Файл: Учебное пособие по дисциплине Методы и механизмы воспроизводства плодородия почв для направлений подготовки 35. 04. 03 Агрохимия и агропочвоведение.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 263
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Глава 6. Научные основы, задачи и приемы обработки почвы
Значение обработки почвы.
Обработкой почвы называют механическое воздействие на нее рабочими органами машин и орудий, обеспечивающее создание наилучших условий для сельскохозяйственных культур. К таким условиям относятся оптимальное стро- ение пахотного слоя почвы, мелкокомковатая структура, чистота от сорняков. В результате обработки почва становится более рыхлой, улучшаются водно- воздушный и тепловой режимы, создаются благоприятные условия для жизне- деятельности микроорганизмов и мобилизации доступных питательных ве- ществ.
Обработка почвы ведет к увеличению пористости, улучшению аэрации и усилению обмена веществ между почвой и окружающей средой. В результате усиливается минерализация органического вещества и накапливаются пита- тельные вещества в минеральной форме.
Обработка почвы – действенный способ борьбы с сорняками, вредителями и возбудителями многих болезней культурных растений.
Большой интерес к обработке почвы вызывается высокой энергоемкостью этого процесса. На долю обработки приходится 40% энергетических и 25% трудовых затрат от всего объема плевых работ.
Вместе с тем неразумное применение обработки почвы может привести к отрицательным результатам, например к распылению почвы и развитию водной и ветровой эрозии, к ускоренному разложению перегноя. Изучение научных основ обработки почвы позволяет использовать ее положительное действие и свести к минимуму негативные процессы.
Основные задачи обработки почвы.
Обработка почвы преследует следующие цели и задачи:
1) регулирование водно-физических свойств почвы для создания благо- приятных почвенных условий жизни растений;
2) усиление биологического круговорота питательных веществ и вовлече- ние в него элементов питания глубже лежащих слоев почвы;
3) борьба с засоренностью почвы и посевов, с вредителями и возбудите- лями болезней сельскохозяйственных культур;
4) заделка в почву прежней растительности или ее остатков и удобрений;
5) создание благоприятных технологических условий для проведения дру- гих полевых работ (посев, уход за растениями, уборка урожая);
6) предупреждение возможных отрицательных последствий, например эро- зии почвы, чрезмерного уплотнения и распыления.
41 41
Способы и приемы обработки почвы.
Способ обработки почвы – это характер и степень воздействия на нее ра- бочими органами почвообрабатывающих машин. Различают следующие спосо- бы обработки почвы:
1. отвальный (с частичным или полным оборачиванием пласта);
2. безотвальный (с рыхлением почвы без оборота пласта);
3. роторный (с перемешиванием почвы всего обрабатываемого слоя);
4. комбинированный (включает различные сочетания по горизонтам и слоям почвы отвального, безотвального и роторного способов).
Способы обработки оказывают влияние на распределение в почве органи- ческого вещества, на процессы гумификации и минерализации растительных остатков, на активизацию почвенной биоты.
Вспашка создает относительно однородный по гумусированности пахот- ный слой. Безотвальная и мелкая обработка приводят к резкой дифференциации пахотного слоя по плодородию. При этих обработках растительные остатки и удобрения концентрируются в верхнем слое почвы, поэтому корневая система растений так же развивается в верхнем слое, что опасно в условиях часто по- вторяющихся засух.
Прием механической обработки – это однократное воздействие на почву различными обрабатывающими орудиями с целью осуществления одной или нескольких технологических операций. При обработке почвы выполняются следующие технологические операции: рыхление, крошение, оборачивание, уплотнение, перемешивание, подрезание сорняков, оставление стерни на по- верхности, выравнивание, создание микрорельефа.
В зависимости от глубины обработки различают приемы:
глубокой обработки (более 24 см);
обычной обработки (от 16 до 24 см);
мелкой обработки (от 8 до 16 см);
(поверхностной обработки (до 8 см).
Приемы основной обработки почвы и их система в севообороте.
Основная обработка — это наиболее глубокая сплошная обработка почвы под определенную культуру, существенно изменяющая сложение (строение) большей части пахотного слоя.
Для выполнения основной обработки используют общие и специальные приемы. Общие – вспашка, глубокое безотвальное рыхление, плоскорезная об- работка, чизелевание, фрезерование. Специальные – двухярусная и трехярусная вспашка, плантажная вспашка, щелевание, кротование.
Для развития сельскохозяйственных культур необходимо создать хорошо окультуренный пахотный слой. В глубоком пахотном слое больше накаплива- ется влаги, увеличивается зона активной деятельности почвенных микроорга-
42 42 низмов, в почве становится больше доступных для растений элементов пита- ния, глубже проникает коревая система. Увеличение глубины пахотного слоя на 1 см способствует увеличению запаса доступной влаги на 11 т/га. В то же время глубокая обработка требует больших материальных и энергетических за- трат. Увеличение глубины вспашки на 1 см способствует дополнительно расхо- ду 1 кг/га дизельного топлива.
