Поиск

Защита почвы от эрозии при возделывании сидеральных культур Северо-Кавказского региона
29.03.2015

Один из наиболее важных моментов при использовании промежуточных культур — защита почвы от эрозионных процессов. Осуществляется она за счет развития достаточно мощной надземной и подземной растительной массы, обеспечивающей предохранение поверхности почвы от ударного воздействия капель дождя при выпадении ливневых осадков, улучшающей свойства почвы за счет корневых систем.
В исследованиях Н. А. Зеленского на обыкновенных черноземах Ростовской области в вариантах пара, занятого эспарцетом, накапливалось больше снега по сравнению с зябью как плоскорезной, так и отвальной, однако при значительно большем стоке талых вод смыва почвы практически не наблюдалось. В летний период водная эрозия проявлялась наиболее интенсивно в чистом пару при обеих обработках и меньше в парах, занятых злакобобовой смесью и кукурузой. Так, в чистом пару суммарный смыв почвы составил: при длительной отвальной обработке 35,6м3/га, при длительной плоскорезной — 34,6 м3/га, а в парах, занятых злакобобовой смесью и кукурузой, соответственно 3,7 и 5,3 м3/га. В парах, занятых эспарцетом и донником, эрозии почвы не наблюдалось.
Принимая во внимание опасность размещения зяби (чистого пара) в виде сплошных массивов на склоновых полях в период 1989—2001 г. на южных черноземах были проведены исследования, где чистые и занятые пары размещались в виде полос (шириной 50 м), чередующихся между собой при разных (отвальная и плоскорезная) способах обработки почвы.
Наблюдения за смывом почвы во время снеготаяния в 1989—1990 гг. показали, что при сплошном размещении пара, занятого эспарцетом, смыв почвы был в 1,6 раза меньше, чем при отвальной обработке черного пара сплошного размещения, и в 1,4 раза меньше, чем при плоскорезной его обработке (табл. 6.12).

Защита почвы от эрозии при возделывании сидеральных культур Северо-Кавказского региона

Контурно-полосное размещение черного и занятых паров способствовало значительному снижению как смыва почвы, так и потерь элементов плодородия. При отвальной обработке в системе контурно-полосного размещения черного пара и пара, занятого эспарцетом, предотвратился смыв почвы с полосы черного пара. Плоскорезная обработка черного пара при его контурно-полосном размещении с паром, занятым эспарцетом, привела к уменьшению смыва почвы в 13,3 раза по сравнению со сплошным размещением. Смыв почвы с черного пара при плоскорезной обработке снизился в 7,8 раза в системе контурно-полосного размещения черного пара, занятого донником; в 3,5 раза при контурнополосном размещении черного пара, занятого озимой рожью, по сравнению с плоскорезной обработкой черного пара при сплошном размещении. Применение отвальной обработки в черном пару при контурно-полосном его размещении с донником и озимой рожью обусловило снижение смыва почвы соответственно в 10,7 и 15,8 раза по сравнению с отвальной обработкой черного пара сплошного размещения.
С полосы пара, занятого эспарцетом, при контурно-полосном размещении с черным паром смыв почвы был в 20,2 раза меньше, чем при сплошном размещении пара, занятого эспарцетом. Сравнение полос занятых паров при контурно-полосном их размещении показывает, что смыв почвы с полосы пара, занятого эспарцетом, в 6,4 раза меньше, чем с полосы пара, занятого донником, и в 11,4 раза меньше, чем с полосы пара, занятого озимой рожью. Это объясняется защитным действием более развитого с осени растительного покрова эспарцета. Необходимо также отметить, что во всех вариантах опыта отвальная обработка обеспечила большее сокращение смыва, чем плоскорезная. Это объясняется большей гребнистостью поверхности отвальной обработки по сравнению с плоскорезной и рыхлым строением пахотного слоя. Снижение смыва почвы при контурно-полосном размещении черного и занятых паров происходит за счет действия основного принципа полосного земледелия: использования разной подстилающей для предотвращения смыва почвы. Разница в величине смыва почвы по видам занятых паров обусловлена также биологическими особенностями парозанимающих культур (степень развития растительного покрова). Различия в выносе элементов питания и гумуса по вариантам опыта объясняется различным их содержанием в почве.
В борьбе с ливневой эрозией эффективным приемом показал себя кулисный пар из люцерны изменчивой и желтой. Исследованиями, проведенными Д. Л. Соколовым, установлено, что за период парования к моменту посева озимой пшеницы существенно изменились водно-физические свойства почвы. В среднем за три года в чистом пару количество агрегатов диаметром более 1 мм в верхнем слое почвы составляло 45,3 %, что на 15,7...27,7 % меньше, чем после занятых паров (табл. 6.13).
Защита почвы от эрозии при возделывании сидеральных культур Северо-Кавказского региона

