Воскресенье, 19.08.2018, 06:56
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту



Главная » Статьи » Сельское и приусадебное хозяйство

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ МЕЛИОРАЦИИ

А.Т.Барабанов, доктор сельскохозяйственных наук

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ МЕЛИОРАЦИИ

Излагаются теоретические основы и принципы разработки системы агролесомелиоративных почвозащитных мероприятий в адаптивно-ландшафтном земледелии, даётся анализ теории рельефообразования, приводятся модели стока талых вод, которые применяются при планировании адаптивно-ландшафтного обустройства водосборов с использованием знания закономерностей эрозионно-гидрологического и эрозионно-аккумулятивного процессов. Осуществлены анализ и обобщение экспериментальных данных, на основе которых открыт закон лимитирующих факторов стока талых вод. Он позволил разработать методику высокоточного и долгосрочного его прогноза. Открытый нами закон позволил выявить ведущие природные факторы, на которые нужно влиять, чтобы управлять эрозионно-гидрологическим процессом и по- новому подойти к выбору направления совершенствования имеющихся и разработки новых мероприятий и приемов защиты почв от эрозии. Приводятся научные основы регулирования поверхностного стока талых вод с учетом выявленных закономерностей формирования стока талых вод и роли почвозащитных приемов и комплексов. Выдвинутые и обоснованные новые теоретические положения существенно уточняют представления о физической природе гидрологических процессов, в связи с чем по-новому трактуются условия просачивания дождевых и талых вод в почву, что позволяет усовершенствовать существующие и разработать новые математические модели. Таким образом, применение закона лимитирующих факторов гидрологического процесса, количественная оценка влияния на сток природных и антропогенных факторов и оценка почвозащитной роли стокорегулирующих мероприятий позволяет создавать эффективную систему управления эрозионно-гидрологическим процессом.

Ключевые слова: рельеф, поверхностный сток, деградация почв, противоэрози- онное обустройство территории, агролесомелиорация, почвозащитные мероприятия.

 

Введение. Эрозия почв является одной из причин ее деградации. Теоретической основой противоэрозионной мелиорации является учение об эрозионно- гидрологическом процессе. Гидрологический процесс как фактор эрозионно- аккумулятивного процесса (ЭАП) является результатом взаимодействия стекающей воды с почвой. Он зависит от противоэрозионной устойчивости почвы, которая определяется наличием на поверхности растительного покрова и его остатков (стерня).

Материалы и методы. Важный вклад в разработку научных основ борьбы с засухой и эрозией почв внесла экспедиция под руководством В. В. Докучаева [5] 1892 года на юге России и особенно в Каменной Степи. Разработкой теоретических и прикладных аспектов противоэрозионной мелиорации с 20-х годов ХХ столетия занимается ВНИАЛМИ (ныне ФНЦ агроэкологии РАН) и его опытная сеть. Выдающийся вклад в разработку теории рельефообразования внес А. С. Козменко [6]. Он обосновал необходимость выделения древней и современной эрозии и связал древнюю эрозию с эпохами оледенения и др. Взгляды А. С. Козменко получили развитие в работах Г. П. Сурмача [10]. Он создал стройную схему рельефообразования в ходе четвертичных эрозионно-аккумулятивных циклов, обусловленных наступлением - таянием ледников на Русской равнине; описал ход эрози- онно-гидрологического процесса; по-новому изложил условия формирования лёссов; увязал распространение лесной и травянистой растительности с почвообразованием в лесостепи и литологией толщи покровных отложений. Е. А. Гаршинев [4], развивая теорию А. С. Козменко и Г. П. Сурмача, разработал логико-графическую схему эволюции склонов в ходе эрозионно-аккумулятивного процесса (ЭАП). Он доказал, что форма склонов является адекватным выражением ЭАП, и предложил описать ее универсальным логистическим уравнением. На его основе разработано и проверено уравнение для расчёта смыва, по которому рассчитывается местоположение лесных полос и других рубежей при проектировании систем адаптивно-ландшафтного земледелия. Выполненные в ФНЦ агроэкологии РАН разработки по аспектам теории рельефообразования составляют единое целое с разработками в области гидрологических процессов. Особенно важны в этом отношении экспериментальные и теоретические исследования факторов просачивания воды в почву. Они позволили по-новому трактовать закономерности формирования стока талых вод, выдвинуть и обосновать новые концептуальные положения, существенно уточняющие представления о физической природе гидрологических процессов.