Культуры по-разному отзываются на глубину обработки, в зависимости от типа и глубины проникновения корневой системы. На глубокую обработку хо- рошо отзываются культуры с мощной стержневой корневой системой: сахарная и кормовая свекла, подсолнечник. Бобовые также требовательны к рыхлой поч- ве и хорошей аэрации. Содержание кислорода в почвенной воздухе при их вы- ращивании должно быть не менее 15%, а углекислого газа не более 1%. При та- ких условиях интенсивно развиваются клубеньковые бактерии и активно про- исходит азотфиксация.
Культуры с мочковатой корневой системой (зерновые) слабо реагируют на увеличение глубины обработки.
Поэтому, в севообороте под клубне- и корнеплоды обрабатывают почву на
28-32 см, под кукурузу и подсолнечник – на 25-27 см, под зерновые колосовые
– на 20-22 см.
Разрабатывая систему обработки почвы в севообороте, необходимо при- держиваться следующих принципов:
1. Принцип разноглубинности – в севообороте должны сочетаться глубокие, мелкие и поверхностные обработки (в зависимости от реакции конкретной культуры, рельефа, погодных условий и т.д.);
2. Принцип минимализации обработки почвы. Этот принцип разумно приме- нять в первую очередь на полях с высоким плодородием и низкой засорен- ностью. Глубину и количество рыхлений на таких полях можно сокращать, а для борьбы с сорняками использовать гербициды. Разумная минимизация обработки почвы в севообороте позволяет повысить производительность труда в 1,5-2 раза и снизить энергетические затраты на 30%.
3. Принцип почвозащитной целесообразности и экологической адаптивности приемов и технологий обработки почвы. Согласно этому принципу обра- ботка должна быть почвозащитной и адаптивной к конкретным условиям.
Глава 7. Эрозия почвы и её предотвращение
Понятие об эрозии, виды эрозии почвы.
Слово «эрозия» происходит от латинского «эрозио» - это разъедание или разрушение. Эрозия – это процесс разрушения верхних плодородных горизон- тов почвы и подстилающих пород талыми и ливневыми водами или воздушны- ми потоками.
На современном этапе развития сельского хозяйства эрозионные процессы являются главной причиной потерь ресурсов плодородия и урожая.
43 43
Подсчитано, что с эрозией теряется в 20 раз больше элементов питания, чем выноситься с урожаем. По оценкам ФАО, вследствие нерационального ис- пользования в мире утрачено более 2 миллиардов га плодородных земель, в том числе 50 миллионов га пашни.
Чрезвычайно актуальна проблема эрозии почв в ЦЧЗ, где около 30 % сель- скохозяйственных угодий подвержено водной эрозии, причем в Белгородской области эродированные земли занимают 73,6%, в Курской 31,8%, в Воронеж- ской 25,8% , в Тамбовской 10%, в Липецкой 8% .
Площади почв подверженных дефляции (ветровой эрозии) в ЦЧЗ состав- ляют 3,1%. По темпам проявления выделяют:
1) геологическую, или естественную эрозию – это процесс, протекающий в естественных условиях без вмешательства человека и темпы разрушения почв не превышают темпов почвообразования.
2) антропогенную, или ускоренную эрозию - это укоренный процесс разру- шения почв.
Формы проявления водной эрозии:
1) капельная – это разрушение почвы каплями дождя, подающими с боль- шой высоты и имеющими большую кинетическую энергию;
2) плоскостная (поверхностная)- это равномерный смыв почвы со всей по- верхности поля талыми или ливневыми водами;
3) линейная эрозия – это разрушение почв в вертикальном направлении на узком участке приводит к образованию промоин и оврагов;
4) ирригационная – это разрушение почв, вызванные нерациональными по- ливами.
Формы проявления дефляции:
1) повседневная – при скорости ветра 12-15 м/с;
2) пыльные бури – при скорости ветра > 20 м/с;
3) зимнее выдувание.
В нашей зоне наблюдается совместное проявление водной и ветровой эро- зии. Схема этих процессов следующая: переувлажнение почвы → сток воды → смыв почвы → иссушение → рас- пыление частыми обработками → выдувание.
Факторы, влияющие на проявление эрозии.
На развитие эрозионных процессов влияют следующие факторы: климат, рельеф, растительность, почвенный покров, геологическое строение и антропо- логический фактор.
