1

Министерство сельского хозяйства

Республики Казахстан

АО "КазАгроИнновация"

Научно-производственный центр

зернового хозяйства им. А.И. Бараева

Методические рекомендации по изучению и

контролю водной эрозии почв

в современных системах земледелия

Астана 2010

2

УДК 551.579.631.4

Методические рекомендации по изучению и контролю водной эрозии

почв в современных системах земледелия

Разработал:

Акшалов К.А., заведующий лабораторией адаптивной

и агроландшафтной технологии возделывания,

Научно-производственный центр зернового хозяйства им. А.И. Бараева.

Методическое руководство предназначено для научных

работников, специалистов сельского хозяйства,

осваивающих современные системы земледелия

в полузасушливых районах Северного Казахстана.

Издано в рамках программы 056

«Повышение конкурентоспособности сельскохозяйственной продукции»

Рассмотрено и одобрено на заседании научно-технической комиссии

АО «КазАгроИнновация», 2 августа 2010 года

3

СОДЕРЖАНИЕ

АБСТРАКТ

ВВЕДЕНИЕ

1.Анализ состояния защиты почв от стока талых вод и смыва почвы

в Северном Казахстане

2. Условия, влияющие на формирование стока талых вод и смыва почв в Северном

Казахстане

3. Причины и следствия проявления водной эрозии почв.

4.Методы контроля водной эрозии почв

5. Методические основы изучения стока талых вод и смыва почв

5.1. Методы учета стока талых вод и смыва почвы

5.2. Рекомендуемые технологии для изучения и контроля стока талых

вод и смыва почв

5.3 Выбор и подготовка стоковых площадок.

5.4. Учеты, наблюдения и измерения, связанные с изучением стока талых вод и смыва

почв

5.5. Перспективность изучения и мероприятия по мониторингу процессов водной

эрозии почв и оврагообразования

5.6. Исходные данные для изучения и контроля стока талых вод и смыва почв

6. Эффективность агротехнических приемов контроля стока талых вод и смыва

почв

7. Мероприятия по охране почв от водной эрозии 7.1. Агротехнические приемы сокращения стока талых вод и смыва почв на склоновой пашне при

традиционной почвозащитной системе земледелия.

7.2. Агротехнические приемы сокращения стока талых вод и смыва почв на склоновой пашне при

внедрении технологии No-till.

7.3. Первоочередные и доступные способы охраны почв от водной эрозии

8. Литература

4

Абстракт Эрозия почв, снижение уровня органического вещества почвы были определены как основные

источники деградации почв в Северном Казахстане (Бараев, Зайцева, Госсен, 1988). Практика

ведения земледелия ускоряет или замедляет эти процессы. Частое летнее парование и способы

обработки почвы были отнесены к основным причинным фактором проявления эрозионных

процессов в США, Западной Канаде и Северном Казахстане (Chepil, 1941, Anderson, 1966, Бараев,

1964). Поскольку потеря почвы происходит спорадически, фермеры часто забывают проблемы,

ассоциируемые с эрозией почв в годы между годами, когда случаются серьезные потери почвы от

водной эрозии. Земли, требующие специального контроля над водноэрозионными процессами,

заметно увеличились в последние 10 лет: уменьшилось разнообразие культур, поля стали больших

размеров, применяется практика парования, широко внедряются технологии No-till без учета

условий, широко используются тяжелые трактора и широкозахватные посевные агрегаты.

Сохранение, повышение продуктивности почв, деградация и опустынивание являются вопросом

как национальной, так и международной озабоченности.

В данной работе рассматриваются некоторые методологические вопросы охраны почв от водной

эрозии, повышения продуктивности полей в зависимости от применения технологических

приемов.

В связи с введением института частной собственности на землю вопросы защиты почв от эрозии,

деградации остались «открытыми». Как правило, эрозионные процессы, оврагообразование

охватывает территорию нескольких хозяйств, имеет трансграничный характер и могут

протягиваться по склону на несколько километров. Зачастую интересы доходов фермера и охраны

почв находятся в противоречии. Защита почв от водной эрозии требует вложения капитала, что не

приносит прибыль сразу.

5

1. Анализ состояния защиты почв от стока талых вод и смыва почв в Северном Казахстане

Около 66% территории Казахстана подвержено процессам деградации и опустынивания. Ущерб

от деградации земель, эрозии почвы и вторичного засоления составляет около 300.00 млн.

долларов (доклад Министерства экологии и охраны окружающей среды,2005). Наши наблюдения

показали, что проблемы эрозии почв, образования оврагов, опустынивания связаны с

существующими системами земледелия, методами использования земель. В результате

бессистемного использования земель в отдельные годы теряется до 60-70% талой воды, смывается

до 6,0-7,0 тонн почвы с одного гектара в весенний период во время таяния снега (Копеев, 1991).

Существующие зональные почвозащитные системы земледелия не решают в полном объеме

проблему защиты почв от ветровой и водной эрозии, особенно паровых полей. Огромны потери

гумуса почвы. Серьезную эрозионную опасность представляют паровые поля. Во время стока

талых с паровых полей смывается в 8-9 раз больше нитратов, чем со стерневых предшественников

и в 20-30 раз больше, чем с многолетних трав (Копеев, 1991, Азаров и др., 1994).