Результаты и обсуждение. В ФНЦ агроэкологии РАН имеются результаты исследований этих вопросов в лесостепной, степной и полупустынной зонах на серых лесных, черноземных и светло-каштановых почвах за период, превышающий 60 лет. Автором [1-3] проанализирован и обобщён большой собственный и литературный экспериментальный материал, который характеризует факторы влияния на сток в зональном разрезе от серых лесных до светло-каштановых почв и который позволил из их многообразия выявить важнейшие. Ими являются снегозапасы, влажность мёрзлой почвы и глубина её промерзания. Анализ имеющихся материалов показал, что прямой связи стока со снегозапасами нет. Например, на светло-каштановых почвах Волгоградской области сток на зяби (таблица 1) чаще не формируется или он бывает незначительный (1-4 мм).

Таблица 1 - Снегозапасы и поверхностный сток талых вод на светло-каштановых почвах Волгоградской области

Таблица 2 - Показатели стока талых вод и факторов, обусловливающих его формирование на светло-каштановых почвах Волгоградской области

В многоснежные зимы (снегозапасы свыше 50 см) из 21 года 10 лет сток совсем не формировался, 5 лет его величина была всего 1-4 мм, и только 6 лет слой стока колебался от 8 до 45 мм. При снегозапасах 143 мм в 1967 году сток отсутствовал, а в 1979 году при снегозапасах 147 мм его величина была 45 мм. В 1963 году при снегозапасах 92 мм сформировался сток 36 мм, а в 1973 и 1987 годах при снегозапасах 89 и 99 мм соответственно сток совсем не сформировался. Так же и по другим годам. В малоснежные зимы стока совсем не было 17 лет из 27-ми, 7 лет сток был, но очень небольшой (36 мм), и только 2 года величина стока была 13 и 16 мм. На уплотненной пашне сток формируется чаще и больше, чем на рыхлой. В многоснежные зимы сток не формировался 5 лет из 19-ти при снегозапасах 58-189 мм, два года он был незначительный (2 мм при снегозапасах 58 и 96 мм), а в остальные годы величина его колебалась от 10 до 76 мм вне зависимости от запасов воды в снеге.

Связь стока с другими природными факторами показана в таблице 2. В годы, когда почва перед снеготаянием бывает талая или она промерзает не глубже 50 см, сток не формируется. При ее промерзании свыше 50 см формируется сток разной величины, он не зависит от дальнейшего увеличения глубины промерзания.

В годы (1964, 1971, 1972, 2006), когда почва промерзала глубже 50 см, но запасы влаги в слое 0-50 см небольшие (52-94 мм), сток также не формировался, то есть факторами, лимитирующими его, были снегозапасы и влажность почвы. На уплотненной пашне такие условия формирования стока были только в 1972 и 1993 годах.

Обобщение и анализ материалов по этому вопросу на светло-каштановых почвах Волгоградской области, а также на черноземах Самарской области и серых лесных почвах Орловской области показали, что основными факторами являются промерзание почвы, ее увлажнение и снегозапасы перед снеготаянием. Другие факторы, в том числе продолжительность (интенсивность) снеготаяния, не влияют на величину стока, они могут повлиять на интенсивность паводка, но не на объем поверхностного стока.

Экспериментальные и теоретические исследования и обобщение литературных данных позволили открыть закон лимитирующих факторов поверхностного стока талых вод [2, 3], на основе которого создана методика высокоточного его прогноза [8].