1. Из климатических факторов на развитие водной эрозии оказывают вли- яние осадки, режим их выпадения, запас воды в снеге, режим снеготаяния, сте- пень промерзания почвы. На дефляцию – сила ветра. По интенсивности выпа- дения осадков выделяют: обычный дождь 1,1-3 мм/мин, умеренно-проливной
3,1-5 мм/мин, проливной 5,1- 7 мм/мин, ливень более 7 мм/мин.
44 44
Чем больше запас воды в снеге и чем короче период снеготаяния, тем сильнее будет развиваться эрозионные процессы весной.
2. Рельеф – смыв почвы увеличивается прямо пропорционально возраста- нию уклона. Зависит от длины склона. При увеличении протяженности склона с
50 до 100 метров смыв возрастает в 3 раза. На смыв оказывает влияние экспо- зиция склона, на южных склонах эрозионные процессы протекают интенсивнее, чем на северных. Дефляция сильнее развивается на равнине (степь).
3. Растительный покров уменьшает развитие эрозионных процессов. Веге- тативная масса растений защищает поверхность почвы от разрушительного действия дождевых капель, корневая система снижает смыв. Поэтому важно, чтобы растения покрывали почву в периоды наибольшей эрозионной опасности
(осень, весна). В нашей зоне наибольшей почвозащитной эффективностью об- ладает лес, затем многолетние травы, озимые культуры. Наличие растительно- сти значительно снижает скорость ветра в приземном слое и предотвращает дефляцию.
4. Почвы: легкие по гранулометрическому составу почвы легко сносятся водой и ветром. В нашей зоне 88,5% черноземов, они наиболее устойчивы к эрозии.
5. К геологическим условиям относят особенность материнских и почвооб- разующих пород. Лессовидные суглинки легко размываются и разрушаются водными потоками.
6. Антропогенные факторы:
- сведение лесов;
- уничтожение естественных травостоев (распашка);
- введение пропашных культур, чистых паров;
- уплотнение почвы (тяжелая техника).
Эрозия почвы и урожай сельскохозяйственных культур.
В результате развития эрозионных процессов ухудшаются физические, химические и биологические свойства почвы, теряется илистая фракция, сни- жается водопрочность почвенной структуры, увеличивается плотность почвы, ухудшается водный и воздушный режимы, снижается биологическая актив- ность, снижается содержание гумуса, урожайность сельскохозяйственных куль- тур, повышается себестоимость продукции.
Степень снижения урожайности зависит от степени смытости или дефли- рованности почвы. Выделяют следующие степени смытости:
1) слабосмытые почвы - содержат на 10- 20% меньше гумуса, чем несмы- тые;
2) среднесмытые – на 20- 50%;
3) сильносмытые – на 50 -70%;
4) очень сильносмытые более 70%.
Пропорционально снижению гумуса снижается и урожайность сельскохо- зяйственных культур.
45 45
Все сельскохозяйственные культуры по степени снижения их урожайности на смытых почвах можно отнести к 3 основным группам:
1. Слабо снижающие урожайность с уменьшением плодородия смытых почв: многолетние травы, бобовые культуры (горох, вика).
2. Средне снижающие урожайность: озимая пшеница, озимая рожь, ячмень, овес, горохо-овсяная смесь.
3. Сильно снижающие урожайность: сахарная свекла, картофель, подсол- нечник, кукуруза на зерно, просо, яровая пшеница.
В соответствии с этой классификацией культуры третьей группы, наиболее требовательные к плодородию почв, необходимо размещать на несмытых поч- вах. На склоновых землях, подверженных эрозии надо размещать культуры первой и второй групп.
Степень смытости почвы влияет не только на урожайность. Но и на каче- ство продукции:
Выделяют:
1) культуры, значительно снижающие качество продукции на смытых поч- вах (сахарная свекла);
2) культуры, не снижающие качество продукции (подсолнечник);
3) культуры, которые даже повышают качество продукции (озимая пшеница
Мироновская 808).
Не только культуры, но и сорта по-разному реагируют на смытость почв.
7.1. Мероприятия по борьбе с эрозией почвы
Почвозащитный комплекс
.
В системе защиты почвы от водной эрозии выделяют 5 блоков мероприя- тий: противоэрозионная организация территории, почвозащитные севообороты, противоэрозионная обработка почвы, лесомелиоративные мероприятия, про- стейшие гидротехнические сооружения.
Впервые вопрос противоэрозионной организации территории был постав- лен В.В. Докучаевым в 1892 году в Каменной Степи. Он впервые говорил о необходимости именно системы мероприятий для борьбы с эрозией почвы и опирался в основном на противоэрозионную организацию территории, лесоме- лиорацию и гидротехнические сооружения. Указывал на важность агротехни- ческих мероприятий, но они были разработаны позднее.