Ветровая и водная эрозия почв взаимосвязаны. Во многих случаях интенсивность эрозионных

процессов зависит от ландшафта территории землепользования. В отдельных случаях деградация

земель зависит и от экономической активности товаропроизводителей.

Процессы водной эрозии почв неразрывно связаны с эффективностью использования

атмосферных осадков. Разработка мероприятий по сохранению и эффективному использованию

влаги атмосферных осадков является важным фактором борьбы с засухой и водной эрозией почвы.

Исследования показали, что эффективность сохранения почвенной влаги паровым полем

составляет всего 20-23% (Акшалов, 2003). Остальное количество атмосферных осадков теряется

на сток и испарение. Аналогичная ситуация в прериях Канады (Campbell, Zentner, 2001).

Несмотря на опасность проявления эрозионных процессов, применение паровых полей все еще

остается широко распространенной практикой в земледелии Северного Казахстана. В последние

годы зарубежными и отечественными учеными и практиками разрабатываются и внедряются

приемы нулевой обработки почвы (No-till), что подразумевает полную замену обработок парового

поля гербицидами. Технология нулевой обработки почвы становится очень популярной и

эффективной системой земледелия во многих регионах мира. С одной стороны концепция нулевой

обработки почвы направлена на сохранение плодородия почвы, ресурсосбережение, но с другой –

не изучена опасность проявления эрозионных процессов в зависимости от ландшафта территории

землепользования. Большое влияние на степень и процесс стока талых вод и смыва почвы

оказывает ландшафт территории землепользования, экспозиция склонов благодаря

перераспределению осадков и тепла.

Широкое использование данного приема без учета и оценки возможного стока талых вод (в том

числе химических веществ) представляет серьезную опасность. Использование приемов нулевой

обработки почвы на стерневых предшественниках и паровых полях на склоновых землях может

привести к негативным экологическим последствиям.

В связи с введением института частной собственности на землю вопросы защиты почв от эрозии,

деградации остались «открытыми». Это общая глобальная, экологическая проблема. В последние

годы идет активный процесс оврагообразования, который охватывает территорию нескольких

хозяйств (фермеров). Глубина оврагов в отдельных случаях достигает 2-3 метров на пашне.

Серьезные потери почвы от водной и ветровой эрозии почв вынудили существенно улучшить

практику ведения земледелия: меньше интенсивных обработок почвы, использование

культиваторов, способных сохранять максимальное количество стерни на поверхности почвы и

контурное земледелие. Широкое распространение получает прямой посев, который сократил

опасность эрозии почв за счет сохранения растительных остатков на поверхности почвы. Научный

поиск направлен на формирование эрозионноустойчивой поверхности почвы за счет улучшения

водно-физических свойств почвы, агрегатного состава. Например, борьба с эрозией почв в

прериях Канады рассматривается как долгосрочная экономическая стратегия. Эрозия почв и

деградация в прериях Канады рассматривается как одна из серьезных сельскохозяйственных

проблем, которая не только выводит пашню из строя, но и загрязняет окружающую среду.

Ученые Канады установили, что система засушливого земледелия, использующая, меньше

обработок почвы и более интенсивные севообороты без чистого пара улучшают эффективность

6

использования влаги и сокращают эрозионную устойчивость (Zentner и др.,2002, Zentner. Lafond,

2002).

Впервые в Северном Казахстане причины проявления водной эрозии почв изучались в НПЦ

зернового хозяйства (ВНИИЗХ) в 80-х годах (Копеев и др., 1991). Основные почвозащитные

мероприятия проводились при существующих системах земледелия в системе зернопаровых

севооборотов. В условиях Центрального Казахстана на каштановых почвах проводились

краткосрочные опыты по испытанию различных видов паровых полей на склоновых землях

(Ющенко, 2004). Однако в этих исследованиях не показан баланс использования влаги

атмосферных осадков. На стерневых предшественниках нулевая обработка почвы с оставлением

высокой стерни не изучалась.

2. Условия, влияющие на формирование стока талых вод и смыва почв в Северном

Казахстане Природно-климатические условия и топография территории землепользования являются

основными факторами, определяющие характер, интенсивность и потенциальную опасность

проявления водноэрозионных процессов в Северном Казахстане. С практической точки зрения на

величину и характер проявления водной эрозии почв оказывают водно-физические свойства

почвы перед уходом в зиму, уровень атмосферных осадков за осенний и осеннее-предзимний

периоды, погодные условия в период снеготаяния и связанная с этим интенсивность снеготаяния.

На характер впитывания весенних талых вод и связанную с этим водную эрозию почв

определяющее влияние оказывают: типы и наличие растительного покрова на поверхности почвы,

экспозиция, уклон и форма склонов, длина склонов, механический состав почвы и агрофон,

интенсивность снеготаяния, технология подготовки почвы и зимнего влагонакопления. Способ и

виды осенней обработки почвы могут ускорить или замедлять сток талых вод и смыв почвы

(Копеев, Акшалов, Тлеуов, 1984. Копеев, 1991).

