Text-Books.ru рефераты, конспекты, лекции, шпаргалки, новости

Для студентов
Главная Аграрное

Противоэрозионная организация территории в зоне распространения ветровой эрозии почв

Просмотренно: 2932 | Добавленно: 06 марта 2013

Причины и условия возникновения ветровой эрозии. Факторы, оказывающие влияние на развитие ветровой эрозии, подразделяют на две основные группы: естественноисторические, не зависящие от деятельности человека, и социально-экономические, тесно связанные с деятельностью человека. К естественно историческим относят: наличие почв легкого механического состава (пески, супеси, легкие суглинки) и карбонатных, которые легко поддаются разрушению; недостаток влаги в почве, что приводит к ее иссушению; резкие колебания температуры и влажности; наличие ветров большой силы, особенно в период, когда отсутствуют осадки; выравненность территории, создающая условия для беспрепятственного продвижения воздушных потоков и перемещения полевых частиц; своеобразный рельеф местности (наиболее опасны ветроударные склоны). Социально-экономические факторы зависят главным образом от использования земли. Сюда относят: уничтожение лесной и травянистой растительности, защищающей почву от выветривания; разрушение структуры, распыление почвы почвообрабатывающими орудиями.

Степень влияния перечисленных факторов неодинакова. Трудно найти обобщающий показатель множества влияющих факторов. Поэтому важно выявить основные из них. Среди естественноисторических факторов такими являются механический состав почвы, количество выпадающих осадков и сила ветров в период, когда почва освобождена от снега и еще не покрыта растительностью.

Балл теоретической эрозии может быть получен путем решения уравнения множественной регрессии вида:

y = a0 + a1x1 + a2x2 + … + anxn,

где у - расчётная величина эрозии (теоретическая эрозия), баллы; х1, х2, … , хn - оценка климатических факторов, почв по механическому составу и характера сельскохозяйственного использования и др., баллы; а1, а2, ... , аn - параметры уравнений связи (коэффициенты регрессии), которые находят путем решения системы нормальных уравнений или с помощью ЭВМ. Коэффициенты регрессии показывают как изменяется средняя величина результативного признака (у) при изменении факторного признака (х) на одну единицу.

Балл теоретической эрозии наиболее тесно коррелирует с баллом, характеризующим механический состав почвы.

Содержание комплекса противоэрозионной защиты. Комплекс противоэрозионных мероприятий включает систему агротехнических, лесомелиоративных, организационно-хозяйственных мероприятий и направлен на повышение ветроустойчивости почвы и снижение скорости ветра в приземном слое воздуха.

Агротехнические мероприятия базируются на почвозащитной системе земледелия, включающей противоэрозионную технологию возделывания сельскохозяйственных культур. Основные требования такой технологии сводятся главным образом к сохранению комковатости верхнего слоя почвы (0 - 5 см) и стерни. Комковатой почве свойственно минимальное количество легкоперенооимых фракций размером менее 1 мм в диаметре. Сохранение стерни снижает скорость ветра в приземном слое воздуха. Все это повышает противоэрозионную устойчивость почвы. Поставленные требования выполняются при условии применения плоскорезной обработки.

К агротехническим мероприятиям относится также полосное размещение паров и посевов сельскохозяйственных культур.

Наибольшую эрозионную опасность представляют чистые шары (равна единице). Несколько меньшую - пропашные культуры - 0,8, посевы яровых зерновых - 0,5, озимых - 0,3, многолетних трав первого года пользования - 0,08, второго - 0,05, третьего - 0,01.

Полосное размещение посевов как почвозащитная мера вытекает из самого механизма проявления ветровой эрозии. Поднявшиеся в воздух мелкие фракции диаметром менее 1 мм падают на землю, разрушают другие почвенные частицы, увле­кают их за собой и образуют пылевоздушный поток, который непрерывно нарастает. Если же на его пути встречаются посевы, обладающие большой ветроустойчивостью, то пылевоздушный поток затихает. Чем уже посевные полосы, тем с меньшей силой происходит разрушение почвы. Следовательно, ширина посевных полос определяется эрозионной опасностью почвы.

