UniversityAgro.ru » Земледелие » Обработка почв, подверженных водной эрозии

Обработка почв, подверженных водной эрозии

Причиной проявления водной эрозии является сток дождевых и талых вод, под действием которого происходит смыв и размыв пахотного слоя и разрушение плодородия почвы. Токи воды уносят на наиболее ценные илистые и коллоидные фракции почвы, растворимые гумусовые и питательные вещества. 

Главными задачами обработки почвы, подверженных водной эрозии являются:

  • придание мелкокомковатой структуры и рыхлого состояния почвы для улучшения водопроницаемости и поглощения влаги;
  • создание на поверхности склона определенного микрорельефа;
  • уменьшение смыва почвы с поверхностными стоками воды и накоплением ее в почве;
  • углубление пахотного слоя;
  • разрушение плужной «подошвы».

Противоэрозионные приемы можно условно разделить на две группы:

  1. приемы, увеличивающие водопроницаемость и фильтрующие воду;
  2. приемы, создающие на поверхности микрорельеф для задержания стока воды и смыва почвы.

Противоэрозионные приемы обработки, увеличивающие водопроницаемость и просачивание воды в почву

К противоэрозионным приемам обработки почвы, увеличивающим водопроницаемость и просачивание воды, относят:

  • вспашку поперек склона,
  • вспашку плугами с почвоуглубителями или с вырезными отвалами;
  • глубокую безотвальную обработку,
  • щелевание,
  • кротование.

Приемы основной обработки склоновых земель зависят от увлажнения, свойств пахотного слоя почвы и подстилающих пород, смытости почвы, угла склона.

Вспашку поперек направления склона проводят при уклоне до 3° при прямоугольной конфигурации поля. На сложных склонах вспашку выполняют по горизонталям, повторяющим контуры склона, называемую также контурной обработкой.

Согласно данным ВолжНИИГиМ, даже обычная вспашка поперек склона препятствует сток воды. Величина стока в значительной мере зависит от глубины вспашки. При глубокой поперечной вспашке благодаря большему сохранению воды в почве увеличивается урожайность зерновых культур на 0,2-0,3 т/га.

При контурно-мелиоративной организации площади поля обрабатывают в направлении линейных водорегулирующих рубежей, например, валов-террас, дорог, водотоков, лесных полос и т.п.

Агротехнические требования к вспашке склоновых земель:

  • соблюдение контурности борозд и гребней,
  • поддержание проектной высоты валов (0,4-0,5 м) и их нормального профиля,
  • соблюдение глубины обработки,
  • обеспечение хорошего крошения пласта,
  • предохранение от механического повреждения залуженных водотоков, гидролесомелиоративные и других сооружений.

Значение имеют качество заделки удобрений, дернины, растительных остатков, а также выравнивание развальных борозд.

Образуемые при вспашке гребни и борозды поперек склона служат препятствием на пути стока воды вниз по склону, замедляя его скорость. В результате задержания и проникновения воды в почву, поверхностный сток сокращается в 3,5 раза. Согласно обобщенным экспериментальным данным, сток талых вод сокращается на 77-94 м3/га, в годы с продолжительным снеготаянием и недостаточным увлажнением почвы — до 200 м3/га по сравнению со вспашкой вдоль склона. При этом урожайность зерновых культур возрастает на 0,15-0,2 т/га.

Глубина и способ обработки зависят от уклона. Участки, расположенные в нижней части склона, где угол меньше и более гумусирован верхний слой, вспашку проводят на глубину гумусового горизонта. Почва верхней части склона характеризуется большей смытостью, поэтому применяют вспашку с почвоуглублением или безотвальную обработку.

Односторонние склоны вспахивают по прямоугольным загонам, располагаемых поперек склона. Поля со сложным склоновым рельефом разбивают на участки неправильной формы, учитывая направление и крутизну, которые вспахивают отдельно навесными или оборотными плугами. При этом оборот пласта должен быть в направлении верхней части склона, а почва не перемещалась вниз по склону.