Количество атмосферных осадков в осенний и предзимний периоды не стабильны и не

предсказуемы. В отдельные годы количество жидких атмосферных осадков после уборки

сельскохозяйственных культур до наступления отрицательных температур составляет 4,4-20,0 мм

или 0,8-37,5% (2005,1997,1998) от среднемноголетней суммы. В такие годы содержание почвенной

влаги бывает минимальным, и весенние талые воды относительно хорошо впитываются в почву. В

отдельные годы количество осадков в осенний период превышает среднемноголетнюю норму в

1,5-2,0 раза, что способствует сильному промерзанию почвы, особенно верхних горизонтов и

медленному оттаиванию почвы в весенний период. Из 25 лет наблюдений в 32% случаев

количество осенних осадков было меньше нормы, в остальных случаях около нормы или выше

(Акшалов, 2008).

Количество просочившейся в почву талой воды зависит не только от величины запасов воды

в снежном покрове, но и от промерзания и влажности почвы. Промерзание почвы на

преобладающей части территории вследствие относительно небольшой высоты снежного покрова

и низкой температуры воздуха бывает в каждую зиму достаточно глубоким, особенно по паровым

полям. Величина же осеннего увлажнения почвы резко меняется из года в год, что и

обусловливает большие колебания величины просачивания талых вод в почву. Так, наблюдения

показывают, что в среднем после сухой осени на стерневых предшественниках просачивается

весной в почву до 70-75 % талой воды, а после дождливой осени просачивание снижается до 15-

20%, а на обработанных с осени агрофонах инфильтрация талых вод увеличивается до 90-95%.

В каждом конкретном случае по величине снегозапасов нельзя еще судить даже приближенно

о том количестве воды, которые получит почва весной. Для этого необходимо еще знать условия

увлажнения почвы осенью и другие факторы.

Значительная часть пашни в Северном Казахстане размещена на слабосклоновых землях (<10)

и характеризуются большой протяженностью склонов. Около 33% пашни в Северном Казахстане

размещается на склонах более 0,50, 75-80% площадей сельскохозяйственных угодий имеет

крутизну до 10, 12-14% от 1

0 до 3

0 (Гендельман, 1985).

Между коэффициентом стока, осенним увлажнением почвы, запасами воды в снеге и

температурой зимне-весеннего периода коэффициент корреляции составляет 0,8 (Бакаев, 1976,

Акшалов, 2008). Мощность снежного покрова способствует меньшему промерзанию почвы и

лучшему оттаиванию почвы за счет талой воды. Обработанная с осени почва за счет наличия

свободных, крупных пар и объемного насыщения талой водой увеличивает инфильтрационную

7

способность почвы (Акшалов, 2008). В уплотненной, не обработанной с осени почве, что

наблюдается при технологии No-till, инфильтрация имеет замедленный характер, и зависит от

предзимнего увлажнения почвы, количества воды в снеге, весенний температуры почвы, и от

уклона поля. Такая серия наблюдений в естественных условиях была произведена нами на стерне

яровой пшеницы в весенний периоды с 23 марта по 15 апреля 2006-09гг.

Общеизвестно, что под толстым слоем снега, почва промерзает меньше (Качинский, 1927,

Мосолов, 1925). Способность почвы впитывать талую воду резко увеличивается в случае хотя бы

частичного оттаивания почвы под снегом или просто уменьшения ее промерзания. Осенняя

зяблевая обработка почвы изменяет микрорельеф поля, препятствуя стеканию талых вод, создает

термический режим влажности почвы в верхних горизонтах почвы, особенно в начале

снеготаяния (Акшалов, 2003). При этом образуются крупные объемные поры, свободные от льда

и, проникая в которые, талая вода приносит тепло и оттаивает нижние горизонты почвы.

На основании экспериментальных исследований можно считать установленным, что

основными параметрами водопроницаемости мерзлых почв и впитывания весенних талых вод

являются количество свободных от льда пор и температура почвы. Такое явление можно

наблюдать при проведении осенней зяблевой обработки почвы. Иная ситуация наблюдается при

технологии No-till, когда почва уходит в зиму в ненарушенном состоянии. При содержании

значительного количества влаги в верхнем горизонте почвы количество свободных от льда пор

сведено к минимуму. В паровых полях, подготовленных, по технологии No-till промерзание почвы

будет наблюдаться каждый год.

Плоскорезная обработка почвы не всегда способствует защите почвы от смыва, и не всегда

решает вопросы инфильтрации воды в почву и стока талых вод.

На значительной части пашни Северного Казахстана, размещенных на слабосклоновых

землях применяется технология возделывания сельскохозяйственных культур, рекомендованная

без учета рельефа местности. В отличие от других регионов страны склоны здесь имеют малую

крутизну (0,5-10), но большую протяженность. Иногда длина их достигает 15-20 км. Большая

водосборная площадь склонов и медленное оттаивание почвы в период снеготаяния способствуют

образованию поверхностного стока талых вод, образованию овражных систем. Следует отметить,

что существующее внутрихозяйственное землеустройство в совхозах и колхозах с

прямоугольными полями и прямолинейными дорогами на склонах не отвечает почвоохранным

требованиям. В полевых севооборотах для защиты почвы от ветровой эрозии применялось

полосное размещение пара и зерновых культур. В том случае, когда направление паровых полос с

кулисами совпадало с направлением склона, на паровых полосах наблюдается интенсивный сток

талых вод, смыв почвы и оврагообразование.