В Каменной Степи была разработана прямоугольная организация террито- рии, опытным путем установлен оптимальный размер поля 80-120 га. Все поля одинаковы по размеру и удобны для обработки. Но эффективна такая организа- ция территории только в равнинных условиях (склоны не более 3º).
На сложном склоне в определенных местах направление обработки совпа- дает с направлением склона, что усиливает эрозию. К тому же на одно и то же поле приходятся почвы, разные по плодородию и степени смытости. Это так же осложняет ведение сельскохозяйственного производства.
46 46
Выход – в контурной организации территории и обработке почвы по гори- зонталям местности. Работать по горизонталям – значит в каждой точке поля работать поперек склона. Но при этом получаются полосы разной ширины и при обработке из-за сходимости горизонталей образуются клинья, которые служат главным препятствием для внедрения контурно-мелиоративной органи- зации территории (КМОТ).
На пашне выделяют три ландшафтных полосы:
1) с уклоном 0-3º (эрозионноопасные почвы);
2) с уклоном 3-5º (слабосмытые почвы);
3) с уклоном более 5º (средне- и сильносмытые почвы).
При дальнейшем развитии КМОТ академиком О.Г. Котляровой была пред- ложена контурно-буферная организация территории, где клинья были «раздви- нуты» для прохода сельскохозяйственной техники и засеяны многолетними травами.
Контурно-буферная система базируется на следующих положениях:
Контурные полосы с параллельными загонками, при этом можно возделывать любую культуру.
Соотношение зерновых культур и многолетних трав 50х50, что необ- ходимо для почвозащитных севооборотов.
Полосное чередование зерновых с многолетними травами позволяет эффективно бороться с эрозией почвы.
Контурно-буферная система предназначена для почвозащитных севообо- ротов на склонах круче 5º или используется при залужении балочных земель.
В основу дифференциации севооборотов на склонах положены 3 основных фактора:
1. Интенсивность снижения урожайности различными сельскохозяйственны- ми культурами в зависимости от смытости почв (рассмотрено нами на предыдущей лекции).
2. Почвозащитное влияние различных культур и агрофонов.
3. Способность различных культур восстанавливать плодородие эродирован- ных земель.
Наиболее опасным в эрозионном отношении является поле чистого пара, так как всю вегетацию почва не защищена растениями.
Коэффициенты эрозионной опасности агрофонов:
Чистый пар
1,0
Озимые зерновые
0,30
Кукуруза на зерно, сахарная свекла
0,85
Многолетние травы:
Кукуруза на силос, подсолнечник
0,75 1 года пользования
0,08
Яровые зерновые
0,50 2 года пользования
0,03
Горох, вика
0,35 3 года пользования
0,01
47 47
По почвозащитной роли все культуры можно разделить на три группы:
1) культуры, хорошо защищающие почву (многолетние травы);
2) культуры, защищающие почву в средней степени (зерновые и бобовые);
3) культуры, слабо защищающие почву (пропашные).
Растительные остатки, остающиеся в почве – важнейший источник повы- шения плодородия бедных эродированных почв. За счет этого повышается микробиологическая активность и накопление гумуса.
Все культуры по способности восстанавливать плодородие почвы можно разделить на три группы:
1) хорошо восстанавливающие плодородие почвы: многолетние травы (после них в почве остается 7-18 т/га корневой массы);
2) восстанавливающие плодородие в средней степени: озимые зерновые, про- со, вико-овес, многокомпонентные смеси, зернобобовые (после них в почве остается 0,5 - 5 т/га корневой массы);
3) слабо восстанавливающие плодородие почвы: пропашные культуры.
Скорость разложения органического вещества в почвах склонов к тому же ниже, чем на равнине (снижена активность биоты).
Основные закономерности размещения культур в зависимости от крутизны склона и эродированности почвы приведены в таблице 2. Склоны крутизной более 8º рекомендуется залужать, консервировать.
Таблица 2 – Размещение сельскохозяйственных культур на пашне, сенокосах и пастбищах в зависимости от эродированности почвы и крутизны склонов
(Котлярова О.Г., 1995)
Почвы
Крутизна склона
Севообороты и основные культуры в них эродиро- ванность зани- маемая площадь,
% гра- дусы занимаемая площадь, %
Пашня
Неэродиро- ванные
77,5 0-3 79,1
Севообороты слабого почвоохранного
влияния. Сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза, озимая пшеница, яровая пшеница, просо и другие культуры, черный пар.
Слабо- смытые
17,0 3-5 13,9
Севообороты умеренного почвоохранного
значения. Зерновые колосовые, горох, многолетние травы, кукуруза на силос и зел. корм.
Средне- и сильно- смытые
5,5
Более
5 7,0
Почвозащитные
севообороты.
Многолетние травы, озимая и многолетняя рожь, яровые зерновые.