Вспашка плугами с почвоуглубителями, с вырезными и безотвальными корпусами эффективна на средне- и сильносмытых почвах с маломощным гумусовым слоем до 20 см.

При контурной вспашке дополнительно проводят рыхление подпахотного слоя почвы без выноса ее на поверхность. Исследования, проведенные на темно-серой тяжелосуглинистой лесной почве совхоза «Каширский» в Московской области, показали, вспашка с почвоуглублением до 27 см позволила уменьшить смыв почвы на полях с уклоном 3-5° в 5 раз и повысить урожайность ячменя на 0,3 т/га по сравнению со вспашкой на 20-22 см. Наилучшие результаты (120 м3/га) этот прием дает на склоновых землях Центрально-Черноземной.

Таблица. Сток талых вод при вспашке поперек склона с почвоуглублением, м3/га (по данным Рожкова, 1983)[1]

Зона
Число лет-опытов
Тип почвы
Вспашка поперек склона на 20-22 см
Вспашка с почвоуглублением на 28-30 см
Снижение стока
Нечерноземная
16
Дерново-подзолистая и серая лесная
186
113
73
Центрально-Черноземная
9
Черноземы и серая лесная
377
257
120
Среднее Поволжье
45
Черноземы и светло-каштановые
197
126
71

Гумусовый слой небольшой мощности на склоновых землях подвержен водной эрозии и постоянно уменьшается, поэтому ежегодно подпахивают небольшую часть подстилающей почвообразующей породы, как правило, тяжелого гранулометрического состава. Вовлечение примесей глины подстилающей породы приводит к ухудшению свойства почвы, увеличению ее плотность, снижению водопроницаемости. На таких почвах целесообразно использовать вспашку плугами с вырезными отвалами, обеспечивающими сплошное рыхление подпахотного слоя.

При глубоком рыхлении почва промерзает на меньшую глубину и раньше оттаивает весной. Талые воды поглощаются почвой, при этом уменьшается смыв, сток воды, а её запасы увеличиваются на 120-150 т/га по сравнению со вспашкой.

На почвах, подверженных сильному смыву, оборот пласта нежелателен, поэтому для обработки применяют плуги-рыхлители типа ПРК-4-40, чизельные орудия, плоскорезы-глубокорыхлители. Безотвальное рыхление сочетают со вспашкой и лемешным лущением. Выполняют его по зяблевой вспашке полосами шириной 4-6 м через 15-20 см до устойчивого замерзания почвы. Этот прием повышает фильтрационную способность почвы. Согласно данным Почвенного института им. В.В. Докучаева, глубокое полосное рыхление уменьшает смыв дерново-подзолистой почвы на склонах 2-4° в 2 раза, урожайность зерновых культур при этом повышается на 0,6 т/га.

Глубокую безотвальную обработку проводят на сильносмытых склонах, не засоренных сорной растительностью. На засоренных участках применяют чередование безотвального рыхления и вспашки. На слабосмытых склонах крутизной 2-4° применяют обычную вспашку с почвоуглублением.

Специальные приемы обработки — щелевание и кротование проводят для регулирования поверхностного стока воды на склонах с углом 3-10°, которые уменьшают смыв почвы, увеличивают запасы воды на 370-550 м3/га за счет перевода поверхностного стока во внутрипочвенный. Потери азота, фосфора и калия с водой уменьшаются в 3-4 раза.

Щелевание применяют на тяжелых почвах с плохой водопроницаемостью в системе зяблевой обработки, на посевах озимых культур, многолетних трав, сенокосах и пастбищах. Щели шириной 3-8 см и глубиной 40-60 см нарезают парами (лентами) на расстоянии 1,4 м между ними. Расстояние между лентами зависит от уклона и составляет 5-10 м. На сложных склонах ленты делают прерывистыми. Щелевание выполняют поздней осенью при замерзании верхнего слоя почвы на глубину 5-7 см, чтобы защитить щели от заплывания.

Щелевание позволяет увеличит запас влаги в метровом слое почвы до 1000-2500 м3 воды на 1 га. В ряде предприятий Подгоренского района Воронежской области щелевание склоновых земель позволило увеличить запасы влаги в почве до 1600-2500 т на 1 га, что увеличило урожай многолетних трав в 2,5 раза.