Поверхностный сток талых вод на пашне проявляется во время таяния снега при

определенном запасе воды в снежном покрове. В условиях Северного Казахстана на величину

поверхностного стока существенное влияние оказывает множество факторов: запас воды в

снежном покрове, уровень осадков, выпавших за осенний и предзимний периоды, интенсивность

снеготаяния, уклон поля, глубина и направление обработки почвы и т.д.

Экспозиция, форма, уклон и длина склона, а также тип почвы и механический состав

являются постоянно действующими факторами. Запас воды в снеге, осадки осени и предзимнего

периода, интенсивность, сроки и периоды снеготаяния изменяются по годам и являются

переменными факторами. Глубину и направление обработки почвы относительно склона, а также

агрофон, можно отнести к регулируемому фактору. Последние три фактора можно регулировать в

желаемом направлении.

Все перечисленные факторы формирования стока имеют сложные взаимосвязи между собой.

Основываясь на имеющихся исследованиях водно-эрозионных процессов, в какой-то степени

можно воздействовать на отдельные постоянные и переменные факторы поверхностного стока,

которые в свою очередь будут оказывать определенное влияние на величину стока. Так, например,

регулируя снегонакопление на склоновой пашне в зависимости от агрофона, можно избежать

возникновения стока.

В условиях Северного Казахстана почва обычно уходит в зиму без снега или с

незначительным снежным покровом. Первая половина зимы бывает малоснежной. Выпадающий

снег не остается на месте, а сдувается с поля ветром. Почва промерзает на значительную глубину.

В дальнейшем снежный покров накапливается на уже промерзшей почве. В период весеннего

8

снеготаяния почва оттаивает на незначительную глубину. Талые воды не впитываются в мерзлую

почву и стекают по склону. При поверхностном стоке происходит смыв самого плодородного

гумусового слоя почвы, который накапливался тысячелетиями. С эродированных площадей

многие районы ежегодно недополучают большое количество сельскохозяйственной продукции.

Необходимость разработки и внедрения почвозащитных мероприятий в районах проявления

водной эрозии диктуется угрозой дальнейшего усиления эрозионных процессов и падения

плодородия почвы на освоенной целине вследствие неправильной организации территории

землепользования и определенных ошибок при интенсификации работ в полеводстве.

Исследования ВНИИЗХ показали, что сток талых вод при определенном запасе воды в снеге

на большой водосборной площади начинает формироваться при уклонах 0,3-0,50. (Копеев, 1991).

Известно и то, что интенсивность стока возрастает с увеличением уклона местности. Анализ

данных показывает, что преобладающими склонами на пашне в Акмолинской области являются

уклоны 0,5-10 (табл.1). Удельный вес пашни на склоновых более 0,5

0 составляет 44%, но если к

этому добавить площадь пашни, размещенной на склонах 0,3-0,50, то опасность формирования

поверхностного стока по области можно ожидать примерно на 75-80% площади пашни.

В Акмолинской области в таких районах, как Атбасарский, Сандыктауский и Есильский,

удельный вес пашни, размещенной на склонах более 0,50, составляет от 40 до 59%, а в

Аршалинском, Жанадалинском и Жаксынском – 91 – 99,7%.

Во многих районах Костанайской и Северо-Казахстанской областей очень часто встречаются

склоны, аналогичные склоновой пашне Акмолинской области. При составлении

противоэрозионных мероприятий наряду с учетом уклона местности как показателя склонности

территории к формированию стока необходимо учитывать коэффициент эрозионного расчленения

территории, который характеризует степень концентрации стока талых вод на склоне.

Эрозионное обследование территории многих хозяйств Акмолинской, Костанайской и

Северо-Казахстанской областей показало, что поля, расположенные на склонах северной

экспозиции, наиболее подвержены развитию эрозионных процессов и характеризуются

выраженной гидрографической сетью. Очень часто встречаются поля с коэффициентом

расчленения территории более 1, а глубина промоин на пашне местами колебалась от 0,5 до 1,0 м

и более.

Таблица 1. Распределение пашни по уклонам на территории Акмолинской области.

Районы

Удельный вес пашни по крутизне склона, %

До 0,50

0,5-10

1-30

30

>0,50

1 2 3 4 5 6

Астраханский 88,0 8,6 2,7 0,7 12,0

Аккольский 158 30,1 10,3 1,6 42

Целиноградский 79,0 15,1 5,1 0,8 21,0

Атбасарский 60,0 30,6 8,3 1,1 40,0

Аршалинский 0,3 87,0 12,3 0,4 99,7

Сандыктауский 52,0 31,0 15,2 1,8 48,0

Буландынский 62,0 23,9 13,7 0,4 38,0

Ерейментауский 18,0 66,0 15,2 0,8 82,0

Егиндыкольский 85,0 11,7 3,1 0,2 15,0

9

Коргалжынский 63,7 23,5 13,0 0,3 37,0

Шортандинский 82 13,2 3,8 1,0 18,0

Жанадалинский 9 74 8 9 91,0

Кийминский 2 87 11 - 98,0

Есильский 41 56 2 1 59,0

Жаксынский 70 26 4 - 30,0

В среднем по

области

56 36 7 1 44

Рисунок 1. Смыв почвы по паровому полю

3. Причины и следствия проявления водной эрозии почв.

