Эрозия почв лесных массивов

Предотвращение лесами эрозии почвы

Роль леса как фактора повышения плодородия почвы и защиты ее от разрушения водной и ветровой эрозией используется человеком с давних пор.

Ученые и практики земледельческой культуры постоянно указывали на тесную взаимосвязь сельскохозяйственных и лесных угодий и на необходимость защиты полей лесными насаждениями. Однако в условиях царской России защитное лесоразведение не получило и не могло получить должного развития. Только после победы Великой Октябрьской социалистической революции положение коренным образом изменилось. В настоящее время на полях колхозов и совхозов страны на значительных площадях созданы защитные лесные насаждения, которые являются важным фактором интенсификации сельскохозяйственного производства.

С первых шагов занятия земледелием человек столкнулся с явлением утраты плодородия почвы на участках, расчищенных из-под леса, которая обусловливалась процессом эрозии. Особенно заметно этот процесс начал проявляться со времени повсеместного и постоянного занятия земледелием. За 3—4 тыс. лет площадь пустынь и других категорий неиспользуемых земель увеличилась в несколько раз.

Только за последнее 100-летие на нашей планете в результате процесса эрозии почвы 23—28% бывших сельскохозяйственных угодий выбыли из хозяйственного оборота и перешли в категорию бросовых земель, а потери валового урожая возделываемых культур за счет этого процесса составили 30%, или около 300 млн. т зерна в год.

Огромный ущерб наносят пыльные бури и другие стихийные процессы, проявление которых обусловлено главным образом истреблением леса и другой растительности. Например, пыльной бурей 1928 г., охватившей почти всю Украину и Приазовье, на подверженных ветровой эрозии участках был уничтожен почвенный слой мощностью 12 см, а в отдельных местностях 20—25 см и обнажена подпочва. Было поднято около 15 млн. т. почвы, из которых примерно 9,3 млн. т переотложено в пределах области развевания, а 5,4 млн. т вынесено за ее пределы. Осажденная пыль в области выпадения содержала около 10% гумуса.

Пыльные бури повреждают посевы, на ветроударных склонах уносят гумусовый слой до 30—50 см, на легких почвах образуют «язвы» выдувания глубиной до 1,5 и длиной до 10 м. Слой почвы, унесенной ветром с посевов, поврежденных эрозией, достигает иногда 2—3 см, а на полях зяблевой вспашки — 10—25 см.

Установлена тесная связь между облесениостью полей и степенью повреждения посевов и почвы пыльной бурей. Так, озимые посевы в местностях с полезащитной лесистостью 1,2, 1,6, 3,3% оказались поврежденными соответственно на 46, 30 и 10%. С увеличением лесистости полей только на 2% степень повреждения озимых посевов уменьшилась в 4,6 раза.

Использование защитной роли леса позволяет заметно повысить продуктивность сельскохозяйственных угодий. На защищенных лесными полосами полях скорость ветра по сравнению с незащищенными снижается на 30—50% и более. В связи с этим предотвращается почвенная эрозия и обеспечивается равномерное отложение снега на полях. Для накопления слоя снега толщиной 1 см на полях, защищенных лесными полосами, осадков требуется на 30—35% меньше, чем на незащищенных: в центральных областях 3,4 и южных — 6—7 мм (против 4,5 и 9,1 мм соответственно).

На полях, защищенных лесными полосами, мощность снегового покрова больше, а глубина промерзания почвы меньше в 1,5—2 раза; сохранность сельскохозяйственных культур на полях под защитой лесных полос значительно выше. При этом установлена прямая связь между степенью полезащитной облесенности и сохранностью посевов озимых культур. На защищенных системой лесных полос полях существенно изменяются микроклимат и увлажненность почвогрунта. Амплитуда колебания температуры воздуха и почвы уменьшается на 30—50% и более, запасы почвенной влаги заметно повышаются. Защитная роль леса на сельскохозяйственных угодьях в конечном итоге проявляется в повышении урожайности возделываемых культур на 15—30% и более, а в засушливые годы в 1,5—2 раза.

В десятой пятилетке только в Российской Федерации предстоит создать лесные полосы на площади 240 тыс. га, выполнить работы по облесению оврагов, балок, песков, берегов рек и других неудобных земель на площади 255 тыс. га. В районах целинных и залежных земель планируется организовать деятельность лесохозяйственных предприятий с учетом интенсификации сельскохозяйственного производства. Будут продолжены посадки лесных полос, создание поливных питомников, облесение низкопродуктивных земель.