По содержанию структурных агрегатов занятой и сидеральный донниковые пары превышали пар, занятый эспарцетом (контрольный вариант 2), незначительно — на 0,4...2,5 %, а кулисные люцерновые пары — более чем на 11,0 %.
Содержание водопрочных агрегатов в слое 0...20 см в занятых парах было на 18,2...32,0 % выше, чем в чистом пару. Наибольшее их количество отмечено в почве кулисных паров — 67,9...68,5 %, или оно было более чем на 13,0 % выше, чем в контрольном варианте 2.
Одним из основных факторов, от которых зависит почвозащитная эффективность занятых паров, является водопроницаемость почвы. Было установлено, что в среднем за 2002—2003 гг. водопроницаемость в чистом пару составила 1,93 мм/мин, что на 0,38...1,03 мм/мин меньше, чем в занятых, кулисных и сидеральных парах.
Чистый пар не обеспечивал полного поглощения осадков не только в зимний, но и в летний период. На полях с уклоном 2,5°, занятых чистым паром, эрозионные процессы наблюдались как в ранневесенний, так и в летний период.
Наиболее интенсивный смыв почвы в чистом пару был в начале марта 2003 г. — 87,5 м3/га, в занятых и кулисных парах с многолетними травами смыв был в 5...7 раз меньше (табл. 6.14).
Защита почвы от эрозии при возделывании сидеральных культур Северо-Кавказского региона

В летний период 2004 г. (5 июля) в изучаемых парах отмечена водная эрозия вследствие выпадения ливневых осадков интенсивностью 1,5 мм/мин. Смыв почвы в чистом пару составил 16,8 м3/га, или он был на 2,1...3,2 м3/га больше, чем в занятых и сидеральных парах. В кулисных парах смыв оказался минимальным — 2,3...2,5 м3/га, так как растущие в них растения (люцерна) и земляные валики, образованные при междурядной обработке культиваторами, обеспечивали надежную защиту почвы даже при интенсивных ливневых осадках.
Таким образом, возделывание многолетних бобовых трав в занятых, кулисных и сидеральных парах способствовало формированию ценной крупнозернистой структуры и повышению водопроницаемости почвы. Благодаря этому почва на склонах приобретала устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов, в первую очередь к эрозионным процессам. Это обстоятельство позволило более рационально использовать один из основных факторов, лимитирующих формирование урожая, — влагу.
Очень эффективными, с почвозащитной точки зрения, показали себя промежуточные культуры в предгорной зоне Кабардино-Балкарской Республики. П. М. Кучуковым изучалось раздельное и совместное действие основной обработки почвы и звеньев севооборота на противоэрозионную устойчивость и продуктивность склоновых агроландшафтов. Схема опыта была представлена двумя звеньями севооборотов:
Защита почвы от эрозии при возделывании сидеральных культур Северо-Кавказского региона

Изучалась также эффективность различных систем основной обработки почвы: 1 — разноглубинная отвальная вспашка, 2 — постоянная поверхностная обработка, 3 — разноглубинная чизельная обработка, 4 — дифференцированное сочетание отвальной, чизельной и поверхностной обработок (табл. 6.15).
Защита почвы от эрозии при возделывании сидеральных культур Северо-Кавказского региона

Рассмотрим основные условия выпадения осадков. Общеизвестно, что к основным факторам, вызывающим ливневую эрозию почвы, относятся интенсивность, количество и мощность выпадающих дождей.
Анализ климатических условий 1997—2001 гг. показал, что в разные годы эрозионная часть ливней варьируется по количеству, интенсивности, продолжительности и энергии (табл. 6.16).
Защита почвы от эрозии при возделывании сидеральных культур Северо-Кавказского региона