Сенокосы и пастбища
Средне- и сильно- смытые
До
18-20
Лугопастбищные сенокосопастбищеоборо-
ты усиленного почвозащитного действия.
Многолетние травы.
Значение обработки почвы.
Обработкой почвы называют механическое воздействие на нее рабочими органами машин и орудий, обеспечивающее создание наилучших условий для сельскохозяйственных культур. К таким условиям относятся оптимальное стро- ение пахотного слоя почвы, мелкокомковатая структура, чистота от сорняков. В результате обработки почва становится более рыхлой, улучшаются водно- воздушный и тепловой режимы, создаются благоприятные условия для жизне- деятельности микроорганизмов и мобилизации доступных питательных ве- ществ.
Обработка почвы ведет к увеличению пористости, улучшению аэрации и усилению обмена веществ между почвой и окружающей средой. В результате усиливается минерализация органического вещества и накапливаются пита- тельные вещества в минеральной форме.
Обработка почвы – действенный способ борьбы с сорняками, вредителями и возбудителями многих болезней культурных растений.
Большой интерес к обработке почвы вызывается высокой энергоемкостью этого процесса. На долю обработки приходится 40% энергетических и 25% трудовых затрат от всего объема плевых работ.
Вместе с тем неразумное применение обработки почвы может привести к отрицательным результатам, например к распылению почвы и развитию водной и ветровой эрозии, к ускоренному разложению перегноя. Изучение научных основ обработки почвы позволяет использовать ее положительное действие и свести к минимуму негативные процессы.
Основные задачи обработки почвы.
Обработка почвы преследует следующие цели и задачи:
1) регулирование водно-физических свойств почвы для создания благо- приятных почвенных условий жизни растений;
2) усиление биологического круговорота питательных веществ и вовлече- ние в него элементов питания глубже лежащих слоев почвы;
3) борьба с засоренностью почвы и посевов, с вредителями и возбудите- лями болезней сельскохозяйственных культур;
4) заделка в почву прежней растительности или ее остатков и удобрений;
5) создание благоприятных технологических условий для проведения дру- гих полевых работ (посев, уход за растениями, уборка урожая);
6) предупреждение возможных отрицательных последствий, например эро- зии почвы, чрезмерного уплотнения и распыления.
41 41
Способы и приемы обработки почвы.
Способ обработки почвы – это характер и степень воздействия на нее ра- бочими органами почвообрабатывающих машин. Различают следующие спосо- бы обработки почвы:
1. отвальный (с частичным или полным оборачиванием пласта);
2. безотвальный (с рыхлением почвы без оборота пласта);
3. роторный (с перемешиванием почвы всего обрабатываемого слоя);
4. комбинированный (включает различные сочетания по горизонтам и слоям почвы отвального, безотвального и роторного способов).
Способы обработки оказывают влияние на распределение в почве органи- ческого вещества, на процессы гумификации и минерализации растительных остатков, на активизацию почвенной биоты.
Вспашка создает относительно однородный по гумусированности пахот- ный слой. Безотвальная и мелкая обработка приводят к резкой дифференциации пахотного слоя по плодородию. При этих обработках растительные остатки и удобрения концентрируются в верхнем слое почвы, поэтому корневая система растений так же развивается в верхнем слое, что опасно в условиях часто по- вторяющихся засух.
Прием механической обработки – это однократное воздействие на почву различными обрабатывающими орудиями с целью осуществления одной или нескольких технологических операций. При обработке почвы выполняются следующие технологические операции: рыхление, крошение, оборачивание, уплотнение, перемешивание, подрезание сорняков, оставление стерни на по- верхности, выравнивание, создание микрорельефа.
В зависимости от глубины обработки различают приемы:
глубокой обработки (более 24 см);
обычной обработки (от 16 до 24 см);
мелкой обработки (от 8 до 16 см);
(поверхностной обработки (до 8 см).
Приемы основной обработки почвы и их система в севообороте.
Основная обработка — это наиболее глубокая сплошная обработка почвы под определенную культуру, существенно изменяющая сложение (строение) большей части пахотного слоя.
Для выполнения основной обработки используют общие и специальные приемы. Общие – вспашка, глубокое безотвальное рыхление, плоскорезная об- работка, чизелевание, фрезерование. Специальные – двухярусная и трехярусная вспашка, плантажная вспашка, щелевание, кротование.
Для развития сельскохозяйственных культур необходимо создать хорошо окультуренный пахотный слой. В глубоком пахотном слое больше накаплива- ется влаги, увеличивается зона активной деятельности почвенных микроорга-
42 42 низмов, в почве становится больше доступных для растений элементов пита- ния, глубже проникает коревая система. Увеличение глубины пахотного слоя на 1 см способствует увеличению запаса доступной влаги на 11 т/га. В то же время глубокая обработка требует больших материальных и энергетических за- трат. Увеличение глубины вспашки на 1 см способствует дополнительно расхо- ду 1 кг/га дизельного топлива.