Снегонакопление

Сильный снегопад также является показателем потенциала эрозии. Большая часть снега выпадает

в период, когда почва полностью мерзлая и эрозионноустойчивая. Опасность возникает при

быстром весеннем таянии снега. Если температура быстро повышается и остается высокой в

течение продолжительного периода, то снег быстро тает и почти всегда неизбежно возникает

эрозия на склонах, лишенных растительности. Сочетание высокой температуры и наличие снега

более важно, чем фактическое количество снега; сильная эрозия может быть в районах с

небольшим снежным покровом при соответствующих температурных условиях. Однако эрозия

почвы будет наверняка более сильной там, где будет таять больше снега.

Наши наблюдения показали, что эрозия, вызываемая тающим снегом, часто отягощается тем,

что относительно высокие температуры оттаивают только поверхностные слои почвы. Этот

верхний слой почвы, насыщаясь водой, становится текучим. Промерзший ниже слой препятствует

поглощению воды и по мере того как поверхностная почва становится все больше текучей, на

склонах возникает эрозия.

10

Тип почвы.

Механический состав почвы и физические условия почвы могут существенно влиять на

величину эрозии. Большое количество органического вещества в почве позволяет воде проникать

в почву более легко и уменьшает стремление воды стекать по поверхности. Почвы с более

высоким содержанием песка не так подвергаются эрозии как глинистые почвы. Анализы

профилей нескольких типов почв в зоне обыкновенных и южных черноземов Северного

Казахстана показывает на различный механический состав почв (Funakawa, Akshalov и др. 2004,

Karbozova, Kosaki, и др.2004).

Из-за высокого содержания физической глины в верхних слоях почвы и низкого содержания

органического вещества тяжелосуглинистые почвы потенциально сильно эродируемы в

отношении водной эрозии. Тяжелосуглинистые почвы с большим содержанием органического

вещества эродируют меньше. Супесчаные почвы с высоким содержанием песка незначительно

подвергаются эрозии.

Степень крутизны склона.

Степень крутизны склона влияет на сток воды: чем круче склон, тем сильнее сток при условии,

что другие факторы одинаковы. Чтобы показать это, мы измеряли потери почвы, и воды в

Шортанды в течение последних лет на землях с крутизной до 1% по паровому полю и стерневым

предшественникам. Там, где обработка почвы в паровом поле проводилась вдоль по склону,

потери почвы в отдельные годы составили 6,9 т в год на склоне с крутизной до 0,5 градусов

(Копеев, 1991). На поле, засеянных по контуру потерь почвы не происходило. Там, где земля

имеет крутизну склона 0,3 и более, а почва тонкий гранулометрический состав, владелец земли

должен учитывать меры по контролю водной эрозии почв и применять комплекс почвозащитных

мероприятий.

Длина склона.

Длина склона также имеет значение. Длинный склон образует больший сток, чем короткий при

такой же крутизне. Вода накапливает больше кинетической энергии по мере ее стекания вниз по

длинному склону, взбалтывание становится более интенсивным и эрозия возрастает. В этих

случаях больше размыв почвы происходит в средней и нижней части склона (автор).

Борозды.

Борозды, оставляемые культиватором, плугом или колесами транспорта, могут способствовать

эрозии и образованию оврагов. Если борозды расположены вниз вдоль склона они могут привести

к очень сильной эрозии. Если борозды сделаны по контуру, то они уменьшают степень эрозии.

Растительный покров.

Лишенная растительности почва, как например, летний пар, подготовленный механическим

способом, очень сильно подвержен как водной, так и ветровой эрозии. Плотно посеянные

культуры высокоэффективны в закреплении почвы, они являются лучшим союзником человека в

борьбе с эрозией. Естественная плотная дернина или плотный лесной покров уменьшает

разрушение почвы водой, увеличивает поглощение, задерживает скорость текучий воды и

связывает почву корнями.

Потери поверхности почвы.

Когда происходит эрозия, то обычно теряется самая плодородная поверхностная почва. Как

упоминалось раньше, за один сток с количеством запасов воды в снеге около 75мм в течение

одного дня на экспериментальных полях в Шортанды было унесено 6,9 тонны почвы на гектар, и

если учесть, что поверхностные 5 см слоя минеральной почвы на одном гектаре весят

приблизительно 500 тонн, то потребуется всего лишь несколько лет, чтобы полностью унести

верхний слой почвы размером 5см.

Следует отметить, что наибольшие потери почвы вследствие водной эрозии в Шортанды,

составляющие 6,9 т на гектар имели место там, где размещались паровые поля, и обработка почвы

производилась вдоль склона. При такой скорости слой почвы толщиной 5 см смоется

приблизительно за несколько лет, а для образования его требуется тысячи лет.

Снижение урожайности.

Тип почвы и культура.

Урожай яровой пшеницы и ячменя был всегда ниже на южном склоне, особенно при

возделывании, вдоль склона. Контурная обработка почвы и посев увеличивали урожай яровой

11

пшеницы и контролировали сток талых вод и смыв почвы. На сформировавшихся водостоках,

смытых почвах урожайность, как правило, ниже в 5-10 раз.

Потери влаги.

