Эволюция методов и средств борьбы с водной эрозией на склонах

NovaInfo 41, с.25-31, скачать PDF
Опубликовано
Раздел: Технические науки
Просмотров за месяц: 1
CC BY-NC

Аннотация

Работа посвящена исследованию основных причин развития эрозионных процессов на горных склона и различным методом средств борьбы с водной эрозией.

Ключевые слова

ПОЧВА, ЭРОЗИЯ, ГОРНЫЕ СКЛОНЫ, БОРЬБА, ТЕХНОЛОГИИ

Текст научной работы

Основы русской науки об эрозии почв были заложены за период с 1698 по 1861 гг. Засухи, развитие оврагов, неурожай, которые часто повторялись со второй половины позапрошлого столетия, привлекали внимание к вопросам накопления и сохранения влаги, борьбе с эрозией.

Первым русским профессором агрономии М.И. Афониным в 1771 г. впервые был поставлен вопрос о бороздовании полей в целях борьбы со смывом. Он предложил проводить на полях частые "водяные борозды", чтобы стекающие воды не могли " так скоро смывать и свести жидкость".

С. Друковцев в 1773 г. рекомендовал "на горах пахать и делать полосы поперек горы". А.Т. Болотов для борьбы с эрозией применял посевы многолетних трав в сочетании с водоотводными бороздами и канавами на полях.

Н.Н. Шишка в 1840 г. в Витебской губернии для задержания талых и ливневых вод проводил своеобразное бороздование: "вдоль, горизонтально и крестообразно". Эти канавы должны были улучшать физические свойства (разрыхлять) смытых почв на пригорках, где "хлеб всегда почти плохо родится, всегда редко низко", способствовать накоплению снега для защиты озимых от вымерзания, препятствовать смыву удобрений вниз по склону, задерживать влагу летних осадков.

Ряд важных агротехнических мероприятий по борьбе с засухой разработаны А.Н. Шишкиным, который писал: " Накопления зимней влаги в сухие годы может увеличить урожай почти вчетверо, а для черноземных почв по всей вероятности и того больше".

На склонах, где засуха проявляется особенно сильно, он первый применил в 1873 г. устройство открытых канав, улавливающих сток. Канавы располагались поперек склона и в сочетании с кротовым дренажем способствовали проникновению и равномерному распределению на полях задержанной влаги.

Кроме того, он рекомендовал вносить органические и минеральные удобрения для более роскошного развития корней и производительного расходования воды. Система Шишкина эффективнее обработки почвы почвоуглубителем. Так, урожай семян льна на дренажированных участках был выше на 27 %, стеблей – на 33 %.

Большое внимание изучению водного режима почв уделял талантливый естествоиспытатель В.Я. Ломиковский, который отмечал, что "древопольное хозяйство отлично полезно для хлебопашества".

П.В. Янковский в 1891 г. советовал задерживать вешние воды и бороться с оврагами путем регулирования поверхностного стока на водосборе с помощью земляных валиков, расположенных по горизонталям местности. Эффективность комплекса увлажнительных работ оказалась достаточно высокой. Так, в опытах 1912–1913 гг. урожай пшеницы в Самарской губернии увеличился на 39 %.

Почвовед, основоположник современного учения о почве В.В. Докучаев разработал комплекс мероприятий по преобразованию природы степей с целью получения высоких, устойчивых урожаев и преодоления невзгод, в том числе эрозии почв. Он писал, что с повышенных участков "всегда мыслим сток вод атмосферных, а следовательно и снос всех легко смывающихся элементов почвы – гумуса, глины и пр.".

Основными причинами развития эрозионных процессов В.В. Докучаев считал вырубку лесов и распашку степей. На водораздельных пространствах он предлагал нарыть канавки и валики для снегозадержания и перехвата поверхностного стока.

Проверка эффективности земляных валиков П.Н. Янковского, проведенная сотрудником В.В. Докучаева Н.А. Адамовым, показала, что их применение увеличило запас полезной влаги в метровом слое почвы в 2,5 раза.

П.А. Костычев уделял особое внимание вопросам сохранения зимней влаги: " – уменьшение зимнего запаса влаги только на 4 % может в сухое лето понизить урожай вдвое".

А.А. Измаильский писал, что задержание весенней влаги, на засеянных площадях, может быть достигнуто " проведением плужных борозд по направлению горизонталей–на более или менее значительном расстоянии друг от друга".