На основе характеристики пахотнопригодных почв по механическому составу, комковатости и степени эродированности можно выделить категории почв, отличающиеся однородностью мероприятий по противоэрозионной защите. К почвам первой категории относят слабо-, средне- и сильноэродированные глины, тяжелые суглинки, слабо- и среднеэродированные суглинки и слабоэродированные легкие суглинки. На почвах этой категории рекомендуют зональные севообороты с полосным размещением паров и посевов однолетних сельскохозяйственных культур. Рекомендуемая ширина посевных полос колеблется от 50 до 150 м. На паровых полях создаются кулисы из высокостебельных растений (горчицы и др.).

К почвам второй категории относят слабо- и среднеэродированные супесчаные почвы и среднеэродированные легкие суглинки. Рекомендуется использование пашни в почвозащитных севооборотах с различной шириной посевных полос многолетних трав, пара и однолетних сельскохозяйственных культур. На парах также образуются кулисы.

Третью категорию почв составляют сильноэродированные супеси, легкие и средние суглинки. Рекомендуется временное залужение, а после прекращения ветровой эрозии - введение на супесях почвозащитных севооборотов, а на суглинках - зональных.

К четвертой категории отнесены почвы песчаного механического состава, а также занесенные пески и супеси. На этих почвах рекомендуется постоянное залужение.

Лесомелиоративные мероприятия включают облесение песков, посадку лесных насаждений вокруг населенных пунктов, по берегам рек, прудов и водоемов, а также полезащитное лесоразведение и зеленые зонты на пастбищах.

Система полезащитных лесных полос продуваемой конструкции и достаточной высоты, если они выращены на минимально необходимом расстоянии друг от друга, способствует равномерному распределению снега, следовательно, накоплению влаги, созданию благоприятного микроклимата, а также равномерному распределению продуктов выдувания.

Почвозащитное влияние ветроломных лесных полос зависит от их направления по отношению к эрозионно опасным ветрам, господствующее направление которых может быть определено-по силе ветров, представляющей произведение повторяемости на скорость ветров в наиболее эрозионно опасный период. Лучшее направление полезащитных лесных полос устанавливают различными способами. Один из самых распространенных - построение розы ветров, которое осуществляется откладыванием силы ветров от одной точки в заданном масштабе по восьми направлениям (северному, северо-восточному, восточному, юго-восточному, южному, юго-западному, западному, северо-западному). Максимальная суммарная протяженность противоположных направлений представляет направление наибольшей ветровой деятельности, а перпендикуляр к нему считается оптимальным направлением лесных толос. Более точный результат получается при определении оптимального направления способом построения веревочного многоугольника, предложенного профессором Н. Н. Белониным. Суть этого способа заключается в построении многоугольника по сумме повторений парных направлений и определении наилучшего направления лесных полос как перпендикуляра к наибольшей диагонали этого многоугольника.

Критерием для оценки лучшего направления может служить величина среднего коэффициента защитного влияния, который вычисляется по формуле (76).

Организационно-хозяйственные мероприятия заключаются: в правильной организации территории, обеспечивающей условия для внедрения почвозащитной системы земледелия, а также лесомелиоративных насаждений; в уточнении специализации хозяйственных подразделений, объемов сельскохозяйственного производства с учетом требований противоэрозионной защиты; в разработке плана осуществления лротивоэрозионных мероприятий по периодам.

Рассмотрим методику противоэрозионной организации территории, являющейся оснвой противоэрозионного комплекса.

Генеральная схема противоэрозионных мероприятий. За объект разработки генеральной схемы противоэрозионных мероприятий принимается административная единица (область, край, республика). В строгом теоретическом плане такими объектами должны служить почвенные или климатические зоны, отличающиеся однородностью природных признаков. Однако составление генеральной схемы в границах административ­ных единиц имеет ряд преимуществ: облегчает сбор материалов, используемых при составлении схемы; дает возможность учесть обеспеченность денежными средствами и трудовыми ресурсами; позволяет использовать разработки при перспективном планировании; обеспечивает лучшие условия для контроля за осуществлением схемы со стороны советских и партийных органов.

