Такой подход в использовании земель республики позволяет в максимальной степени адаптировать земледелие к конкретным почвенно-экологическим условиям республики, предотвратить эрозионную деградацию почв и обеспечить их достаточную производительную способность, а также экологическую устойчивость агроландшафтов.

Разнообразие почв по генезису и литологии почвообразующих пород, а также гранулометрическому составу обусловливает их различия по устойчивости к эрозионным процессам. Разработка противоэрозионных комплексов невозможна без учета способности самой почвы противостоять размывающему действию водного потока. Выполненные институтом почвоведения и агрохимии исследования (Проектирование противоэрозинных комплексов..., Минск, 2005) по определению противоэрозионной устойчивости почв на основе данных гранулометрического и валового химического составов, а также расчета коэффициента фильтрации позволили дать количественную оценку этого показателя для почв на различных генетических группах почвообразующих пород и ранжировать их по способности противостоять эрозионной деградации (табл. 7.11).

Таблица 7.11.

Группировка почвообразующих пород по их устойчивости к эрозии

(Проектирование противоэрозионных комплексов..., Минск, 2005)

Проектирование противоэрозионных мероприятий предполагает наличие относительно однородных участков (площадей) по интенсивности проявления эрозии. Такие однородные участки объединяются в агротехнологические группы земель, которые отражаются на карте потенциального смыва почвы.

Для составления карты потенциального смыва почвы на топографической основе с рельефом выделяются водоразделы и ложбины. Перпендикулярно горизонталям проводятся линии стока от нижней части склона до верхней. В качестве нижней точки берется самая низкая отметка для данного участка на топографической карте, в качестве верхней - первая горизонталь от линии водораздела. Линии стока разбиваются на отрезки (100 м) и по ним определяется смыв почвы, причем для составления карты смыв почвы ливневыми осадками и талыми водами суммируется. Суммарный показатель наносится по каждому профилю (линии стока).

Группы земель по величине потенциального смыва выделяются в соответствии с предлагаемой градацией (т/га): I – < 2,0 (незначительная); II - 2,1-5,0 (слабая); III - 5,1-10,0 (средняя); VI - 10,1-15,0 (сильная); V - 15,1-20,0 (очень сильная); VI - > 20,0 (катастрофическая).

Расчет потенциальных потерь почвы при дефляции осуществляется по величинедефляционного потенциала ветра и дефлируемости почвы. Дефляционный потенциал ветра (ДПВ) определяется при пороговых скоростях 5-6 м/сек, 7-10 и более 15 м/сек.

Дефлируемость почвы (ДП) зависит от агрофизических свойств, в первую очередь от прочностных характеристик ее зерен, которые определяются гранулометрическим составом и содержанием гумуса. Количественные показатели ДПВ И ДП используются для определения интенсивности дефляции в т/га в год.

Выделение агротехнологических групп земель в районах распространения ветровой эрозии определяется на основе типизации почвенного покрова и количественной оценки деградации.

Предварительная экспертная оценка дефляционной опасности территории устанавливается по удельному весу дефляционноопасных почв. К дефляционноопасным относятся рыхлосупесчаные, подстилаемые песками, и песчаные автоморфные и осушенные заболоченные, а также торфяные и торфяно-минеральные почвы. В зависимости от удельного веса этих почв на пахотных угодьях (%) выделяются следующие группы дефляционной опасности территории: I – менее 5 (очень слабая); II –05,1-20,0 (слабая); III – 20,1-50,0 (средняя); IV – 50,0-70,0 (сильная); V – >70 (очень сильная).

Организация территории в эрозионных ландшафтах.Противоэрозионная организация территории является основой почвозащитной системы земледелия и имеет главной целью рациональное использование ее составных частей с органической их увязкой между собой, а также с ландшафтными особенностями и характером использования каждого конкретного земельного участка. Она предполагает дифференцированное использование земельных ресурсов на основе учета особенностей агроландшафта. Для этого все обрабатываемые земли делятся на агротехнологические группы по возможной интенсивности сельскохозяйственного использования по количественным показателям потенциальной эрозионной опасности.

