Проект комплексной мелиорации и использования участка

Противоэрозионные мероприятия, особенно защитные насаждения, в каждом хозяйстве проектируют во время внутрихозяйственного землеустройства в увязке с общей организацией территории, в единой системе мероприятий, направленных на повышение урожаев сельскохозяйственных культур.

Агротехнические мероприятия. Большинство агротехнических приемов является составной неотъемлемой частью технологии обработки почвы при возделывании сельскохозяйственных культур.

Агротехнические противоэрозионные  мероприятия осуществляют с целью: предупреждения или резкого сокращения возможности проявления эрозионных процессов; повышения сопротивляемости почв смыву, размыву и выдуванию; увеличения водопоглощающих свойств почвы и уменьшения скорости ветра в приземном слое; накопления и сбережения влаги в районах недостаточного увлажнения; восстановления и повышения плодородия почв. Это достигается: применением способов обработки почвы, улучшающих водопоглотительную способность и устойчивость почв к смыву, размыву и выдуванию ветром, созданием на значительной части пашни сплошного растительного покрова с почвозащитным чередованием сельскохозяйственных культур; проведением мероприятий по задержанию и регулированию поверхностного стока; применением органических и минеральных удобрений.

Наиболее эффективным  и простым агротехническим приемом защиты почв от водной эрозии является глубокая зяблевая вспашка поперек склона на глубину 25-35 см. Глубина вспашки зависит от мощности гумусового слоя и экспозиции склона. При этом приеме запас воды в метровом слое почвы увеличивается на 20-25 мм, в 2-3 раза сокращается смыв почвы и на 2-2,5 ц/га повышается урожай зерновых культур. При этом приеме все последующие обработки (боронование, культивация, посев) проводят поперек склона.

На пологих односкатных  склонах крутизной до 4° применяют поперечное обвалование зяби и паров плугом с удлиненным отвалом, который одновременно со вспашкой создает валики высотой 0,20...0,25 м, чередующиеся с бороздами (через 1,4...1,7 м).

Наряду с обвалованием применяют прерывистое бороздование навесным чертырехкорпусным плугом (или пятикорпусным прицепным плугом со снятым пятым корпусом), оборудованным специальной крыльчаткой, которая образует перемычки. Иногда борозды нарезают окучниками.

На сложных склонах  крутизной до 6° более эффективным  способом является поделка микролиманов плугом «Пахарь» со специальным приспособлением УМЛ-1-90. Можно применять лункообразователь ЛОД-10 или специальные приспособления к лущильникам ЛД-10 и ЛД-5.

При такой обработке  почвы на поверхности пашни образуются понижения глубиной до 0,10-0,15 м, длиной 1,10-1,20 м и шириной 0,3-0,9 м, которые задерживают на каждом гектаре от 250 до 350 м³ воды.

Вспашку почвы с почвоуглублением, обвалование, поделку микролиманов применяют на позднеосенней зяби.

При обработке ранней зяби и ранних паров, обрабатываемых в течение лета, наиболее эффективно лункование, которое выполняют теми же орудиями, что и поделка микролиманов. При обработке почвы лункообразователем на поверхности пашни получаются лунки глубиной 18-20 см, шириной до 30 см и длиной до 120 см, которые весной задерживают на каждом гектаре 250- 300 м³ воды. Этот прием обработки повышает урожай сельскохозяйственных культур на 2-3 ц/га.

Эффективными агротехническими приемами являются кротование и щелевание почвы. Кротование проводят навесным кротователем КНА-100, который создает на глубине 40-50 см от поверхности цилиндрические пустоты диаметром 5-6 см на расстоянии 1-1,5 м одна от другой. Кротование способствует задержанию до 150 м³ воды на каждом гектаре и увеличивает урожай зерновых культур на 2-3 ц/га.

Щелевание почвы применяют  для предотвращения образования на поверхности пашни водонепроницаемой корки. Оно заключается в поделке специальными орудиями узких (3-5 см), но глубоких (до 60 см) щелей с расстояниями между ними 1-1,5 м. Щелевание выполняют каналокопателями КЗУ-0,3 в агрегате с гусеничным трактором, рыхлителем ГР-2,7 или специальными ножами, установленными на раме плуга. Щелевание почвы способствует уменьшению поверхностного стока и повышению урожая сельскохозяйственных культур.

На крутых склонах и  в районах распространения ветровой эрозии применяют полосное земледелие и буферные полосы. Сущность полосного земледелия состоит в том, что посевы сельскохозяйственных культур по-разному защищают почву от эрозии. Наибольшее защитное действие проявляется на посевах многолетних трав и озимых зерновых, меньшее – при возделывании пропашных культур.

При полосном земледелии сельскохозяйственные культуры размещают полосами поперек склона, хорошо защищающими почву от смыва и выдувания с менее устойчивых к эрозии почв. Ширину полос устанавливают в зависимости от агроклиматических условий и делают кратной четному числу проходов посевных сельскохозяйственных машин (на склонах до 8° – 20-40 м, на равнине – 50-150 м).

