Обработка почв, подверженных водной эрозии

Обработка почв, подверженных водной эрозии — комплекс специальных приёмов обработки, направленных на защиту почв от действия водной эрозии.

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 её в почве;
углубление пахотного слоя;
разрушение плужной «подошвы».

Применение этих приёмов позволяют снизить сток талых и ливневых вод в 2-2,5 раза, а смыв почвы — в 2,5-11 раз. При этом эффективность внесения минеральных удобрений повышается на 10-12%, а урожайность зерновых — на 0,15-0,2 т/га.

Противоэрозионные приёмы можно условно разделить на две группы:

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

Противоэрозионные приёмы обработки, увеличивающие водопроницаемость и просачивание воды в почву

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

вспашку поперёк склона;
вспашку плугами с почвоуглубителями или с вырезными отвалами;
глубокую безотвальную обработку;
щелевание;
кротование.

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

Вспашку поперёк 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. Даже обычная вспашка поперёк склона препятствует стоку воды (ВолжНИИГиМ). 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 залужённых водотоков, гидролесомелиоративные и других сооружений.

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

Образуемые при вспашке гребни и борозды поперёк 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 обобщённым 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 почв, подверженных водной эрозии, 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, располагаемым поперёк 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 должна перемещаться 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 её на поверхность. Исследования, проведённые на тёмно-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 приём даёт на склоновых землях Центрально-Чернозёмной.

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

Зона	Число лет-опытов	Тип почвы	Вспашка поперёк склона на 20-22 см	Вспашка с почвоуглублением на 28-30 см	Снижение стока
Нечернозёмная	16	Дерново-подзолистая и серая лесная	186	113	73
Центрально-Чернозёмная	9	Чернозёмы и серая лесная	377	257	120
Среднее Поволжье	45	Чернозёмы 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, тяжёлого гранулометрического состава. Вовлечение примесей глины подстилающей породы приводит к ухудшению свойства почвы, увеличению её 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 приём повышает фильтрационную способность почвы. 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 (Почвенный институт им. В. В. Докучаева).

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

Специальные приёмы обработки почв, подверженных водной эрозии — 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 счёт перевода поверхностного стока во внутрипочвенный. Потери азота, фосфора и калия с водой уменьшаются в 3-4 раза.

Щелевание применяют на тяжёлых 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 увеличить 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 приёма достигается при нарезке щелей в конце зимы по ещё 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 тяжёлого 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 свёклы — 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 слоёв. У бобовых растений увеличивается количество корневых клубеньков.

Наилучшие результаты приём 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 чернозёмных почвах Воронежской области, однако полностью приостановить водную эрозию с помощью этого приёма не удаётся.

Противоэрозионные приёмы обработки почвы, создающие на поверхности микрорельеф

К агротехническим приёмам обработки почвы, создающие на её 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: а — схема вспашки на склоне; б — работа плуга на вспашке.

Ступенчатая разноглубинная вспашка — обработка почвы, создающая ступенчатый 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 приёмы не обеспечивают достаточную противоэрозионную устойчивость почвы. Чаще такую вспашку выполняют 4-корпусным плугом, у которого второй и четвёртый корпуса пашут на глубину 20-22 см, а первый и третий — на 30-34 см. При 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, проведённые 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.

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 удлинённый отвал или один укороченный, другой удлинённый. Возможны и иные сочетания корпусов.

За счёт удлинённого отвала образуется гребень (валик) высотой 20-30 см, укороченного — борозда. Чередование гребней и открытых борозд в перпендикулярном к склону направлении создаёт 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 трёхкорпусного плуга со снятыми отвалами на втором и третьем корпусах или заменёнными 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 чернозёмах на 0,01-0,41 т/га.

Прерывистое бороздование

Прерывистое бороздование — приём обработки почв, подверженных водной эрозии, 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 трёхлопастной 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 создаётся замкнутая система микролиманов, насчитывающая до 4000-4200 на 1 га с суммарной ёмкостью 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 к 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 — приём, применяемый для создания замкнутых лунок на полях с уклоном 4-6°. Проводится одновременно со вспашкой плугами, оснащёнными 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 создаётся до 12 000 лунок с суммарной ёмкостью 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 путём перекрестного боронования тяжёлыми зубовыми боронами.

Боронование и культивация

При посеве ранних яровых культур боронование проводят одновременно с культивацией. Для этого на полях с измененным микрорельефом используют паровые тяжёлые культиваторы, например, КПЭ-3,8, КПС-4, выравниватели ВП-8, ВПН-5,6А, ВИП-5,6, тяжёлые волокуши в сцепке с зубовыми боронами. Для лучшего выравнивания поверхности выполняют двукратную культивацию в перекрёстном 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 тяжёлых сильносмытых почв, склонных к заплыванию, составляет 10-12 см. Её проводят с помощью тяжёлых культиваторов КПЭ-3,8, КТС-10-1, которые улучшают прогревание почвы, заделывают удобрения и облегчают борьбу с сорной растительностью. Первую культивацию выполняют поперёк 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 поперёк склона экстирпаторными культиваторами и культивацию с одновременным прерывистым бороздованием поперёк склона культиваторами, оснащёнными бороздоделателями.

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

Посев (посадка)

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

В посевах пропашных культур для увеличения инфильтрационной способности почвы проводят щелевание или прерывистое бороздование для создания дополнительной ёмкости поглощения ливневых вод. Щелевание на глубину 30-35 см проводят одновременно с посевом или междурядными обработками. Для этого пропашные культиваторы оборудуют щелерезами и долотообразными рыхлящими рабочими органами. Нарезку щелей проводят по следу колёс 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 четырёхлопастной крыльчатки. При работе последней формируются до 4 тысяч бороздок с перемычками на 1 га глубиной до 16 см и суммарной вместимостью 250-280 м³. Прерывистое бороздование междурядий при уклоне 2-3° позволяет задерживать до 200 м³/га воды при повышении урожайности зелёной массы кукурузы на 1,8-2,0 т/га (ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии).

Для уменьшения уплотняющего действие тяжёлых колёсных тракторов во время обработки почвы и посева по следу колёс устанавливают дополнительные рыхлители, которые разрыхляют уплотнённую 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 поперёк склона, на более покатых склонах посев проводят с одновременным созданием прерывистых борозд в междурядьях.

Литература

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