На обрабатываемых землях с проявлением процессов водной эрозии может выделятся (Проектирование противоэрозионных комплексов и использование эрозионноопасных земель в разных ландшафтных зонах Беларуси, Минск, 2005) до пяти агротехнологических групп земель (табл. 7.12). Такое деление позволяет установить нормированную нагрузку на почвенный покров в зависимости от степени его эрозионной опасности.

К первой группе относятся земли с неэродированными и очень слабоэродированными полнопрофильными почвами на склонах с крутизной до 1°. Пахотный горизонт этих почв не нарушен. Смыв почвенного мелкозема не превышает 2,0 т/га – уровень предельно допустимого смыва для дерново-подзолистых почв Беларуси. Запасы гумуса в пахотных горизонтах этих почв составляют 50 и более т/га. Они характеризуются благоприятными агрофизическими свойствами и могут использоваться в качестве обрабатываемых земель без ограничений.

Ко второй агротехнологической группе относятся земли, расположенные на склонах с крутизной 1–3°. Как правило, почвы здесь слабоэродированные с величиной потенциального смыва 2,1–5,0 т/га. Пахотный горизонт (А_п) частично разрушен, к нему припахивается нижележащий подзолистый горизонт (А₂). Запасы гумуса по сравнению с неэродированными почвами ниже на 20-30 %, заметно возрастает плотность сложения верхнего горизонта и уменьшается пористость. Земли этой группы нуждаются в слабых ограничениях в использовании.

Таблица 7.12.

Площади агротехнологических групп земель по величине потенциального смыва (Проектирование противоэрозионных комплексов..., Минск, 2005)

Третью группу составляют земли, расположенные на склонах с крутизной 3-5°. Чаще всего они представлены среднеэродированными почвами. Годовой смыв мелкозема составляет здесь 5,1-10,0 т/га. Это ведет к полному разрушению пахотного горизонта и распашке подзолистого и даже верхней части иллювиального горизонта (В). Запасы гумуса уменьшаются в 2,0-2,5 раза по сравнению с полнопрофильными почвами. При этом резко ухудшаются агрофизические свойства. В качестве обрабатываемых эти земли могут использоваться лишь с сильными ограничениями, которые заключаются в полном исключении пропашных культур и необходимости применения специальных систем обработки почвы.

Четвертая группа представлена землями, расположенными на крутых склона (5-7°). Почвы этой группы земель обычно сильно деградированы, пахотный горизонт образован из иллювиального горизонта. Среднегодовой смыв составляет 10,1-20,0 т/га мелкозема. Запасы гумуса в верхнем слое почвы 10-15 т/га, что в пять раз ниже, чем в почвах первой группы. Плотность сложения составляет 1,50 г/см³ и более, а общая порозность снижается до 40% и менее. Земли этой группы нуждаются в очень сильных ограничениях при использовании их как обрабатываемых.

Земли пятой группы включают очень сильноэродированные почвы на склонах с крутизной более 7° и потенциальным смывом более 20,0 т/га в год. Пахотный горизонт их образуется из иллювиального горизонта и подстилающей породы, что ведет к формированию крайне неблагоприятных агрономических свойств почв. Запасы гумуса по сравнению с неэродированными почвами снижаются в 5-6 раз и не превышают 10 т/га. Земли данной группы исключаются из состава обрабатываемых земель и отводятся либо под постоянное залужение, либо под фруктовые насаждения или лесопосадки.

В шестую группу включены земли гидрографического фонда, куда входят все нераспаханные земли (берега и днища балок, оврагов, поймы рек, крутые уступы речных террас), а также распахиваемые днища балок и поймы рек.

В Белорусском Поозерье, характеризующемся мелко- и среднехолмистым рельефом, высокой озерностью, сложной конфигурацией полей и мелкоконтурностью (средний размер контура пашни составляет 6 га) принадлежность к агротехнологической группе устанавливается для целого контура. При этом участки, включающие свыше 30 % и более эрозионноопасных земель, выделяются в группы менее интенсивного использования. В этом регионе особого подхода требует использование земель и применение химических мелиорантов на водосборах озер.