Указанная схема противоэрозионных мероприятий - важнейшее звено генеральной схемы использования земельных ресурсов (землеустройства). Предусматриваемые ею мероприятия на перспективу базируются на материалах, характеризующих естественноисторические факторы (количество осадков и их распределение по периодам, ветровая деятельность, температурный режим, рельеф местности, почвенный покров, особенно его механический состав и пр.), а также экономические факторы, являющиеся следствием хозяйственной деятельности человека. В конечном счете важно получить более точные сведения о состоянии почвы на момент составления схемы, степень ее подверженности эрозии.

По собранным материалам составляют схемы зонирования и картограммы, на которых отражают степень подверженности ветровой эрозии (сильная, средняя, слабая) или эрозионной опасности по тем или иным причинам. Мероприятия, предусматриваемые на первый период, должны быть рассчитаны не только на предупреждение эрозии, но и на ее прекращение, ликвидацию последствий.

Расчетно-пояснительная записка к схеме содержит материалы, характеризующие каждую зону и подзону по естественноисторическим признакам и фактическому хозяйственному использованию; рекомендуемую систему мероприятий для каждой зоны, обеспечивающую защиту почвы от эрозии и прекращение ее процессов; ориентировочные расчеты (по зонам) потребности в противоэрозионной технике, минеральных удобрениях, семенах многолетних трав, саженцах древесных насаждений для облесения песков, полезащитного лесоразведения и др.

Схема противоэрозионных мероприятий на территории административного района - составная часть районной схемы землеустройства. Микрозонирование территории района проводят по эрозионной опасности, которая может быть определена баллом теоретической эрозии или удельным весом пашни легкого механического состава и карбонатных почв, а также степенью фактической эрозии. Первичной единицей в данном случае является землепользование сельскохозяйственных пред­приятий.

В процессе разработки противоэрозионных мероприятий в районной схеме необходимо изучить земельно-учетные данные по материалам почвенно-эрозионного обследования и определить площади: подлежащие постоянному или временному залужению и использованию в почвозащитных и обычных зональных севооборотах; кормовых угодий для коренного улучшения; облесения.
Исходя из намеченного использования площадей эрозионно опасных почв, определяют кормовой запас и уточняют объем сельскохозяйственного производства по микрозонам. На части территории района, отличающейся высокой и средней эрозион­ной опасностью, большой удельный вес в структуре использования пашни составят посевы многолетних трав в качестве поч­возащитных мер. Увеличенные в связи с этим кормовые ресур­сы используют для усиленного развития животноводческих отраслей. При этом учитывают посевы многолетних трав на массивах постоянного и временного залужения, в почвозащитных севооборотах, а также продукцию с естественных кормовых угодий.

В заключение могут быть внесены коррективы в площади и границы землепользовании с учетом изменения структуры угодий и посевных площадей, а также в специализацию и межхозяйственные связи. Иногда требуется изменить направление границ землепользовании для его приближения к желательному направлению посевных и лесных полос.

Проектирование противоэрозионных мероприятий в хозяйстве. Комплекс противоэрозионных мероприятий в хозяйстве внедряют на основе проекта внутрихозяйственного землеустройства. В условиях развитой ветровой эрозии несколько меняется последовательность решения составных частей проекта. Его разработку приходится начинать с организации угодий, так как в связи с внедрением комплекса противоэрозионных мероприятий состав и соотношение угодий претерпевают значительные изменения, что оказывает существенное влияние на последующие решения. Размещение долговременных элементов противоэрозионной организации территории выносят во вторую составную часть проекта, а границы производственных подразделений устанавливают с учетом этого размещения.

Организацию угодий проводят на основе материалов почвенного, почвенно-эрозионного и землеустроительного обследований. По материалам этих обследований составляют карту категорий земель, на которой указывают границы пахотнопригодных и непахотнопригодных земель с выделением категорий земель, требующих различных противоэрозионных мероприятий; дают рекомендации по использованию земель.

Учитывая высокую корреляционную зависимость между степенью эрозионной опасности и механическим составом почв, выделение категорий пахотнопригодных земель производят по механическому составу и степени эродированности.