Культуры по-разному отзываются на глубину обработки, в зависимости от типа и глубины проникновения корневой системы. На глубокую обработку хо- рошо отзываются культуры с мощной стержневой корневой системой: сахарная и кормовая свекла, подсолнечник. Бобовые также требовательны к рыхлой поч- ве и хорошей аэрации. Содержание кислорода в почвенной воздухе при их вы- ращивании должно быть не менее 15%, а углекислого газа не более 1%. При та- ких условиях интенсивно развиваются клубеньковые бактерии и активно про- исходит азотфиксация.
Культуры с мочковатой корневой системой (зерновые) слабо реагируют на увеличение глубины обработки.
Поэтому, в севообороте под клубне- и корнеплоды обрабатывают почву на
28-32 см, под кукурузу и подсолнечник – на 25-27 см, под зерновые колосовые
– на 20-22 см.
Разрабатывая систему обработки почвы в севообороте, необходимо при- держиваться следующих принципов:
1. Принцип разноглубинности – в севообороте должны сочетаться глубокие, мелкие и поверхностные обработки (в зависимости от реакции конкретной культуры, рельефа, погодных условий и т.д.);
2. Принцип минимализации обработки почвы. Этот принцип разумно приме- нять в первую очередь на полях с высоким плодородием и низкой засорен- ностью. Глубину и количество рыхлений на таких полях можно сокращать, а для борьбы с сорняками использовать гербициды. Разумная минимизация обработки почвы в севообороте позволяет повысить производительность труда в 1,5-2 раза и снизить энергетические затраты на 30%.
3. Принцип почвозащитной целесообразности и экологической адаптивности приемов и технологий обработки почвы. Согласно этому принципу обра- ботка должна быть почвозащитной и адаптивной к конкретным условиям.
Глава 7. Эрозия почвы и её предотвращение
Понятие об эрозии, виды эрозии почвы.
Слово «эрозия» происходит от латинского «эрозио» - это разъедание или разрушение. Эрозия – это процесс разрушения верхних плодородных горизон- тов почвы и подстилающих пород талыми и ливневыми водами или воздушны- ми потоками.
На современном этапе развития сельского хозяйства эрозионные процессы являются главной причиной потерь ресурсов плодородия и урожая.
43 43
Подсчитано, что с эрозией теряется в 20 раз больше элементов питания, чем выноситься с урожаем. По оценкам ФАО, вследствие нерационального ис- пользования в мире утрачено более 2 миллиардов га плодородных земель, в том числе 50 миллионов га пашни.
Чрезвычайно актуальна проблема эрозии почв в ЦЧЗ, где около 30 % сель- скохозяйственных угодий подвержено водной эрозии, причем в Белгородской области эродированные земли занимают 73,6%, в Курской 31,8%, в Воронеж- ской 25,8% , в Тамбовской 10%, в Липецкой 8% .
Площади почв подверженных дефляции (ветровой эрозии) в ЦЧЗ состав- ляют 3,1%. По темпам проявления выделяют:
1) геологическую, или естественную эрозию – это процесс, протекающий в естественных условиях без вмешательства человека и темпы разрушения почв не превышают темпов почвообразования.
2) антропогенную, или ускоренную эрозию - это укоренный процесс разру- шения почв.
Формы проявления водной эрозии:
1) капельная – это разрушение почвы каплями дождя, подающими с боль- шой высоты и имеющими большую кинетическую энергию;
2) плоскостная (поверхностная)- это равномерный смыв почвы со всей по- верхности поля талыми или ливневыми водами;
3) линейная эрозия – это разрушение почв в вертикальном направлении на узком участке приводит к образованию промоин и оврагов;
4) ирригационная – это разрушение почв, вызванные нерациональными по- ливами.
Формы проявления дефляции:
1) повседневная – при скорости ветра 12-15 м/с;
2) пыльные бури – при скорости ветра > 20 м/с;
3) зимнее выдувание.
В нашей зоне наблюдается совместное проявление водной и ветровой эро- зии. Схема этих процессов следующая: переувлажнение почвы → сток воды → смыв почвы → иссушение → рас- пыление частыми обработками → выдувание.
Факторы, влияющие на проявление эрозии.
На развитие эрозионных процессов влияют следующие факторы: климат, рельеф, растительность, почвенный покров, геологическое строение и антропо- логический фактор.
1. Из климатических факторов на развитие водной эрозии оказывают вли- яние осадки, режим их выпадения, запас воды в снеге, режим снеготаяния, сте- пень промерзания почвы. На дефляцию – сила ветра. По интенсивности выпа- дения осадков выделяют: обычный дождь 1,1-3 мм/мин, умеренно-проливной
3,1-5 мм/мин, проливной 5,1- 7 мм/мин, ливень более 7 мм/мин.