В центральной провинции, отличающейся по сравнению с Поозерьем более длинными и пологими склонами, границы агротехнологических групп земель устанавливаются исключительно по горизонталям рельефа. При этом на склонах длиной 250 м и более осуществляется полосное выделение групп земель. В верхней части склона, характеризующейся, как правило, слабой эрозионной опасностью (смыв почвы до 5 т/га), выделяются земли со слабыми ограничениями в использовании. На полосах, расположенных ниже по склону, ограничения в использовании усиливаются.

При ведении сельскохозяйственного производства особое внимание должно уделяться формированию водоохранных зон и входящих в них прибрежных полос, для которых устанавливается специальный режим использования земель с целью предотвращения загрязнения озер, нарушения водной и прибрежной экосистем.

В структуру водосборных площадей входят: 1) прибрежные полосы (ширина от 50-65 м для озер с площадью зеркала менее 10 га до 150-200 м для озер с площадью зеркала 500 га и более); 2) водоохранные зоны (ширина от 1 до 3 км); 3) сельскохозяйственные земли, не входящие в водоохранные зоны водосбора.

Ширина прибрежных полос устанавливается от среднемноголетнего меженного уровня воды и зависит от площади зеркала водоема и вида земель, расположенных на прилегающих территориях. Прибрежные полосы относятся к землям водного фонда, они не подлежат распашке и должны быть заняты древесно-кустарниковой или луговой растительностью. Во избежание загрязнения озер здесь исключается применение минеральных удобрений и средств химической защиты растений, запрещается выпас скота. Заболоченные участки, примыкающие к озерным водоемам, включаются в границы прибрежных полос и могут использоваться в качестве сенокосов и пастбищ, а также мест гнездования водоплавающей птицы.

При установлении ширины водоохранных зон необходимо исходить из площади водосборов озер и их хозяйственной освоенности, характера рельефа и размещения естественной растительности. В них сельскохозяйственное использование земель осуществляется только в случае соблюдения мероприятий, направленных на предотвращение загрязнения озер. В водоохранных зонах запрещается размещение животноводческих ферм и комплексов, строительство складских помещений для хранения средств химизации, применение пестицидов, жидких органических и отдельных форм жидких азотных удобрений, использование сельскохозяйственной авиации для внесения агрохимикатов. Преимущественное использование пахотных почв - возделывание многолетних трав (70-75 %). При перезалужении сенокосов и пастбищ возделываются озимые зерновые культуры.

В дефляционноопасных агроландшафтахсо сложной структурой почвенного покрова, характерных для Белорусского Полесья дифференцированное использование земель реализуется через выделение контуров агротехнологических групп исходя из типа почвообразования, гранулометрического состава и степени увлажнения почв. С этой целью выполняется типизация почвенного покрова и оценка потенциальной дефлируемости каждой агротехнологической группы в зависимости от компонентного состава входящих в них почвенных разновидностей (табл. 7.13).

Таблица 7.13.

Агротехнологические группы дефляционноопасных земель

в агроландшафтах Белорусского Полесья
(Проектирование противоэрозионных комплексов..., Минск, 2005)

К первой агротехнологической группе земель относятся приподнятые плоские заболоченные песчаные земли с преобладанием дерново-подзолистых заболоченных (30-70 %), дерновых заболоченных (20-50 %) и небольшим удельным весом (10-20 %) торфяно-болотных низинных почв. Потенциальная дефляционная опасность их составляет 1-3 т/га в год.

Вторая агротехнологическая группа высоких песчаных земель включает дерново-подзолистые песчаные автоморфные (около 30 %), оглеенные внизу (20-25 %), временно избыточно увлажненные (около 15 %), глееватые и глеевые осушенные (20-25 %) почвы. Эта группа земель характеризуется средней и сильной дефляционной опасностью. Потенциально возможный перенос почвы ветром составляет 6-10 т/га в год.

Третья группа земель (низинные плоские заболоченные осушенные песчаные) объединяет песчаные дерновые заболоченные (около 60 %), дерново-карбонатные заболоченные (около 30 %) и торфяно-болотные деградированные (до 10 %), а также торфяные низинные осушенные (до 10 %) почвы. Характеризуется легким гранулометрическим составом, сильной неоднородностью и слабой устойчивостью к процессам ветровой эрозии. Потенциальная дефляционная опасность изменяется от 8 до 13 т/га в год.