По разработке методов задержания талых и ливневых вод на полях, включая новые конструкции земляных валов, дающих возможность прохода через них сельскохозяйственных машин и орудий, очень много сделала экспедиция М.Н. Анненкова.

Земляные валики усовершенствовал сотрудник экспедиции П.П. Тихобразов, который указывал, что "валики по горизонталям, проходя по полям, могут иногда затруднять обработку почвы, машинный посев и уход за растениями". Для стока излишней воды, чтобы не повредить посевы, он использовал спускные отверстия в валах, а избыток воды отводил по канавам и бороздам на смежные поля.

Наряду с разработкой методов задержания талых вод на склонах в начале XX века изучалась способность мерзлой почвы пропускать талую воду.

А.А. Шалабанов доказал, что и мерзлая почва способна впитывать влагу. Для этого "достаточно только поверхность земли привести в такой вид, чтобы снеговая вода была на некоторое время задержана на поверхности земли возможно равномерно, что легче всего достигнуть пропашкой земли в шашку так, чтобы образовался ряд как бы открытых коробок".

Как видим, А.А. Шалабанов усовершенствовал прием, разработанный в 1840 г. Н.Н. Шишкой, заменив ручной труд крепостных при сооружении крестообразно расположенных канав, бороздованием "в шашку" с помощью конного плуга.

По инициативе И.М. Касаткина в 1921 г. этот прием был усовершенствован Новосельской опытно-овражной станцией.

А.В. Собесский настаивал на применении кротового плуга (без устройства кротового дренажа) для задержания талых вод "щелями".

Ряд исследователей (С.И. Сильвестров, А.С. Козменко, М.С. Зиненберг и др.) уделяли особое внимание вопросам правильной противоэрозионной организации территории склоновых земель. Увеличение площади полей до 400 га и больше уменьшило роль прежней организации территории хозяйств в проведении противоэрозионной агротехники, так как в поля большего размера попадают склоны различной крутизны и экспозиции.

Многие исследователи положительно отзываются о гребневой вспашке.

В.Ф. Трушин установил, что гребневая вспашка уменьшает поверхностный сток почти в 2 раза, повышает содержание влаги в слое почвы 0–60 см на 3,8–5,5 % по сравнению с гладкой вспашкой. Кроме залужения крутых склонов предлагалось их террасирование, так как при уклонах круче 5–6° только террасирование может защитить почву от смыва.

На необходимость мульчирования, которое предохраняет почву от эрозии, особенно летними дождями, указывал М.С. Кузнецов.

А.А. Измаильский выступал против сжигания стерни, так как из органических веществ сожженной соломы получается поташ и сода, разрушающие структуру почвы.

Опыт защиты почвы от эрозии путем мульчирования ее стерней и другими органическими остатками после уборки хлебов широко освещен и в зарубежной литературе. Так, Л. Илам и Д. Парри предлагают вертикальный способ мульчирования, при котором клинообразные щели глубиной до 50 см заполняются измельченной стерней, соломой, лузгой или опилками. Такие щели дают эффект в течение 3-5 лет.

В США, Канаде в больших масштабах применяется "минимальная" обработка почвы, при которой несколько операций, например, посев, внесение удобрений и обработка почвы в рядках гербицидами, совмещаются. Способ "минимальной" обработки почвы был предложен для снижения затрат на подготовку полей, но он оказался также действенным средством для уменьшения водной эрозии.

В Центральной части Северного Кавказа большой процент пашни расположен на склонах крутизной 3–8 и более градусов. Для склоновых земель различной крутизны и экспозиции характерна пониженная осенне-зимняя влагозарядка, уменьшенная мощность гумусового горизонта и его обедненность питательными веществами вследствие водной эрозии. На склонах необходимо стремиться к полному задержанию стока талых вод. Трудность уменьшения поверхностного стока талых вод обусловлена слабой водопроницаемостью почвы, которая обычно находится еще в мерзлом состоянии.

Поверхность почвы во время стока увлажнена, уплотнена, а иногда бывает покрыта ледяной коркой. Резко понижена водопроницаемость междурядий, по которым проходят колеса трактора и других сельскохозяйственных машин. Плотность почвы в этих междурядьях высокая, порозность низкая.