44 44
Чем больше запас воды в снеге и чем короче период снеготаяния, тем сильнее будет развиваться эрозионные процессы весной.
2. Рельеф – смыв почвы увеличивается прямо пропорционально возраста- нию уклона. Зависит от длины склона. При увеличении протяженности склона с
50 до 100 метров смыв возрастает в 3 раза. На смыв оказывает влияние экспо- зиция склона, на южных склонах эрозионные процессы протекают интенсивнее, чем на северных. Дефляция сильнее развивается на равнине (степь).
3. Растительный покров уменьшает развитие эрозионных процессов. Веге- тативная масса растений защищает поверхность почвы от разрушительного действия дождевых капель, корневая система снижает смыв. Поэтому важно, чтобы растения покрывали почву в периоды наибольшей эрозионной опасности
(осень, весна). В нашей зоне наибольшей почвозащитной эффективностью об- ладает лес, затем многолетние травы, озимые культуры. Наличие растительно- сти значительно снижает скорость ветра в приземном слое и предотвращает дефляцию.
4. Почвы: легкие по гранулометрическому составу почвы легко сносятся водой и ветром. В нашей зоне 88,5% черноземов, они наиболее устойчивы к эрозии.
5. К геологическим условиям относят особенность материнских и почвооб- разующих пород. Лессовидные суглинки легко размываются и разрушаются водными потоками.
6. Антропогенные факторы:
- сведение лесов;
- уничтожение естественных травостоев (распашка);
- введение пропашных культур, чистых паров;
- уплотнение почвы (тяжелая техника).
Эрозия почвы и урожай сельскохозяйственных культур.
В результате развития эрозионных процессов ухудшаются физические, химические и биологические свойства почвы, теряется илистая фракция, сни- жается водопрочность почвенной структуры, увеличивается плотность почвы, ухудшается водный и воздушный режимы, снижается биологическая актив- ность, снижается содержание гумуса, урожайность сельскохозяйственных куль- тур, повышается себестоимость продукции.
Степень снижения урожайности зависит от степени смытости или дефли- рованности почвы. Выделяют следующие степени смытости:
1) слабосмытые почвы - содержат на 10- 20% меньше гумуса, чем несмы- тые;
2) среднесмытые – на 20- 50%;
3) сильносмытые – на 50 -70%;
4) очень сильносмытые более 70%.
Пропорционально снижению гумуса снижается и урожайность сельскохо- зяйственных культур.
45 45
Все сельскохозяйственные культуры по степени снижения их урожайности на смытых почвах можно отнести к 3 основным группам:
1. Слабо снижающие урожайность с уменьшением плодородия смытых почв: многолетние травы, бобовые культуры (горох, вика).
2. Средне снижающие урожайность: озимая пшеница, озимая рожь, ячмень, овес, горохо-овсяная смесь.
3. Сильно снижающие урожайность: сахарная свекла, картофель, подсол- нечник, кукуруза на зерно, просо, яровая пшеница.
В соответствии с этой классификацией культуры третьей группы, наиболее требовательные к плодородию почв, необходимо размещать на несмытых поч- вах. На склоновых землях, подверженных эрозии надо размещать культуры первой и второй групп.
Степень смытости почвы влияет не только на урожайность. Но и на каче- ство продукции:
Выделяют:
1) культуры, значительно снижающие качество продукции на смытых поч- вах (сахарная свекла);
2) культуры, не снижающие качество продукции (подсолнечник);
3) культуры, которые даже повышают качество продукции (озимая пшеница
Мироновская 808).
Не только культуры, но и сорта по-разному реагируют на смытость почв.
7.1. Мероприятия по борьбе с эрозией почвы
Почвозащитный комплекс
.
В системе защиты почвы от водной эрозии выделяют 5 блоков мероприя- тий: противоэрозионная организация территории, почвозащитные севообороты, противоэрозионная обработка почвы, лесомелиоративные мероприятия, про- стейшие гидротехнические сооружения.
Впервые вопрос противоэрозионной организации территории был постав- лен В.В. Докучаевым в 1892 году в Каменной Степи. Он впервые говорил о необходимости именно системы мероприятий для борьбы с эрозией почвы и опирался в основном на противоэрозионную организацию территории, лесоме- лиорацию и гидротехнические сооружения. Указывал на важность агротехни- ческих мероприятий, но они были разработаны позднее.
В Каменной Степи была разработана прямоугольная организация террито- рии, опытным путем установлен оптимальный размер поля 80-120 га. Все поля одинаковы по размеру и удобны для обработки. Но эффективна такая организа- ция территории только в равнинных условиях (склоны не более 3º).