В малолесных и безлесных районах будут совершенствоваться меры по уходу за существующими лесными полосами и по их реконструкции. В связи с продвижением работ по полезащитному лесоразведению в зону засушливых степей, где почвы почти на 50% представлены солонцами, лесному хозяйству нужны особая технология и подбор таких древесных и кустарниковых пород, которые дадут возможность выращивать долговечные насаждения.

Создание полезащитных лесных полос позволяет повысить производительность труда в сельском хозяйстве на 12—15%, рентабельность возделываемых зерновых культур на 30—40% и технических на 50—60% при одновременном снижении себестоимости продукции на 9—13%, увеличить валовой сбор зерна на освоенных только в европейской части посевных площадях на 40 млн. т.

Основная задача противоэрозионных лесных насаждений состоит в защите земель от водной эрозии, сохранении качества почв. Метровый гумусовый слой черноземов образовался за 6—9 тыс. лет, а смыт при отсутствии мероприятий по защите почв от эрозии он может быть за считанные годы.

Защитные лесные насаждения являются мелиоративными мероприятиями длительного действия, причем с возрастом они усиливают свое защитное значение. Главная и наиболее знаменательная их особенность — неоднозначность влияния на окружающую среду, одновременное выполнение многих защитных функций.

Система полезащитных лесных полос, например, не только повышает урожай и улучшает его качество, но и улучшает микроклимат защищенного пространства, его почвенный покров, способствует большей влагозарядке почв, меняет фауну, режим прилегающих водоемов, преображает ландшафт территории.

Защитные лесные насаждения активно участвуют в расширенном социалистическом воспроизводстве и обеспечивают наиболее рациональное использование производительных сил нашей страны, являясь основными фондами народного хозяйства.

Источник

Category Archives: Почвенная эрозия

Обеспеченность стока

Для теоретических расчетов ширины лесных полос требуется учитывать крутизну, длину и форму склона, водопроницаемость почв, изменчивость стока воды. Величина и интенсивность стока воды меняются по годам и зависят как от длины и крутизны склона, так и от погодных условий. Повторяемость какой-либо величины стока воды по годам, выраженную в процентах, принято называть обеспеченностью стока. Например: 10% -ная обеспеченность означает, что такой сток может наблюдаться один раз в 10 лет, а в остальные 9 лет величины стока будут меньше; 50% -ная обеспеченность означает,что принятая величина стока в пяти случаях из десяти будет больше, а в пяти — меньше фактической. Чем больше величина стока, тем реже она повторяется, например величина стока 10% -ной обеспеченности будет значительно больше величины 50% -ной обеспеченности, и для поглощения такого стока потребуется большая ширина лесной полосы.

Зная обеспеченность стока, легко планировать не только лесомелиоративное обустройство, но и конструировать дополнительные гидротехнические сооружения для его регулирования. В настоящий момент эта величина выводится опытным путем и разная для разных географических зон. Существуют специальные гидрологические ряды обеспеченности стока, которые были построены многолетними наблюдениями и полевой работой ученых.

Понятие очень важно в деле борьбы с водной эрозией почв.

Прибалочные лесные полосы

Как следует из названия, они высаживаются непосредственно на берегах балок, оврагов или лощин. Они выполняют те же функции, что и водорегулирующие, расположенные выше их на пахотных склонах. Прибалочные лесные полосы закладывают вдоль крутых берегов по границе пашни, отступя от бровки на 3 — 5 м, а вдоль пологих берегов, где бровка ясно не выражена, ниже границы пашни по берегу балки для большей экономии площади пашни. Такое размещение не будет снижать мелиоративного влияния лесной полосы. Как показали наблюдения, лес, расположенный по берегам балки, оказывает положительное влияние не только на поглощение стока воды, но и на микроклимат вышележащего склона.

Балка, со всех сторон окруженная прибалочными лесными полосами

Для поглощения стока воды большое значение имеет ширина лесной полосы. Чем она шире, тем полнее будет поглощать воду, притекающую с расположенного выше поля и тем надежнее будут защищены от эрозии поля, находящиеся по склону ниже лесной полосы. Однако при большой ширине лесные полосы займут много пахотной земли. Поэтому очень важно установить минимально необходимую ширину лесных полос, достаточную для полного поглощения стока воды. В этом направлении ведутся исследования в разных почвенно-климатических зонах. Для примера приведем результаты исследований на стоковых площадках в опытном хозяйстве Научно-исследовательского института сельского хозяйства центрально-черноземной полосы им. В. В. Докучаева. Стоковые площадки расположены на пахотном прибалочном склоне в направлении от водораздела до взрослой леской полосы, вдоль берега балки. Площадки оканчиваются в лесной полосе и проникают в нее на разное расстояние: 0, 10, 20, 30 и 45 м. В концах площадок установлены водосливы для учета стекающей воды. Таким образом, в сравнимых условиях можно учитывать водопоглощение в лесных полосах разной ширины.