На длинных и крутых склонах, занятых под сады и пропашные  культуры, применяют буферные полосы в виде узких лент из многолетних трав или кустарника, расположенных поперек склона. Ширина полос берется 4 – 6 м с расстоянием между ними 30-40 м на склонах 6-8° и 8-10 м с расстоянием между полосами 20-30 м на склонах крутизной 10-12°.

Большое значение для уменьшения интенсивности эрозионных процессов  имеет регулирование местного стока (снегозадержание, регулирование таяния снега и др.) и применение системы удобрений, улучшающих структуру и физические свойства почвы.

Используют также способы минимальной обработки почвы, при которых значительно сокращается число механических обработок.

Хорошо себя зарекомендовала система мелиоративного земледелия с контурно-полосной противоэрозионной организацией территории. При такой организации территории площадь водосбора делится на ряд полос по горизонталям, начиная от водораздела до гидрографической зоны.

Регулирование поверхностного стока осуществляется валами, совмещенными с водопоглощающими канавами глубиной 60-70 см, заполненными органическими материалами (виноградная лоза, солома). Валы и канавы располагают строго по горизонталям. Ширину полос принимают в зависимости от агроклиматических условий и рельефа. По контуру каждой полосы сажают лесные или плодовые деревья строго по горизонталям.

Органические материалы, заполняющие канавы, в сочетании  с лесными полосами способствуют водопоглощению и восполняют отсутствие лесной подстилки и степного войлока, что предупреждает промерзание почвы даже при сильных и длительных морозах.

Лесомелиоративные мероприятия. Лесные полосы размещают в соответствии с существующими инструкциями по полезащитному лесонасаждению. В зависимости от защитной роли и места размещения на склонах противоэрозионные лесные насаждения делятся на:

приводораздельные, размещаемые  на водоразделах. Они способствуют накоплению снега на водоразделах и защите прилегающих склонов от ветров;

водорегулирующие, размещаемые  на перегибах склона от водораздела до бровки гидрографической сети. Они способствуют задержанию поверхностного стока и уменьшению его разрушительной силы;

прибалочные и приовражные, размещаемые по границам полей севооборотов на 3-5 м выше бровок балок и оврагов. Они предотвращают рост оврагов и укрепляют их берега, регулируют поверхностный сток на вышележащем склоне и уменьшают эрозию почв;

насаждения на берегах  балок речных долин и откосах  оврагов, способствующие их закреплению и предотвращению размывов. Они также задерживают склоновый сток на вышерасположенном склоне;

донные лесные насаждения, размещаемые в днищах балок и оврагов и предотвращающие их размыв.

Расстояния между лесными  полосами на склонах устанавливают  с учетом формы, крутизны, экспозиции и протяженности склонов и водопроницаемости почв. Ширина лесных полос принимается минимально необходимой для более полного задержания поверхностного стока. Для водорегулирующих лесных полос она равна 12-20 м, для прибалочных – 20-30 м.

В равнинной местности  для защиты почв от ветровой эрозии закладывают продольные полезащитные лесные полосы, располагаемые поперек направления господствующих ветров (основные), и поперечные (вспомогательные).

Лесные полосы совмещают  с границами полей севооборотов.

 

3.2. Расчет влаго- и воздухоёмкости  почв, возможности предотвращения  поверхностного стока и эффективности  использования осенне-зимних  осадков при естественном сложении почвы и после глубокого рыхления

 

Расчитаны показатели водно-воздушного режима почвы и максимальное использование  осенне-зимних осадков для формирования урожая сельскохозяйственных культур  при минимальных затратах при  естественном сложении почвы, а также после проведения глубокого рыхления почвы по приведённым ниже формулам. Рассчитанные показатели занесены в таблицу 2.

Воздухоёмкость W_{воздуха} = W_ПВ – W_НВ

Объём водовместимости почвы  W_в-вм = W_ПВ – W_ВУЗ

Объём продуктивной влаги W_прод = W_НВ – W_ВУЗ

Объём впитывания воды в почву в  период таяния снега

W_впит = V_впит · t_таяния · 1440

Возможный объём стока из-за недостатка водовместимости

W_стока = W_{ос-зим  ос.} – W_в-вм

из-за недостатка объёма впитывания W_стока = W_{ос-зим  ос.} – W_впит

Возможная урожайность с.-х. культур У_возм = W_реал / К

 

Таблица 2

Расчет влаго- и воздухоёмкости почвы, возможности предотвращения поверхностного стока и эффективности  использования осенне-зимних осадков  при естественном сложении почвы  и после глубокого рыхления