Для лучшей водопроницаемости и сохранения щелей их заполняют рыхлой почвой гумусового слоя, смешанного со стерней. Открытые щели наполняются водой, которая замерзает и препятствует поглощению талых вод. Наибольший эффект этого приема достигается при нарезке щелей в конце зимы по еще не оттаявшей почве и, по возможности, прикрытии их валиком снега.

Для щелевания применяют навесные щелеватели типа ЩН-3-70, ЩН-4 или переоборудованные плуги, плоскорезы-глубокорыхлители. При щелевании зяби их оборудуют валикоделателями, образующими над щелью водоудерживающие валики высотой 10-12 см. На посевах озимых культур и трав на щелевателях перед каждой стойкой устанавливают дисковый нож, прорезающий дернину и уменьшающий повреждение растений.

На сенокосах и пастбищах, расположенных на склонах 8-10°, одновременно со щелеванием проводят кротование, используя щелерезокротователь ЩН-2-140, оборудованный долотами и кротователями. Для предупреждения повреждения растений озимых, трав, рыхлящие долота устанавливают под углом 10°, а при работе по зяби — под углом 30°.

На почвах тяжелого гранулометрического состава с плохой водопроницаемостью для регулирования поверхностного стока применяют кротование. Кротование — создание на глубине 35-40 см параллельных дрен-кротовин диаметром 6-8 см на расстоянии 70-140 см друг от друга. Его проводят кротовыми плугами, кротователями, на крутых склонах — оборотными и челночными плугами. В степных и лесостепных районах в весенний период кротование способствует накоплению воды в подпахотном слое. В Курской области кротование зяби повысило урожайность озимой и яровой пшеницы на 0,27 т, ячменя — на 0,22, картофеля — на 3,7 т/га, сахарной свеклы — на 3,3 по сравнению с обычной вспашкой.

На полях с уклоном полей до 3° щели создают под рядками пропашных культур на глубине 30-40 см, в которые проникают вода и корни, что способствует поглощению растениями воды и питательных веществ глубоких слоев. У бобовых растений увеличивается количество корневых клубеньков.

Наилучшие результаты прием щелевания достигается на посевах озимых культур при слабом их развитии в осенний период. После посева озимых на выровненной поверхности поля сток талых вод и смыв почвы усиливается. Так, осеннее щелевание в 2 раза снижает поверхностный сток талых вод на черноземных почвах Воронежской области, однако полностью приостановить водную эрозию с помощью этого приема не удается.

Противоэрозионные приемы обработки почвы, создающие на поверхности микрорельеф

К агротехническим приемам обработки почвы, создающие на ее поверхности микрорельеф в виде гребней, замкнутых лунок, прерывистых борозд, микролиманов, или ступенчатый профиль позволяют задерживать сток воды и препятствовать смыву почвы. К ним относят гребнистую, ступенчатую, комбинированную вспашки, прерывистое бороздование, лункование зяби, валкование почвы и др.

Весной поля с созданным микрорельефом выравнивают выравнивателями, культиваторами с боронами, волокушами и другими орудиями.

Ступенчатая вспашка

Ступенчатая разноглубинная вспашка — обработка, создающая ступенчаты профиль дна борозды. Разработана НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева. Предотвращает поверхностный и внутрипочвенный стоки воды. Её применяют на полях с уклоном 5-8°, на которых другие приемы не обеспечивают достаточную противоэрозионную устойчивость почвы. Чаще такую вспашку выполняют 4-корпусным плугом, у которого второй и четвертый корпуса пашут на глубину 20-22 см, а первый и третий — на 30-34 см. При такой такой вспашке на поверхности почвы создаются борозды, окаймленные гребнями, а на глубине почвы — ступенчатый профиль. Гребнисто-ступенчатый профиля предотвращает смыв почвы, сток талых вод и задерживает до 200-300 м3 воды на 1 га.