На сложном склоне в определенных местах направление обработки совпа- дает с направлением склона, что усиливает эрозию. К тому же на одно и то же поле приходятся почвы, разные по плодородию и степени смытости. Это так же осложняет ведение сельскохозяйственного производства.
46 46
Выход – в контурной организации территории и обработке почвы по гори- зонталям местности. Работать по горизонталям – значит в каждой точке поля работать поперек склона. Но при этом получаются полосы разной ширины и при обработке из-за сходимости горизонталей образуются клинья, которые служат главным препятствием для внедрения контурно-мелиоративной органи- зации территории (КМОТ).
На пашне выделяют три ландшафтных полосы:
1) с уклоном 0-3º (эрозионноопасные почвы);
2) с уклоном 3-5º (слабосмытые почвы);
3) с уклоном более 5º (средне- и сильносмытые почвы).
При дальнейшем развитии КМОТ академиком О.Г. Котляровой была пред- ложена контурно-буферная организация территории, где клинья были «раздви- нуты» для прохода сельскохозяйственной техники и засеяны многолетними травами.
Контурно-буферная система базируется на следующих положениях:
Контурные полосы с параллельными загонками, при этом можно возделывать любую культуру.
Соотношение зерновых культур и многолетних трав 50х50, что необ- ходимо для почвозащитных севооборотов.
Полосное чередование зерновых с многолетними травами позволяет эффективно бороться с эрозией почвы.
Контурно-буферная система предназначена для почвозащитных севообо- ротов на склонах круче 5º или используется при залужении балочных земель.
В основу дифференциации севооборотов на склонах положены 3 основных фактора:
1. Интенсивность снижения урожайности различными сельскохозяйственны- ми культурами в зависимости от смытости почв (рассмотрено нами на предыдущей лекции).
2. Почвозащитное влияние различных культур и агрофонов.
3. Способность различных культур восстанавливать плодородие эродирован- ных земель.
Наиболее опасным в эрозионном отношении является поле чистого пара, так как всю вегетацию почва не защищена растениями.
Коэффициенты эрозионной опасности агрофонов:
Чистый пар
1,0
Озимые зерновые
0,30
Кукуруза на зерно, сахарная свекла
0,85
Многолетние травы:
Кукуруза на силос, подсолнечник
0,75 1 года пользования
0,08
Яровые зерновые
0,50 2 года пользования
0,03
Горох, вика
0,35 3 года пользования
0,01
47 47
По почвозащитной роли все культуры можно разделить на три группы:
1) культуры, хорошо защищающие почву (многолетние травы);
2) культуры, защищающие почву в средней степени (зерновые и бобовые);
3) культуры, слабо защищающие почву (пропашные).
Растительные остатки, остающиеся в почве – важнейший источник повы- шения плодородия бедных эродированных почв. За счет этого повышается микробиологическая активность и накопление гумуса.
Все культуры по способности восстанавливать плодородие почвы можно разделить на три группы:
1) хорошо восстанавливающие плодородие почвы: многолетние травы (после них в почве остается 7-18 т/га корневой массы);
2) восстанавливающие плодородие в средней степени: озимые зерновые, про- со, вико-овес, многокомпонентные смеси, зернобобовые (после них в почве остается 0,5 - 5 т/га корневой массы);
3) слабо восстанавливающие плодородие почвы: пропашные культуры.
Скорость разложения органического вещества в почвах склонов к тому же ниже, чем на равнине (снижена активность биоты).
Основные закономерности размещения культур в зависимости от крутизны склона и эродированности почвы приведены в таблице 2. Склоны крутизной более 8º рекомендуется залужать, консервировать.
Таблица 2 – Размещение сельскохозяйственных культур на пашне, сенокосах и пастбищах в зависимости от эродированности почвы и крутизны склонов
(Котлярова О.Г., 1995)
Почвы
Крутизна склона
Севообороты и основные культуры в них эродиро- ванность зани- маемая площадь,
% гра- дусы занимаемая площадь, %
Пашня
Неэродиро- ванные
77,5 0-3 79,1
Севообороты слабого почвоохранного
влияния. Сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза, озимая пшеница, яровая пшеница, просо и другие культуры, черный пар.
Слабо- смытые
17,0 3-5 13,9
Севообороты умеренного почвоохранного
значения. Зерновые колосовые, горох, многолетние травы, кукуруза на силос и зел. корм.
Средне- и сильно- смытые
5,5
Более
5 7,0
Почвозащитные
севообороты.
Многолетние травы, озимая и многолетняя рожь, яровые зерновые.
Сенокосы и пастбища
Средне- и сильно- смытые
До
18-20
Лугопастбищные сенокосопастбищеоборо-
ты усиленного почвозащитного действия.
Многолетние травы.