Так, в многоводные 1997 и 2001 гг. наблюдалось соответственно 9 и 14 осадков более 20 мм. Сумма стокообразующих осадков составила 312,0 и 401,2 мм, в том числе эрозионной части 271,0 и 318,2 мм. Доля эрозионной части в общем количестве осадков, выпавших за теплый период, составляет 34,3 и 34,5 %, а в маловодные 1998 и 2000 гг. этот показатель был в 1,3 и 1,8 раза ниже и составил 19,1 и 26,4 %. В засушливый 1999 г. доля эрозионной части осадков была значительно ниже и составляла всего 8,1 % общего количества.
Продолжительность выпадения эрозионной части осадков в годы наблюдений была разной и колебалась в пределах от 47 мин в 1999 г. до 245 мин в 1997 г. Средняя интенсивность эрозионной части осадков в этом году составила 2,01 мм/мин. В 2001 г. продолжительность эрозионной части осадков была почти в два раза выше, их средняя интенсивность была значительно ниже и составила 1,3 мм/мин.
Для определения дождя, причиняющего наибольший ущерб, а также для установления потенциальной вредоносности обильных осадков были проведены подсчеты удельной кинетической энергии эрозионно опасной части ливней. Анализ расчетных данных показал, что максимум суммарной кинетической энергии имеют осадки, выпавшие в 2001 г., — 24,23 кДж/м2. Менее энергоемкими (на 29,2 %) были эрозионно опасные осадки, выпавшие в 1997 г., по сравнению с осадками 2001 г. Суммарная кинетическая энергия осадков, выпавших в 1998—2000 гг., была в 2,4...5,2 раза меньше, чем в 2001 г.
Распределение эрозионных индексов осадков дождей по годам было неравномерным и изменялось в пределах от 0,05 в 1999 г. до 0,38 в 1997 г. Приведенный анализ выпадения дождей позволяет заключить, что различное ежегодное выпадение стокооборазующих ливней, их длительность и высокий энергетический потенциал — основные факторы эрозии склоновых земель в горной зоне Северного Кавказа.
Ливневый сток в части его эрозионного воздействия проявляется по-разному и зависит от биологических особенностей, роста и фаз развития растений. Влияние полевых культур на уменьшение эрозионных процессов неодинаковое, но всегда положительное. Так, в первом звене севооборота наибольший сток за ливнеопасный период отмечен в 1997 г. под кукурузой на силос, возделываемой по отвальной вспашке на глубину 20...22 см, он составил 142 мм. Увеличение глубины вспашки до 28...30 см под кукурузу на зерно способствовало снижению стока на 6 %. В этом году основная часть стокообразующих осадков выпала в период с 11 апреля по 18 июня, когда открытость поверхности поля колебалась у кукурузы на силос в пределах 62...96 %, а у кукурузы на зерно — 59...100 %, то есть поверхность почвы была значительно оголена. Наименьший сток ливневых осадков в этом звене севооборота наблюдался на посевах озимой пшеницы и был на 36...40 % меньше, чем на посевах кукурузы на силос и зерно.
Параметры смыва почвы определяются состоянием поверхности поля, то есть проективным покрытием растениями и послеуборочными остатками, а также эффективностью почвозащитных мероприятий. Так, под посевами кукурузы на силос при отвальной вспашке ливень в 20,2 мм интенсивностью 1,2 мм/мин, прошедший 23 мая 1998 г., обеспечил смыв почвы на 9,2 % больше, чем ливень в 57,6 мм интенсивностью 2,7 мм/мин, прошедший 13 июня того же года. В варианте с чизельной обработкой эта зависимость была обратной.
Это обстоятельство подтверждает мнение о том, что на смыв почв определенное влияние оказывает надземная масса полевых культур. Он возрастает до определенного периода развития растения, то есть до проективного покрытия почвы растениями в 60...90 %, причем проникновение осадков сквозь него больше под пропашными и меньше под культурами сплошного посева.
Наиболее сильные разрушение и перенос частиц почвы при обеих системах основной обработки наблюдаются на посевах кукурузы на силос — 10,1...18,7 т/га. Примерно такой же уровень смыва почвы (7,58...17,5 т/га) отмечен на посевах кукурузы на зерно. На посевах озимой пшеницы потери почвы снижаются в 2,1...2,4 раза по сравнению с посевами кукурузы на силос и составляют 4,29...8,45 т/га.
Сравнение полей, занятых культурами основного посева, и полей их промежуточного выращивания показывает, что на поле, занятом поукосной кукурузой на силос, смыв почвы уменьшается на 40,6...51,5 % по сравнению с полями ее основного срока посева. Пожнивной посев вико-овсяной смеси после озимой пшеницы привел к снижению потерь почвы на 71,7...75,2 %.
Замена отвальной вспашки чизельной обработкой способствовала существенному уменьшению количества смытой почвы. Однако почвозащитная эффективность чизелевания под различными культурами была неодинаковой (табл. 6.17).
Защита почвы от эрозии при возделывании сидеральных культур Северо-Кавказского региона

Почвозащитное действие данного агроприема в большей степени проявляется под посевами пропашных культур как основного, так и промежуточного посева. Здесь смыв почвы уменьшается по сравнению с отвальной обработкой на 46,1...57,3 %, а на полях, занятых озимой пшеницей, — на 41,2...49,0 %. Особенно отчетливо данная зависимость прослеживается на посевах кукурузы на зерно, где глубина чизельной обработки составляет 35...37 см и вследствие разрушения переуплотненной плужной подошвы повышается водопроницаемость и уменьшаются показатели стока осадков и смыва почвы на 57,3 %.
Расчеты показали, что в зависимости от структуры растительного покрова и состояния поверхности почвы для смыва 1 т почвы необходимо различное количество осадков. Более податлива разрушению и смыву почва под пропашными культурами, выращиваемыми по отвальной вспашке. Здесь на смыв 1 т в среднем понадобилось на посевах кукурузы на силос 40,4 м3 воды выпавшего дождя, кукурузы на зерно 42,9 м3 и поукосной кукурузы на силос 45,6 м3. На посевах озимой пшеницы этот показатель был выше по сравнению с посевами кукурузы на силос на 47,1 % и на 61,5 % при выращивании озимой пшеницы с пожнивной вико-овсяной смесью.
Эрозионная стойкость почвы на делянках с чизельной системой обработки по сравнению с отвальной увеличивается в следующих размерах: под кукурузой на силос в 1,6 раз, под озимой пшеницей в 1,5, под поукосной кукурузой на зерно в 1,4 раза. Отсюда следует, что наиболее низкая противоэрозионная устойчивость, то есть способность почв сопротивляться размыву, была под пропашными культурами, выращиваемыми по отвальной вспашке.