Из данных исследований следует, что коэффициент стока резко снижается по мере увеличения ширины лесной полосы. В полосе шириной 20 — 30 м остается непоглощенной лишь 8 — 15 % (т. е. коэффициент стока 0,15 — 0,08) общего объема талой воды, что не может оказать существенного влияния на развитие эрозии почвы. Похожие результаты были продемонстрированы и другими исследованиями.

Водорегулирующие лесные полосы

На сложных склонах, пересекаемых ложбинами, кроме основного уклона, от линии водораздела к бровке балки имеются боковые уклоны к ложбинам. Лесные полосы, размещенные поперек основного склона, пересекут ложбины и на отдельных участках будут иметь продольные уклоны. Вдоль опушек таких участков вода стекает в ложбины, а по ним в виде концентрированного потока входит в лесную полосу. При этом большая часть воды не сможет впитаться в лесном насаждении и пройдет сквозь полосу, так как лес способен поглощать только рассеянный сток воды. В таких случаях для усиления водорегулирующей роли лесных полос рекомендуется устраивать простейшие земляные сооружения: валики-распылители на верхних опушках для направления стока воды в насаждение и водозадерживающие валы и канавы по верхней и нижней опушкам в местах пересечения лесными полосами ложбин. Опытная проверка этих рекомендаций, которая была проведена известным ученым Г. П. Сурмачем в Волгоградской области, показала их высокую эффективность. На обвалованных участках лесных полос, на склоне до 3°, было задержано и поглощено 1100 — 1200 мм талой воды, а без валов — 150 — 200 мм.

Значение водорегулирующей лесной полосы состоит в поглощении основной массы поверхностной воды, стекающей с вышележащего поля, и недопущение смыва почвы на участках поля не только ниже, но и выше лесной полосы. Поскольку масса стекающей воды увеличивается по мере движения вниз и тем быстрее, чем больше уклон поверхности, то склон нужно разделить лесными полосами на участки такой ширины, чтобы масса воды, стекающая по их поверхности, не могла достигнуть критической величины, вызывающей смыв почвы. Теоретически рассчитать оптимальные расстояния между лесными полосами пока нельзя, так как нужно учесть слишком много переменных величин: крутизну склона, противоэрозионную стойкость почв, характер стока воды и пр. Ответ на этот вопрос обычно дает проверка на опытных участках.

В настоящее время рекомендуются следующие наибольшие расстояния между водорегулирующими лесными полосами: а) на склонах крутизной менее 4° (уклон 0,070) — на серых лесных почвах и оподзоленных черноземах степи до 350 м, на выщелоченных, обыкновенных и южных черноземах до 400 м, на каштановых почвах до 300 м; б) на склонах крутизной более 4° расстояние уменьшается до 200 м.

Молодая прибалочная полоса со стороны водораздела

Размещение лесных полос

Условия, выполнение которых повышает эффективность ЗЛН

При проектировании необходимо правильно разместить лесные полосы по отношению направления стока воды, определить максимально возможное расстояние между ними и минимально допустимую ширину лесной полосы.
На землях, подверженных водной эрозии, лесные полосы надо размещать поперек направления линий стока, чтобы рассеянные струи воды входили в лесное насаждение под прямым углом и не могли стекать, вдоль опушки. Если лесные полосы будут размещены под острым углом к линии стока, то рассеянные струи воды при малейшем препятствии на опушке насаждения изменят направление и потекут вдоль опушки. В результате произойдет концентрация небольших струй в большой поток воды, что вызовет линейную эрозию почвы вдоль лесной полосы. Препятствием для входа воды в лесное насаждение обычно является напашь, которая в виде небольшого валика земли образуется при пахоте с отвалом пласта земли вниз по склону.
Для нормальной работы лесной полосы необходимо систематически распахивать и разравнивать напашь в верхней (по отношению к склону) части опушки насаждения.

С учетом этих рекомендаций при размещении лесных полос на территории необходимо стремиться совместить их с различными естественными рубежами: линиями перегиба склона от меньшей к большей крутизне, бровками балки или оврага.