№ п/п	Показатели	Ед. изм.	Водораздел тяж. суглинок		Склон, глина
			при ест. слож.	после глуб. рыхл.	при ест. слож.	после глубокого рыхления
						1 раз	2 раз
1	Годовое количество осадков (Wос. год)	мм	500	500	500	550	Повторное глубокое рыхление не требуется, так как отсутствует сток, наличие воздуха в порах почвы находится в оптимальных значениях
2	Летнее количество осадков (Wос. лет)	мм	240	240	240	240
3	Осенне-зимнее количество осадков (Wос. ос.-зим.)	мм	260	260	260	260
4	Пористость почвы (Wпор.)	% Vпочвы	52	57	48	58
5	Полная влагоемкость (WПВ)	мм	520	570	480	580
6	Наименьшая влагоемкость (WНВ)	%ПВ	87	79	94	78
		мм	452	450	451	450
7	Воздухоемкость (Wвоздуха)	%ПВ	13	21	6	22
		мм	68	120	29	130
8	Влажность устойчивого  завядания (WВУЗ)	%НВ	50	50	60	60
		мм	226	225	27	270
9	Водопроницаемость (Vвпит)	мм/мин	0,035	0,07	0,007	0,035
10	Продолжительность таяния снега (tтаяния)	суток	10	10	10	10
11	Объем водовместимости  почвы (Wв-вм)	мм	294	345	209	310
12	Объем продуктивной влаги (Wпрод)	мм	226	225	181	180
13	Объем впитывания воды в  почву в период таяния снега (Wвпит)	мм	504	1008	101	504
14	Возможный объем стока (Wстока) из-за недостатка Wв-вм Wвпит	мм	-34	-85	51	-50
		мм	-244	-748	159	-244
15	Реальный объем поступления  воды в почву от осенне-зимних осадков (Wреальн.)	мм	226	2255	101	180
		м3/га	2262	2250	1008	1800
16	Коэффициент водопотреб-ления  зерновых культур (К)	м3/т	1000	1000	1000	1000
17	Возможная урожайность  зерновых культур за счет осенне-зимних осадков (Увозм)	т/га	2,3	2,3	1	1,8

 

 

На водоразделе и склоне отмечена низкая воздухоёмкость почвы: соответственно 68 мм (13% ПВ) и 29 мм (6% ПВ). Для регулирования водно-воздушного режима и предотвращения поверхностного стока на водоразделе требуется провести 1 глубокое рыхление, на склоне – 1 глубокое рыхление почвы вибрационными рыхлителями ВР-80 и РВШ-0,8. В результате проведённых рыхлений  урожайность по расчётам увеличится на склоне – в 1,8 раза (от 1,0 т/га до 1,8 т/га).

На склоне при анализе данных после 1 рыхления выявлено: стока нет, воздух находится в оптимальном  значении.

Глубокое рыхление должно выполняться  в севообороте в сочетании  с другими противоэрозионными мероприятиями с таким расчетом, чтобы глубокое рыхление или щелевание тяжёлых почв проводилось не реже одного раза в 4-5 лет

 

3.3. Проектирование лиманов  и водозадерживающих валов

 

Проектирование лиманов предусматривается  в том случае, когда глубокое рыхление не обеспечивает предотвращение поверхностного стока осенне-зимних осадков, выпадающих непосредственно на участок или поступающих с прилегающих территорий, когда уклон участка менее 0,005.

Лиманы должны способствовать дополнительному увлажнению участка, продлению срока поступления воды в почву и сбросу избыточных вод после пика снеготаяния, предотвращению эрозии почвы.

При проектировании лиманов на водоразделе выполнены  следующие расчеты.

1. Расстояние между валами лиманов рассчитано по формуле:

b = (H – h) / i,

где H – наибольший слой воды в лимане, ≈0,8 м;

h – наименьший слой воды в лимане, ≈0,2 м;

i – уклон участка.

b = (0,8 – 0,2) / 0,0024 = 250 м

2. Количество лиманов рассчитано  по формуле n = L/b = 830/250= 3,32 ≈ 4

3. Для рассчитанного количества  лиманов расстояние между валами  лиманов b= L/n = 830/4= 208 м

При проектировании водозадерживающих  валов на склоне выполнены следующие  расчеты.

1. Расстояние между валами  b = (H – h) / i,

b = (0,8 – 0,2) / 0,005= 120 м

2. Количество валов n = L/b = 500/120 = 4,2 ≈ 5

3. Для рассчитанного количества  валов расстояние между ними b=500/5=100м

 

3.4. Вычисление площадей полей,  подбор культур, разработка севооборотов  для водораздела и склона

 

Проектирование севооборотов для водораздела и склона должно быть согласовано с противоэрозионными мероприятиями на этих элементах рельефа. Количество, размещение и форма полей должны соответствовать запроектированным ранее лиманам. Для предотвращения поверхностного стока и эрозии почв на склонах рекомендуется вводить почвозащитные севообороты, состоящие преимущественно из многолетних трав.