План трансформации угодий составляют с учетом пахотнопригодности, хозяйственной целесообразности и в соответствии с намечаемыми противоэрозионными мероприятиями. Первые три категории пахотнопригодных земель проектируют главным образом под пашню, четвертую исключают из нее. Границы пахотнопригодных и непахотнопригодных земель необходимо максимально приблизить к границам почвенных и почвенно-эрозионных контуров в пределах возможной точности их нанесения. С такой же точностью надо устанавливать границы трансформируемых угодий. Направление границ по возмож­ности согласуют с направлением господствующих эрозионно опасных ветров, чтобы обеспечить благоприятные условия при обработке рабочих участков и полей.

Большое значение для повышения интенсивности использования земель и защиты их от эрозионных процессов имеет улучшение естественных кормовых угодий. Проектирование участков под коренное или поверхностное улучшение зависит от механического состава почв и степени подверженности эрозии. По рекомендации К.Д. Постоялкова (ВНИИЗХ), на сильноэродированных землях песчаного механического состава со слабым растительным покровом необходимо проводить поверхностное улучшение путем залужения многолетними травами без какой-либо предварительной обработки из опасения вызвать усиление эрозионных процессов. Земли среднеэродированные и слабоэродированные суглинистого и супесчаного механического состава могут подвергаться коренному улучшению, но с обязательной обработкой полосами шириной 50 - 100 м, расположенными перпендикулярно эрозионно опасным ветрам. Распаханные и засеянные многолетними травами полосы в первые годы чередуют с полосами целины; через 2 - 3 года, когда травостой окрепнет, производят распашку и посев целинных полос. При этом соблюдают правила противоэрозионной обработки.

Один из элементов организации угодий - размещение основных лесомелиоративных насаждений. К ним относят: сплошное облесение отдельных участков территории, непригодных для сельскохозяйственного использования; лесопосадки вокруг населенных пунктов и производственных центров, прудов и водоемов. Под сплошное залесение (массивное лесоразведение) отводят сильноэродированные земли песчаного механического состава, расположенные на ветроударных склонах с приемлемыми лесорастительными условиями. Защитные насаждения вокруг населенных пунктов и производственных центров, прудов и водоемов размещают в основном на непахотнопригодных землях и связаны с размещением тех объектов, к которым их приурочивают. Площади устанавливают в зависимости от рекомендуемой ширины насаждений.

Во второй составной части проекта решают вопросы организации лиманного орошения, схематически проектируют другие гидротехнические мероприятия, намечают меры по обводнению пастбищ.

Земельные массивы производственных подразделений в районах развитой ветровой эрозии можно проектировать несколько больших размеров, чем в районах, безопасных в отношении эрозии. Это объясняется незначительной трудоемкостью многолетних трав, посевы которых преобладают в структуре использования пашни с очень малым удельным весом пропашных культур. Направление границ земельных массивов производственных подразделений согласуют с оптимальным направлением посевных и лесных полос. Границы земельных массивов производственных подразделений приурочивают к границам массивов, требующих определенных почвозащитных мер. А в случае необходимости дробления этих массивов их отдельные части должны быть достаточно крупными по площади для эффективного осуществления мероприятий.

Внутрихозяйственная специализация производственных подразделений и размеры животноводческих отраслей определяют, исходя из кормового запаса, образующегося за счет посевов многолетних трав и продукции, получаемой с естественных кормовых угодий. Кормовой запас может быть определен в кормовых единицах или сухой массе. На почвах первой категории посевы многолетних трав могут быть предусмотрены при наличии сильноэродированных карбонатных почв тяжелого механического состава, где эти посевы размещают в выводных полях. На почвах второй категории учитывают продукцию многолетних трав с половины общей площади. На почвах третьей кате­гории, подлежащих временному залужению, посевы многолетних трав составят примерно 80 - 88% общей площади массива; на почвах четвертой категории, подлежащих постоянному залу­жению, - 90 - 95 %.

Потребность в кормах рассчитывают лишь по тем их видам, которые могут быть получены за счет естественных кормовых угодий и посевов многолетних трав. Причем в зоне распространения ветровой эрозии расчет ведут на сенотравяной способ кормления.

Развитие эрозионных процессов и внедрение комплекса противоэрозионных мероприятий оказывают влияние на специализацию производственных подразделений. Большинство из них, расположенных в сильно и средне эрозионно опасных зонах, специализируется на производстве животноводческой продукции. В связи с заменой зерновой специализации совхозов животноводческой и с увеличением поголовья скота возрастает количество дополнительных хозцентров в виде отдельных животноводческих ферм и комплексов.