Потеря влаги на сток и испарение в районах с недостаточным количеством атмосферных

осадков является фактором снижения урожайности. Это показано на урожае яровой пшеницы в

зависимости от стока талых вод в разных вариантах. За 5лет эксперимента в Шортанды в среднем

в паровом поле до 92 % талой воды терялось на сток и испарение. Урожайность составила 0,9

тонны на гектар. На такой же почве при крутизне около 0,3 градусов яровая пшеница

возделывалась поперек склона по контуру, сток в среднем составил 15-20%. На этом фоне влага не

терялась во время стока, и урожай яровой пшеницы в среднем составил на гектар 1,45 тонн. Это

разница в урожайности яровой пшеницы без сомнения вызвана потерей влаги.

Потери питательных веществ.

Стекающая с поверхности вода уносит с собой питательные вещества. Копеев и др. (1991)

сообщали, что потери питательных веществ с стоком талых вод с поверхности склона составили:

азота 0,24-2.03 кг, фосфора – 0,17-1,29 кг на гектар. Этот смытый тонкотекстурный материал

уносит с собой значительные количества гумуса почвы. Наблюдалось значительное различие в

составе почвы в местах проявления водной эрозии почв вверху и у основания склона. Азот в почве

на вершине склона составлял 0,12%, а у основания 0,20. Органическое вещество в почве у

основания у склона составило 5,0% по сравнению с 4,8% на вершине. Эти различия указывают на

перенос азота и органического вещества вниз по склону.

4. Методы контроля водной эрозии почв.

Все, что снижает поток воды или уменьшает его скорость, поможет в борьбе с эрозией. В

эксперименте в Шортанды сравнивали ряд вариантов. Их можно применять эффективно в

большей или меньшей степени для различных условий, так как лежащие в основе принципы

одинаковые повсюду. Не все варианты подойдут для каждого фермерского хозяйства, но

некоторые из них можно использовать.

Применение растительного покрова из трав или злаковых культур.

Стерневой покров очень эффективен в борьбе с эрозией, стерня дает почти полную защиту. Это

показано для периода в 5лет в экспериментах в Шортанды. Наибольшие потери воды в размере

90 % насчитывались там, где яровая пшеница возделывалась по паровому полю вдоль склона с

крутизной 3%, но там, где выращивался овес, они составили до 10-15% на гектар.

Роль корневых и растительных остатков

Кроме обеспечивания защиты поверхности почвы, использование травянистых и бобовых культур

добавляют волокна или органическое вещество в почву и, связывая вместе частицы почвы,

уменьшают эрозию почвы. У некоторых растений вес образованных корней такой же как и

надземная часть, другие растения дают очень маленький рост корней и поэтому менее

эффективны в борьбе с эрозией.

Такие культуры как, пшеница, ячмень, имеют малоразвитую корневую систему, и это одна из

причин того, почему их не считают почвозащитными культурами. Многолетние травы, овес и

бобовые с другой стороны имеют обширную корневую систему, создают хорошее проективное

покрытие и хорошо закрепляют почву, и это одно из характеристик, указывающая на их ценность

для защиты почвы и почвообразования. Такие культуры в севообороте могут увеличить

плодородие почвы и их использование необходимо для борьбы с эрозией.

Полосное возделывание и севообороты.

Зерновые культуры и культуры с плохо развитой корневой системой дают некоторую защиту,

если они выращиваются по контуру. Поэтому возможно на склоновых землях выращивать

различные культуры по контуру чередующимися полосами, таким образом, обеспечивая

производство товарных культур или многоотраслевое землепользование.

Эксперимент в Шортанды показывает, что как только многолетние культуры укореняется, они

становятся отличной защитной культурой. На сток талых вод не имеет значение, как проведен сев,

способы посева оказывают незначительное влияние на водную эрозию почвы, если сев произведен

по горизонталям местности.

12

Культуры, посеянные по контуру, дают лучший урожай в сравнении с культурами,

посеянными вдоль склона. На многих фермах можно так разместить возделываемые поля, что

зерновые культуры могут быть посеяны на склонах, а пропашные культуры на ровных землях.

Если нет ровных земель, а склоны имеют крутизну свыше 3%, то на этих землях надо полностью

исключить паровые поля и пропашные культуры. Выращивайте зерновые и травянисто-бобовые

культуры прямыми параллельными полосами поперек склона. Полосы необязательно должны

быть точно по контуру. Можно регулировать ширину чередующихся полос из трав и зерновых по

необходимости.

Контурная обработка почвы и контурно-полосное земледелие.

На сложных склонах эффективна контурная обработка, которая предполагает обработку

почвы и посев производить по горизонталям местности. Сельскохозяйственные операции,

осуществляемые по контуру, могут использоваться почти с любой системой возделывания на

склонах крутизной до 10%. Гребни, оставляемые почвообрабатывающими орудиями, или рядки

растений превращаются в маленькие дамбы, если они располагаются по контуру поверхности. Они

задерживают поток воды, стекающий по склону, уменьшая эрозию.

Значение контурной обработки для пшеницы было показано для Шортанды, где она уменьшала

сток воды и почвы соответственно на 58 и 67% за период 5 летнего эксперимента.

Значение органического вещества.

Органическое вещество в любой форме помогает улучшить структуру почвы и делает ее более

рыхлой и проницаемой. В отдельных случаях внесение навоза помогает снизить сток талых вод на

35-57% и смыв почвы на 67-78%.

Залуженные водотоки.