К четвертой группе отнесены земли самой низкой гипсометрической ступени, то есть котловинные и котловинно-ложбинные. Преобладают осушенные торфяные маломощные почвы (50-80 %) с присутствием осушенных дерновых заболоченных (10-40 %) по периферии котловин или в виде небольших островов в центре. Характеризуется несложным и малоконтрастным почвенным покровом. Потенциально возможный перенос почвы ветром 10-12 т/га в год.

Пятая группа земель представлена котловинными осушенными деградированными торфяно-минеральными почвами, образовавшимися на месте сработанных маломощных торфяников в результате глубокого осушения и нерационального использования почвенного покрова в сельском хозяйстве. Основной фон почв этой группы (70 %) составляют торфяно-минеральные, минеральные остаточно-торфянистые и минеральные постторфяные почвы. К небольшим сположенным буграм приурочены дерново-карбонатные почвы (около 20 %), которые являются одним из компонентов этой группы земель и усиливают степень их неоднородности. Сохранившиеся в небольшом количестве (до 10 %) маломощные торфяно-болотные низинные почвы скоро трансформируются в общий фон деградированных почв.

На небольших открытых пространствах, занятых данной группой земель, значительно возрастает дефляционная опасность. Потенциально возможный перенос почвы ветром может достигать максимальной величины 15 т/га и более (табл. 7.14).

Выделенные группы земель отмечаются на планах землепользования и служат основой адаптивного земледелия. В пределах выделенных групп земель формируются поля и рабочие участки, устанавливается рациональный набор культур и их чередование, разрабатываются системы обработки почвы и удобрений и т. д.

Нормативная количественная оценка противоэрозионной роли элементов земледелия позволяет на объективной основе определить наиболее эффективный комплекс приемов, направленных на предотвращение эрозионных процессов.

Таблица 7.14.

Агротехнологические группы дефляционноопасных земель Белорусского Полесья (Проектирование противоэрозионных…, Минск, 2005)

Важную роль в предотвращении деградации от эрозии играют сельскохозяйственные культуры и правильные севообороты. Растительность всех видов является мощным противоэрозионным фактором, который в наибольшей степени подвергается воздействию человека. Основной почвозащитный эффект оказывают наземные части растений.

По почвозащитной эффективности (способности) культуры разделены нами на три группы: 1) высокой почвозащитной эффективности – многолетние травы (первого года – 0,92, второго-третьего года – 0,98), озимые зерновые, озимый рапс (0,89); 2) средней почвозащитной эффективности - яровые зерновые и зернобобовые (0,36), однолетние травы (0,36), лен (0,25); 3) низкой почвозащитной эффективности – пропашные культуры (картофель, сахарная и кормовая свекла, кукуруза) (0,08).

Коэффициенты почвозащитной способности яровых зерновых и пропашных культур с учетом годовых потерь почвы более чем вдвое ниже по сравнению с коэффициентами, учитывающими потери почвы только за период вегетации данных сельскохозяйственных культур. Многолетние травы и озимые зерновые защищают почву практически круглый год.

Обработка почвы является важнейшим агротехническим противоэрозиоиным приемом и имеет целью перевод поверхностного стока во внутрипочвенный, а также уменьшение испарения с обрабатываемой поверхности. Разнообразие почвенного покрова в агроландшафтах обусловливает дифференцированные системы обработки почвы как в севооборотах, так и при выращивании отдельных культур.

Конкретные системы обработки почв зависят от целого ряда факторов:

1. Характера рельефа и почвенно-агрофизических условий;

2. Потенциала развития деградационных процессов (эрозия, переуплотнение);

3. Требования сельскохозяйственных культур к свойствам почвы (глубине гумусового горизонта, гранулометрическому составу, кислотности, плотности, влагоемкости);

4. Фитосанитарной обстановки в агроэкосистемах (засоренность, насыщенность вредителями и возбудителями болезней).