Особенности организации системы севооборотов и устройство их территории. Развитие эрозионных процессов и эрозионной опасности в (наибольшей степени оказывает влияние на установление видов, количества, агротехнического содержания и площадей различных севооборотов и их размещение. При этом учитывают выделенные категории земель на пахотнопригодных почвах.

На почвах первой категории вводят обычные зональные севообороты с соблюдением рекомендуемой системы противоэро-зионной обработки с полосным размещением пара. Для удобства чередования посевов и пара проектируют севообороты с четным количеством полей, то есть четырех- или шестипольные.

На почвах второй категории проектируют почвозащитные севообороты, с полосным размещением однолетних сельскохозяйственных культур, паров и многолетних трав. Типичным почвозащитным севооборотом считается пятипольный с десяти­летней ротацией: на слабо эрозионно опасных землях можно проектировать шестипольные с двенадцатилетней ротацией, а на сильно эрозионно опасных - четырехпольные с восьмилетней ротацией.

Почвозащитный севооборот строят таким образом, чтобы полосы пара чередовались с посевами многолетних трав третьего года пользования. Этим обеспечивается наилучшая защищенность парового поля, которое наиболее эрозионно опасно.
Средний коэффициент эрозионной опасности вычисляют как средневзвешенное значение коэффициентов эрозионной опасности различных культур:

где Р1, Р2, ... ,Рn - площади посевов, га; К1, K2, … ,Kn - коэффициенты эрозионной опасности посевов сельскохозяйственных культур; Кэоп - коэффициент эрозионной опасности почвы (песок - 1; супесь - 0,5; легкий суглинок - 0,4; средний суглинок - 0,3; тяжелый суглинок - 0,2; глина - 0,1).
Таким образом, с учетом эрозионной опасности почвы пятипольный почвозащитный севооборот на песчаных почвах будет иметь коэффициент эрозионной опасности 0,31, на супесях - 0,16, на легких суглинках - 0,13, на средних суглинках - 0,09.

Границы севооборотных массивов согласуют с направлением посевных и лесных полос. Они должны быть параллельны или перпендикулярны оптимальному направлению, чтобы обеспечить наилучшие территориальные условия для размещения полей и внутриполевой организации территории.

Нормой, правилом при установлении видов и количества севооборотов является проектирование отдельного севооборота на каждом из обособленных массивов, требующих различной ширины посевных полос. При отсутствии такой возможности из-за раздробленности массивов допускают включение в севооборотный массив участков шашни, отличающихся рекомендованной шириной посевных полос, имея в виду обеспечение в последующем однородности почвозащитных мероприятий в границах полей и рабочих участков.

На массивах пахотнопригодных земель, отнесенных к третьей категории по эрозионной опасности, где рекомендуют временное залужение, организуют сенокосно-пастбищные севообороты с последующим введением на супесчаных почвах почвозащитных севооборотов, а на легких и средних суглинках - обычных зональных.

Количество полей сенокосно-пастбищного севооборота желательно проектировать с учетом перспективы дальнейшего использования этих массивов. Оно должно быть равным или кратным количеству полей предполагаемого севооборота, который будет введен .после прекращения эрозии. Это обеспечивает стабильность границ полей и минимальные средства на переустройство территории. При наличии незначительных по площади массивов, подлежащих временному залужению, воз­можно введение на них севооборота во времени с последующим после прекращения эрозии присоединением этого участка к ближайшему севообороту. Сенокосно-пастбищные севообороты могут быть пяти-восьмипольные. Одно расчетное поле проектируют под посевы зерновых, а остальные поля - под посевы многолетних трав. Порядок залужения определяют в зависимости от степени эродированности, засоренности, характера использования на момент составления проекта.

Устройство территории севооборотов в рассматриваемых условиях имеет некоторые особенности. Поля севооборота должны быть однородными по характеру проявления ветровой эрозии и эрозионной опасности, чтобы обеспечить возможность применения одинаковых почвозащитных мер в границах поля. При отсутствии такой возможности из-за пестроты почвенного покрова однородность обеспечивают в границах рабочих участков.