Наблюдения показывают, что именно в этих бороздах прежде всего и концентрируется сток, приводя к образованию рытвин. Впитывание воды в случае появления ледяной корки возможно лишь после оттаивания почвы. Некоторые почвы при значительном осеннем увлажнении или в период зимних оттепелей и сильном промерзании практически водонепроницаемы для талых вод. При этом вода может проникать в почву только через отдельные крупнопористые щели.

На впитывание воды в почву и формирование стока благополучно влияет рыхление. Рыхло сложенная зябь имеет крупные полости, некапиллярные поры, которые при замерзании почвы не закупориваются кристалликами воды, и она хорошо поглощает воду. В рыхлой почве более быстро проходит обмен тепла. Такая почва глубже промерзает, но она же интенсивнее оттаивает.

При наличии в почве дрен оттаивание от притока тепла снизу ускоряется за счет проникновения воздуха в нижележащие слои и теплоты просачивающейся талой воды, так как "– самая холодная вода еще тепла, ибо лед, в который вода застывает на более сильном морозе, холоднее –".

В плотной почве капиллярные поры теряют свойство проводить талую воду вследствие закупорки их кристалликами льда.

Одним из способов борьбы с эрозией является террасирование склонов, но и здесь она присутствует. Важнейшей причиной эрозии на террасированных склонах является поверхностный сток.

Исходя из этого, прекращение или уменьшение поверхностного стока является главной проблемой борьбы с эрозией почв на террасированных склонах.

На поверхностный сток влияет такие факторы, как крутизна склонов, слабая водопроницаемость почвы в связи с ее мерзлым состоянием и уплотнением.

На склонах проблема сохранения влаги является не менее важной, и на полное ее впитывание влияют те же факторы, что и на эрозию (крутизна, проницаемость почвы и др.).

Важным агроприемом здесь является щелевание и дренажирование с целью равномерного распределения влаги по всему корнеобитаемому слою почвы.

И.А. Скачков указывает, что щелевая обработка на глубину 50 см (с расстоянием между щелями 90 см) увеличивает запас воды при весеннем снеготаянии в 3–4 раза. При щелевой обработке колеи трактора ускоряется впитывание. Так, непосредственно в колее впитывание повышается до 25 мм/мин.

Щелевая обработка почвы дополнительно задерживает сток талых и осадочных вод, а рыхлосложенная зябь имеет крупные полости, капиллярные поры, которые при замерзании почвы не закупориваются кристалликами льда и которые хорошо поглощают воду. В рыхлой почве более интенсивно происходит теплообмен.

Средняя многолетняя глубина промерзания тяжелосуглинистого чернозема в Кабардино-Балкарии за зиму составляет 35 см. Поэтому здесь целесообразно проводить щелевание именно на такую глубину.

Щелевание можно проводить навесными плугами-рыхлителями ПРВ-2,5А и ПРВН-1,5А. Практика подтверждает, что конструкция щелерезов требует дальнейшего совершенствования.

Получил распространение также глубокорыхлитель КПГ-250, оборудованный специальным приспособлением конструкции ОПКБ-АНИИЗиС.

Использование щелевателя АЩ-2-140 конструкции ВИМа и ВИСХОМа, а также щелевателя Щ-1 конструкции Донского ЗНИИСХ повышает влагоудерживающую способность почвы, однако эффект щелевания при этом значительно снижается при закупорке щелей льдом.

В конце 80-х гг. стали применяться различные рыхлители-щелерезы, например, РС-1,5 и др. Глубина обработки этих орудий составляет 30 см и некоторые из них выполнены в прицепном исполнении, что снижает производительность труда.

Прокладывание дрен является самым эффективным способом задержания влаги в почве. При прокладывании дренажа дренер уплотняет почву вокруг себя, образует дренажные каналы под землей, в которых накапливается влага, которая постепенно просачивается в почву, питая тем самым произрастающую растительность на протяжении вегетационного сезона.

Операцию по прокладыванию дренажных каналов можно выполнять кротово-дренажной машиной КН-700, однако данная машина довольно металлоемка и агрегатируется с гусеничным трактором.

Для выполнения кротового дренажа получили распространение дренажно-кротовый плуг ДК-2 и дренажно-кротовая навесная машина ДКН-2.