Эти и другие теоретические и эмпирические исследования служат основой для разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Их создание сводится к решению общей задачи оптимального управления ландшафтом и реализуется путём последовательного решения частных задач. Адаптивно-ландшафтный принцип природопользования предполагает неистощительный характер землепользования. Им предусматривается построение системы земледелия, направленной на поддержание баланса между расходом ресурсов и их восстановлением. Они должны основываться на адаптивно-ландшафтном подходе, максимально учитывающем особенности природно-ресурсного потенциала агро- ландшафтов [7, 9]. Такое обустройство территории балочных водосборов обеспечивает рациональное использование земли с учетом природно-ресурсного потенциала и агроэколо- гических условий, разделяет склоны на более короткие отрезки, обусловливает регулирование стока и сокращение смыва и размыва почвы, способствует повышению урожая.

Заключение. Стратегия противоэрозионной мелиорации предусматривает, что возрождения деградированных агроландшафтов до состояния практически естественного гидрологического режима можно добиться созданием системы адаптивно- ландшафтного земледелия, основой которого является каркас, созданный на территории из стокорегулирующих лесных полос и других противоэрозионных рубежей. Наиболее эффективными в регулировании поверхностного стока являются агролесомелиоративные мероприятия.

Таким образом, применение закона лимитирующих факторов стока талых вод, количественная оценка влияния на него природных и антропогенных факторов и объективная оценка почвозащитной роли стокорегулирующих мероприятий послужили основой для разработки технологии управления эрозионно-гидрологическим процессом и создания эффективных систем адаптивно-ландшафтного земледелия.

Библиографический список

1. Барабанов, А.Т Прогнозирование поверхностного стока талых вод [Текст] / А.Т Барабанов, И.П. Свинцов // Мелиорация и водное хозяйство. - 2006. - № 6.- С. 15-19.
2. Барабанов, А.Т. Закономерности формирования поверхностного стока талых вод, его прогноз и регулирование [Текст] / А. Т Барабанов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2012. - № 1(33). - С. 65-68.
3. Барабанов, А.Т. Эрозионно-гидрологическая оценка взаимодействия природных и антропогенных факторов формирования поверхностного стока талых вод и адаптивно- ландшафтное земледелие. - Волгоград: ФНЦ агроэкологии РАН, 2017. - 188 с.
4. Гаршинев, Е.А. Эрозионно-гидрологический процесс и лесомелиорация. Экспериментальная оценка, расчет, проектирование [Текст] / Е.А. Гаршинев. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2002. - 220 с.
5. Докучаев, В.В. Наши степи прежде и теперь [Текст] / В.В.Докучаев // Избранные сочинения. - М.: Сельхозгиз, 1954. - С. 449-512.
6. Козменко, А.С. Борьба с эрозией в земледельческих районах СССР [Текст] / А.С. Козменко // Борьба с эрозией в СССР. - М.-Л: Издательство АН СССР, 1938. - С. 33-55.
7. Кулик, К.Н. Принципы и приемы адаптивно-ландшафтной системы земледелия [Текст] / К.Н Кулик, А. Т. Барабанов, Е. С. Павловский // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. - 2012. - № 1(10). - С. 14-19.
8. Способ прогнозирования поверхностного стока талых вод [Текст] : пат. № 2347222 Российская Федерация, № 2347222 А01В13/16, G01N33/24. / Барабанов А. Т. (РФ), Гаршинев Е. А. (РФ), Кулик К. Н. (РФ); заявитель ГНУ ВНИАЛМИ. - № 2009126879/12; заявл. 24.07.2006; опубл. 20.02.2009, Бюл. № 5. - 3 с.
9. Система адаптивно-ландшафтного земледелия Волгоградской области на период до 2015 года / А. Л. Иванов [и др.]. - Волгоград: Волгоградской ГСХА, 2009. - 304 с.
10. Сурмач, Г.П. Рельефообразование, формирование лесостепи, современная эрозия и противоэрозионные мероприятия [Текст] / Г.П. Сурмач. - Волгоград, 1992. - 175 с.

"Известия нижневолжского агроуниверситетского комплекса" № 2 (50), 2018

Категория: Сельское и приусадебное хозяйство | Добавил: x5443 (22.07.2018)
Просмотров: 28 | Теги: земледелие | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2018 Обратная связь