Обработка почвы должна быть дифференцирована к агротехническим группам земель и отличаться четко выраженной почвозащитной, ресурсо- и энергосберегающей направленностью.

Выбор наиболее эффективного способа обработки почвы осуществляется на основе нормативов их противоэрозионной способности, которые разработаны для каждой агротехнологической группы земель.

Удобренияоказывают многостороннее влияние на проявление эрозионных процессов. Органические удобрения повышают содержание в почве органического вещества, которое способствует улучшению физических свойств почв, обусловливающих их противоэрозионную стойкость. По мере увеличения степени смытости почв противоэрозионная роль органических удобрений возрастает.

Положительное влияние минеральных удобрений на снижение процессов эрозии проявляется в том, что они усиливают почвозащитные функции растений, стимулируя их рост и развитие, образование мощной корневой системы и надземной биомассы (увеличение проективного покрытия почвы). В то же время длительное применение только минеральных удобрений может приводить к ухудшению физических свойств почв, а в связи с этим снижать их противоэрозионную устойчивость.

Совместное внесение органических и минеральных удобрений не только способствует повышению противоэрозионной стойкости почв, но также стимулирует формирование мощной надземной биомассы (площади листьев и кустистости) и корневой системы растений, то есть увеличение проективного покрытия почвы растительностью.

На основе многолетних экспериментальных данных о почвозащитном влиянии разных систем удобрений разработаны нормативы противоэрозионной способности систем удобрения (табл. 7.15) по отношению к неудоброенной почве (Проектирование противоэрозинных комплексов..., Минск, 2005). При формировании севооборотов и установлении структуры посевов в пределах агротехнологических групп земель учитывается пригодность почв для возделывания сельскохозяйственных культур и их почвозащитная способность. В районах распространения водной эрозии формирование схем интенсивных зернопропашных и зернотравяно-пропашных (плодосменных) севооборотов должно базироваться на научно обоснованном размещении ведущих культур и сроках возврата их на прежнее место, а длина ротации и размер полей должны быть подчинена этой главной задаче с учетом расчлененности территории, степени однородности почвенного покрова, других хозяйственных условий.

Таблица 7.15.

Нормативы почвозащитной способности удобрений

В почвозащитных зернотравяных и травяно-зерновых севооборотах состав и порядок чередования культур предусматривает, в первую очередь, защиту почвы от эрозионной деградации и восстановление ее плодородия. Это достигается за счет повышения удельного веса многолетних трав, обеспечивающих удлинение периода, в течение которого почва находится под защитой растений и стерни; и увеличения количества поступающих в почву растительных остатков.

Структура посевных площадей в адаптивно-ландшафтном земледелии должна обеспечивать высокопродуктивное использование пахотных земель при оптимальном сочетании экономических и экологических целей, быть органически увязанной с системой севооборотов, создавая условия для наиболее полной реализации положительного эффекта от чередования культур. Достигается это за счет повышения эффективности использования агроклиматических ресурсов, продуктивности пашни и применения приемов защиты почв от эрозии и других видов деградации земель - с учетом особенностей конкретных агроландшафтов.

При организации севооборотов в водоохранных зонах необходимо стремиться к максимальному усвоению удобрений культурами для снижения потерь питательных веществ. Наиболее эффективны зерно-травяные севообороты, на сильноэродированных землях – только луговые виды земель. В водоохранных зонах необходимо внесение органических удобрений при перезалужении. Дозы минеральных удобрений не должны превышать 120 кг/га действующего вещества азота, на сенокосах и пастбищах необходимо дробное внесение азотных удобрений. Применение фосфорных и калийных удобрений должно быть строго дифференцировано от содержания подвижных соединений этих элементов в почве.

На эродированных землях должны применяться специальные приемы обработки почвы:

контурная поперечная обработка;

углубление пахотного слоя или разуплотнение подпахотного слоя;

предзимнее щелевание зяби.

Использование приемов почвозащитного земледелия позволяет предотвратить потери почвы на сильноэродированной почве 20 и более т/га, гумуса – 130 и более кг/га, азота – 15 кг/га, фосфора и калия – по 6 кг/га.