Залуженные водотоки – это широкие, мелкие естественные русла в почве, засеянные травами

или бобовыми, по которым стекает вода с земель с минимальной эрозией или потерей почвы. Они

делаются с небольшим уклоном, чтобы вода медленно стекала по ним. Многолетние травы,

бобовые или другие растения, растущие на них, уменьшают скорость потока и препятствуют

размывающему действию воды.

Водотоки используются для отвода воды, стекающей по склону, и в качестве водосбросов для

террас и обводных противопаводочных каналов. Залужение естественных водостоков

препятствует образованию оврагов. Там, где образовались небольшие овраги, их можно засыпать

и засеять травой, чтобы предотвратить дальнейшую эрозию. Не рекомендуется проводить

залежных изменений в направлении естественного стока, т.к. это обычно требует больше работ и

затрат чем целесообразно. Идеальный залуженный водосток – это почти плоское русло с

пологими боковыми склонами. Такая форма уменьшает скорость воды и ее мощность, она также

упрощает обработку почвы поперек водостока и скашивания травы.

Общераспространенная ошибка при строительстве водостоков заключается в том, что их делают

слишком маленькими, узкими или V-образной формы, что позволяет воде разрезать основание

водостока и образовывать овраг. Ширина водостока рассчитывается в первом приближении

следующим образом: 60 см на каждый 2,5 гектара дренажной площади, но это расстояние можно

изменять в зависимости от назначения земли, типа почвы, крутизны склона и приемов

возделывания.

Уклон, обычно рекомендуемый для залуженных отводных водостоков, составляет 3,0- 4.0 м на

30-35 м. Его можно регулировать при необходимости, иногда разрешается минимальный уклон 15

см на 30-35 м. в верхнем конце водостока. Фильтрующая полоса дернины шириной 6,0-12,0 м

необходима непосредственно над водостоком, чтобы препятствовать излишнему накоплению

почвы в водостоке. Ширина этой полосы зависит от крутизны склона и условий почвы.

Посев.

Обычно водосбросы засеваются одновременно с посевом трав на полях. Стороны водосброса

состоят в основном из верхнего слоя почвы и довольно плодородны, травы и бобовые быстро

укореняются. Однако, вырытое дно водосброса, старые овраги и ложбины в основном состоят из

подпочвенного материала и могут потребовать питательных дополнительных веществ, чтобы

добиться достаточного роста растений для защиты почвы.

Количество питательных веществ, требуемых, для завершения этой работы значительно

меняется в зависимости от почв и регионов. Вам следует обратиться за советом в научное или

13

другое квалифицированное агентство в вашем районе. Будьте внимательны относительно сроков и

при внесении питательных веществ, чтобы они не загрязняли стекающую воду.

Травосмеси должны подходить для местных условий. Так как водостоки, вероятно, будут

использоваться для получения сена, то для Северного Казахстана подойдут смеси семян из

бобовых и трав: житняк, пырей, костер. Травосмеси необходимо подсеять с сопутствующей

культурой, такой как овес или ячмень. Достаточно пырея среднего или костра в смеси с люцерной

без сопутствующей культуры или с ней. Норма высева будет зависеть от местных условий.

Уход за водостоком

Защищайте траву на водостоке, поднимая орудия при обработке почвы так, чтобы они не

повредили дернину водостока. Часто скашивайте траву, чтобы не давать высоким растениям

накапливать снежные отложения в основании водостока. Не позволяйте образовываться

маленьким оврагам у кромки водостока, слегка смещайте концы борозд или рядки растений, так

чтобы они не заканчивались на прямой линии у края задернованного участка. Изредка водостоки

можно использовать как дороги или тропы для скота при условии частого изменения маршрутов,

чтобы не образовывать колеи в дернине.

Борьба с оврагами.

Для восстановления оврага или его закрепления необходимо 1) уменьшить количество воды,

идущей по оврагу и 2) сократить объем и скорость, проходящего по нему потока. Количество воды

уменьшают за счет подходящих приемов обработки почвы и подбора культур, ротации культур,

полосного и контурного возделывания, залужения, облесения и применения отводных каналов.

Скорость потока уменьшается борьбой с оврагами.

Засыпка землей.

Засыпайте все небольшие овраги глубиной до 90 см или меньше плугом, грейдером или

бульдозером. Защитите рыхлую землю, насыпанную в овраг от сильных потоков воды, т.к. она

легко эродирует и может образоваться новый овраг. Сделайте русло с широким плоским

основанием для стекания воды, через которое легко могут проходить орудия. Тщательно

утрамбуйте насыпанную землю и затем засейте всю поверхность, чтобы образовать залуженный

водосток. После закрепления почвы вы можете вернуть землю в использование, если практически

устранен весь сток воды в водостоке. Чтобы пропустить воду через овраг, регулируя ее поток и

препятствуя образованию эрозии, распределяйте ее по поверхности, образуя водосток и как можно

более широким основанием. Уберите все препятствия, которые могли бы отклонить воду и

образовать новый овраг. Откос оврага должен быть наклонен под углом 450 или 30,5 см

вертикально к 30,5см горизонтально. Используйте лопаты, плуги, скреперы, бульдозеры в

зависимости от размера оврага. Высевайте травы, бобовые, кустарники или деревья, как только

образовано основание и стороны водостока.

Растительность.

Высевайте травы и бобовые в основании оврага, чтобы закрепить почву и предотвратить эрозию.