Читайте также

Список литературы

  1. Пат. RUS 2549781 12.03.2013 г.
  2. Мишхожев А.А., Мишхожев В.Х. ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА КОРМОВЫХ УГОДИЙ НА ГОРНЫХ СКЛОНАХ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ МОДИФИЦИРОВАННЫМ ПЛОСКОРЕЗОМ // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) – 2015 г. – № 39; URL: http://novainfo.ru/archive/39/povyshenie-produktivnosti-i-kachestva-kormovykh-ugodiy
  3. Мишхожев А.А. ОЦЕНКА ЗАТРАЧИВАЕМОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МОДИФИЦИРОВАННОГО ПЛОСКОРЕЗА НА ГОРНЫХ СКЛОНАХ // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) – 2016 г. – № 41; URL: http://novainfo.ru/article/4366
  4. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ГОРНЫХ КОРМОВЫХ УГОДИЙ В УСЛОВИЯХ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) – 2015 г. – № 38; URL: http://novainfo.ru/archive/38/vosstanovlenie-produktivnosti-gornykh-kormovykh-ugodiy
  5. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. Агротехнические мероприятия по улучшению естественных кормовых угодий в горных районах Кабардино-Балкарской республики // НАУКА И УСОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ. Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. Нальчик-2015г. – 43 с.
  6. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. Особенности эксплуатации сельскохозяйственной техники в горных районах // НАУКА И УСОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ. Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. Нальчик-2015г. – 66 с.
  7. Мишхожев А.А. Влияние плоскорезной обработки на растительный покров кормовых угодий // IV-я Межвузовская научно-практическая конференция сотрудников, магистрантов и студентов аграрных вузов СКФО».2015г. 81 с.
  8. Мишхожев А.А. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПРОЦЕССА ПРОТРАВЛИВАНИЯ СЕМЯН СЕРИЙНЫМИ МАШИНАМИ // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) – 2016 г. – № 40; URL: http://novainfo.ru/article/4315
  9. Мишхожев А.А. Естественно-производственные условия проведения работ по обработке горных кормовых угодий в Кабардино-балкарской республике // Научно-практический журнал Известия КБГАУ им. В.М. Кокова. №1– Нальчик, 2015. – 72 с.
  10. Мишхожев А.А. Влияние плоскорезной обработки на агрофизические характеристики почвы // Научно-практический журнал Известия КБГАУ им. В.М. Кокова. №1– Нальчик, 2015. – 107 с.
  11. Мишхожев А.А., Ашинов А.М., Энергетическая оценка применения плоскореза на горных склонах Кабардино-Балкарской республики // Актуальные вопросы развития аграрной науки в современных экономических условиях: .2015. С. 215-216
  12. Мишхожев А.А. Повышение продуктивности сенокосов и пастбищ // Научно-практический журнал Известия КБГАУ им. В.М. Кокова. №2 – Нальчик, 2013. – 148 с.
  13. Мишхожев А.А. Безопасные приемы использования горных пастбищ и сенокосов // Научно-практический журнал Известия КБГАУ им. В.М. Кокова. №1 – Нальчик, 2013. – 115 с.
  14. Мишхожев А.А. Исследование работы плоскореза с целью обоснования его параметров и режимов работы на горных кормовых угодьях // Магистерская диссертация. Нальчик., КБГАУ 2012. – 69 с.
  15. Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Сельскохозяйственный машины» для студентов бакалавров по направлению 110800.62 «Агроинженерия» Мишхожев В.Х., Тешев А.Ш., Урусмамбетов Х.Г., Бекаров А.Д., Мишхожев А.А., Габаев А.Х. Нальчик, 2014. Том Часть 1. – 41 с.
  16. Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Сельскохозяйственный машины» для студентов бакалавров по направлению 110800.62 «Агроинженерия» Мишхожев В.Х., Тешев А.Ш., Урусмамбетов Х.Г., Бекаров А.Д., Мишхожев А.А., Габаев А.Х. Нальчик, 2014. Том Часть 2. – 113 с.
  17. Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Сельскохозяйственный машины» для студентов бакалавров по направлению 110800.62 «Агроинженерия» Мишхожев В.Х., Тешев А.Ш., Урусмамбетов Х.Г., Бекаров А.Д., Мишхожев А.А., Габаев А.Х. Нальчик, 2014. Том Часть 3. – 30 с.

Цитировать

Жеруков, А.В. Эволюция методов и средств борьбы с водной эрозией на склонах / А.В. Жеруков, Т.Х. Пазова. — Текст : электронный // NovaInfo, 2016. — № 41. — С. 25-31. — URL: https://novainfo.ru/article/4501 (дата обращения: 26.06.2022).

Поделиться