Опыты, проведенные НИИСХ Юго-Востока, Пензенской сельскохозяйственной станцией и в Ростовской области, подтвердили высокую эффективность почвозащитной ступенчатой вспашки, которая повышала запасы воды в метровом слое на 90-330 м3/га, при увеличении урожайности зерновых культур на 0,17-0,43 т/га.

Ступенчатая разноглубинная вспашка
Ступенчатая разноглубинная вспашка:
а - схема вспашки на склоне; б - работа плуга на вспашке

Гребнистая вспашка

Гребнистая вспашка — вспашка, при которой на поверхности поля с уклоном 3-5° образуется гребень. Её проводят плугами, у которых один, как правило, последний корпус имеет удлиненный отвал или один укороченный, другой удлиненный. Возможны и иные сочетания корпусов.

За счет удлиненного отвала образуется гребень (валик) высотой 20-30 см, укороченного — борозда. Чередование гребней и открытых борозд в перпендикулярном склону направлении создает дополнительные преграды стоку воды, которая поглощается почвой, увеличивая тем самым её запасы на 150-200 м3/га. Гребнистую вспашку сочетают с подпахотными рыхлениями, применяя для этого почвоуглубители, безотвальные корпуса или с вырезными отвалами. Гребнистую вспашку проводят при поздней зяблевой обработке на односкатных простых склонах.

Комбинированная вспашка

Комбинированная вспашка — вспашка с использованием трехкорпусного плуга со снятыми отвалами на втором и третьем корпусах или замененными на безотвальные, что позволяет комбинировать отвальную и безотвальную обработки. Разработана Воронежским СХИ и эффективна на полях с уклоном до 5-6°.

При комбинированной вспашке на пашне образуются полосы со стерней, окаймленные гребнями. В зимний период в полосах происходит накопление снега, который защищает почву от глубокого промерзания, что в весенний период способствует поглощению талых вод. Применение комбинированной вспашки повышает урожайность зерновых культур на склоновых черноземах на 0,01-0,41 т/га.

Прерывистое бороздование

Прерывистое бороздование — прием обработки, заключающийся в нарезке борозд на поверхности поля с уклоном 5-8°. Проводят одновременно со вспашкой плугами, оборудованными специальными приспособлениями типа ПРНТ-70000, ПРНТ-80000, которое представляет корпус с укороченным отвалом с установленной за ним трехлопастной крыльчатка. Крыльчатка во время вспашки формирует бороздки длиной 1,0-1,2 м и вместимостью 95-100 л, прерывающиеся валиками (перемычками) высотой 20 см. Таким образом создается замкнутая система микролиманов, насчитывающая до 4000-4200 на 1 га с суммарной емкостью 350-400 м3 воды.

Прерывистое бороздование по уплотнившейся после вспашки почве проводят также культиваторами-окучниками в два прохода. Первый проход осуществляют вдоль склона, второй — в перпендикулярном склону направлении. При этом формируется сеть замкнутых лунок размером 0,7 х 0,7 м, препятствующая стоку воды и смыву почвы.

Лункование зяби

Лункование зяби — прием, применяемый для создания замкнутых лунок на полях с уклоном 4-6°. Проводится одновременно со вспашкой плугами, оснащенными приспособлениями ПРНТ-90000, или раздельно с использованием приспособлений типа ПЛДГ-5, ПЛДГ-10, дисковых лущильников ЛДГ-5, ЛДГ-10 или лункообразователей типа ЛОД-10. Последние представляют собой сферические диски, которые периодически заглубляются в почву и образуют лунки. На 1 га создается до 12 000 лунок с суммарной емкостью 200-500 м3/га воды.

Предпосевная подготовка почвы, посев и уход за растениями на склоновых землях

Предпосевная обработка склоновых почв включает:

  • ранневесеннее боронование зяби,
  • щелевание,
  • выравнивание поверхности поля,
  • предпосевные культивации,
  • контурный посев (посадку).

Склоновые земли с экспозицией (ориентацией) на юг и юго-запад весной достигают физической спелости раньше, чем другие. На таких склонах почва, иссушается быстрее, что также относится к верхним участкам склонов и полям с лункованием, бороздованием. Поэтому на этих почвах проводят закрытие влаги в первую очередь путем перекрестного боронования тяжелыми зубовыми боронами.