Длинные стороны полей должны совпадать с оптимальным направлением посевных и лесных полос, то есть находиться под Прямым углом к господствующему направлению эрозионно опасных ветров. Параллельно длинным сторонам проектируют внутри поля посевные и лесные полосы. Ширину посевных полос определяют в зависимости от степени эрозионной опасности - 50, 100, 150 м. Чем больше опасность, тем уже полосы. Для более эффективного использования техники ширина полос может быть уточнена с учетом кратности ширины захвата используемой мощной техники.

В эксперименте, проведенном П. М. Першукевичем, по использованию противоэрозионной техники лучший результат получен при ширине посевных полос 43, 86, 115, 144 м. Кроме того, ширина посевных полос должна быть откорректирована с учетом отклонения их направления от оптимального. Расчетную ширину посевных полос определяют по формуле:

Bпп = ВНхcosa

где Впп - расчетная ширина посевных полос, м; Вн - рекомендуемая ширина посевных полос в зависимости от эрозионной опасности, м; a - угол отклонения направления проектируемых посевных полос от оптимального.

Критерий правильного размещения лесных полос - средний коэффициент защитного влияния (формула 76). Значимость одной сотой этого коэффициента резко отличается на почвах различных типов и подтипов.

Ширину межполосного пространства ориентировочно определяют по формуле (112). Однако ее требуется увязать с шириной принятых в проекте посевных полос: она должна быть кратной ширине проектируемой посевной полосы.

Особенности организации территории в условиях опасности ветровой эрозии показаны на рисунке 27. Земельные массивы производственных подразделений сформированы с соблюдением общих требований, а также с учетом образования кормового запаса. Границы земельных массивов отделений совмещены с границами массивов, требующих различных почвозащитных мер. На почвах второй категории организованы почвозащитные севообороты. Посевы пропашных кормовых культур осуществ­ляют в полосах, чередующихся с посевами многолетних трав. На почвах третьей категории организованы сенокосно-пастбищные севообороты.

Особенности устройства территории кормовых угодий. На территории кормовых угодий предусматривается организация сенокосо-пастбищеоборотов, в которых часть полей отводят под сенокошение, часть под выпас. Соотношение сенокосного и пастбищного периодов зависит от эрозионной опасности почв, на которых расположены кормовые угодья. Высокой эрозионной опасностью отличаются сенокосы -и пастбища, расположенные на почвах с легким механическим составом. В таких сенокосо-пастбищеоборотах под сенокошение используют половину площади, а иногда выпас заменяют скашиванием на зеленый и другой вид корма. На пастбищах, отличающихся повышенной солонцеватостью, эрозионная опасность несколько меньше. Поэтому здесь удельный вес территории, используемой под сенокошение, сводится к минимуму.

Рис. 27. Противоэрозионная организация территории

Имеются особенности в расчете ориентировочной площади пастбищ для выпасной группы. В формулу вводится коэффи­циент ограничения выпаса. Расчет потребной площади на одну голову может быть определен по формуле:

где Р - площадь пастбищ на голову, га; N - годовая норма кормления, ц; K1 - коэффициент пастбищеоборота, который вычисляют как отношение общего количества полей к числу полей, используемых под выпас; К2 - коэффициент ограничения выпаса. Он будет равен отношению количества возможных циклов стравливания в данных климатических условиях к числу планируемых;  - количество месяцев пастьбы;  - урожайность зеленой массы в месяц максимального отрастания травостоя, ц/га; К3 - коэффициент поедаемости травостоя.

Пастбищеобороты организуют, как правило, на полях, а не в загонах. Это обеспечивает лучшие условия для проведения противоэрозионных мероприятий.

Пастбищесенокосооборотные массивы должны быть однородными по эрозионной опасности, что обеспечивает унификацию противоэрозионных мероприятий на их территории. Границы пастбищесенокосооборотов согласуют с направлением эрозион-но опасных ветров. Это создает лучшие условия для устройства их территории.

Поля пастбищесенокосооборотов проектируют длинными сторонами перпендикулярно господствующим эрозионно опасным ветрам. Параллельно длинным сторонам намечают границы загонов очередного стравливания, которые предопределяют направление выпаса.