Боронование и культивация

При посеве ранних яровых культур боронование проводят одновременно с культивацией. Для этого на полях с измененным микрорельефом используют паровые тяжелые культиваторы, например, КПЭ-3,8, КПС-4, выравниватели ВП-8, ВПН-5,6А, ВИП-5,6, тяжелые волокуши в сцепке с зубовыми боронами. Для лучшего выравнивания поверхности выполняют двукратную культивацию в перекрестном направлении с боронованием. Таким образом, на поверхности формируется рыхлый мульчирующий слой и нарушаются капиллярные связи, что уменьшает потери влаги на испарение.

Склоновые земли, где проведена безотвальная обработка, прогреваются медленнее. Закрытие влаги в этом случае проводят игольчатыми боронами в режиме активного рыхления, для предпосевной обработки применяют противоэрозионные культиваторы-плоскорезы типа КПШ-5, КПШ-9 и др.

Глубина первой культивации тяжелых сильносмытых почвах, склонных к заплыванию, составляет 10-12 см с помощью тяжелых культиваторов КПЭ-3,8, КТС-10-1, которые улучшает прогревание почвы, заделываю удобрения и облегчают борьбу с сорной растительностью. Первую культивацию выполняют поперек склона, вторую — по диагонали, так как она будет перекрываться последующим посевом.

В качестве противоэрозионной обработки склоновых земель при уходе за пропашными культурами и чистыми парами проводят культивации поперек склона экстирпаторными культиваторами и культивацию с одновременным прерывистым бороздованием поперек склона культиваторами, оснащенными бороздоделателями.

В посевах зерновых и паровых полях в качестве агротехнического приема создают ячейки с одновременным прикатыванием. Для чего применяют специальные противоэрозионные катки.

Посев (посадка)

Посев или падку на простых односкатных склонах проводят в перпендикулярном склону направлении, на сложных — по контурам, так называемый контурный посев. Рядки растений при контурном посеве служат преградой для водного стока от атмосферных осадков по склону, снижая его на 25%.

На склонах 3-8° зерновые культуры высевают обычным рядовым способом, с уклоном до 3° кукурузу высевают бороздковым способом, картофель — гребневым, сахарную свеклу — пунктирным.

В посевах пропашных культур для увеличения инфильтрационной способности почвы проводят щелевание или прерывистое бороздование для создания дополнительной емкости поглощения ливневых вод. Щелевание на глубину 30-35 см проводят одновременно с посевом или междурядными обработками. Для чего пропашные культиваторы оборудуют щелерезами и долотообразными рыхлящими рабочими органами. Нарезку щелей проводят по следу колес трактора или через 1-2 междурядья. Для прерывистого бороздования и глубокого рыхления междурядий применяют приспособление ППБ-0,6, навешиваемое на пропашные культиваторы, которое состоит из окучника и четырехлопастной крыльчатки. При работе последней формируются до 4 тысяч бороздок с перемычками на 1 га глубиной до 16 см и суммарной вместимостью 250-280 м3.

Согласно данным ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, прерывистое бороздование междурядий при уклоне 2-3° позволяет задерживать до 200 м3/га воды при повышении урожайности зеленой массы кукурузы на 1,8-2,0 т/га.

Для уменьшения уплотняющего действие тяжелых колесных тракторов во время обработки почвы и посева по следу колес устанавливают дополнительные рыхлители, которые разрыхляют уплотненную почвы на глубину 14-16 см.

Применение органических и минеральных удобрений на склоновых землях способствует противоэрозионной устойчивости почвы и повышению урожайности культур на 20-40%.

На слабо- и среднеэродированных почвах пропашные культуры высевают широкорядным пунктирным способом поперек склона, на более покатых склонах посев проводят с одновременным созданием прерывистых борозд в междурядьях.

[INSERT_ELEMENTOR id="3433"]

Литература

Земледелие. Учебник для вузов/Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков, А.И. Пупонин и др. — М.: Издательство «Колос», 2000. — 551 с.