Кормовые смеси, и агротехнические приемы обработки почвы значительно меняются по регионам.

Следовательно, вы должны получить рекомендации у местного консультанта по сельскому

хозяйству.

Временная перемычка на овраге.

Перемычка помогают образовывать защитный покров, предохраняя почву в оврагах от

дальнейшей эрозии. Они уменьшают скорость воды. Распределяют воду по поверхности,

сохраняют почву и влагу для растительности. Они не требуются там, где достаточный защитный

покров можно создать с помощью обычной обработки почвы и посева. Временные перемычки

полезны только там, где через овраг проходит умеренное количество воды.

Когда поток воды большой, то требуются более дорогие бетонные сооружения, для сооружения

которых требуется инженерная служба.

Несколько маленьких частых перемычек не выше 30-40 см более предпочтительно в сравнении с

маленьким числом больших перемычек, т.к. не накапливают большой массы воды и их проще и

дешевле построить, и они менее вероятно подвергнутся разрушению. Обычно перемычки

сооружаются в тех местах оврага, где они могут лучше всего способствовать образованию

травостоя.

Соорудите центр перемычки как можно более широким и почти плоским, чтобы распределять

воду по поверхности, позволяя лишь тонкой струе стекать через верх. Поднимите каждый конец

14

до 45см или выше, чтобы защитить откосы. Установите крылья глубоко в откосы оврага и

утрамбуйте, чтобы не подмывала вода. Поместите предохранительный фартук у основания

перемычки примерно на 90см шире, чем основной водосброс, чтобы не позволять падающей воде

размывать сооружение. Также необходимо препятствовать попаданию воды под перемычку, это

можно сделать с помощью канавы, заполненной утрамбованным растительным материалом на дне

оврага.

Необходимую ширину гребня или центральной плоской части перемычки можно определить, зная

глубину воды, протекаемой по оврагу, или по отметкам уровня воды на его сторонах. Сделайте

гребень как можно более широким, а глубину стекающей над ним воды как можно мельче.

Типы перемычек.

Если придерживаться общих принципов сооружения перемычек, то можно пользоваться

различными материалами и способами сооружения временных перемычек. Тип перемычки будет

зависеть от имеющихся материалов. Применялись плющеная проволока, столбики, кустарники,

камень, доски, мешки с соломой, мешки с дерниной, полосы дерна, бревна, листовое железо и

другие материалы. Четыре типа перемычек описаны ниже.

Перемычки из сплетенной проволоки и столбиков для изгороди используются широко, их легко

построить. Вбейте столбы примерно на 90см в землю и 45см над поверхностью, расстояние между

ними должно быть около 120 см. Расположите столбы на концах на 30-60 см выше, чем в центре

оврага, чтобы образовать ровный водосброс шириной около 120см. На более широких оврагах

устанавливайте больше столбов по прямой линии поперек центра. Выкопайте канаву около 20см

глубиной вдоль передней части столбов, чтобы закрепить проволоку скобами к столбам, оставляя

30-45 см проволоки над поверхностью у основания оврага.

Постройте фартук (водобой) из кустарника или камня, длиной примерно 120 см и на 60см шире,

чем основной водослив на низовой стороне перемычки. Если используется кустарник, то кладите

его в основание оврага, закрепляя толстые концы в проволоках. Вначале кладите длинные куски,

более короткие складывайте наверх так, как кладется кровельная дранка. Закрепите легкие жерди

поперек кустарника короткими кольями, чтобы прижать их к земле. Утрамбуйте кустарник,

солому и землю за перемычкой на верховом откосе на глубину около 30-45см в центре, суживая

толщину на краях, так, чтобы поперек оврага образовался ровный полукруг.

Контурно - полосное возделывание и контурная обработка почвы.

Являются одним из способов борьбы с эрозией и возделывания культур на некрутых склонах. При

применении этого способа высевайте пропашные культуры, зерновые и зернобобовые культуры

чередующимися полосами с переменной шириной от 50 до 70 м.. Более узкие полосы желательны

на более крутых и длинных склонах, на глыбистых почвах с плохой проницательностью и высокой

эродируемостью и в районах с интенсивными дождевыми осадками. Другими определяющими

факторами являются виды культур, размер и тип орудий, размещение террас и обводных каналов.

Иногда советуют делать травяные полосы шире, чем полосы пропашных или зерновых культур

или применять протиэрозионные полосы из травы для борьбы с эрозией.

На пологих откосах обрабатывайте почву по контуру или поперек склона. Обрабатывайте почву

только культиватором и засейте по контуру, таким образом, чтобы каждый гребень, обработанный

орудием, превращается в маленькую плотину, задерживающую сток воды и позволяющий ей

впитываться в почву. Границу контуров необходимо фиксировать посевом многолетних трав

узкой полосой.

Севообороты по контуру

Севообороты можно приспособить к полосной системе возделывания, так же как и к

прямоугольным полям. Травы или бобовые могут чередоваться с пропашными или зерновыми и

зернобобовыми культурами, образуя 4,5 или 6 – польный севооборот. Севообороты с короткой

ротацией подходят для производства товарных культур, а более длинные для многоотраслевого

хозяйства, при котором много культур выращивается на корм скоту. Для возделывания на

склоновых землях эффективны культуры, имеющие хорошее проективное покрытие для контроля

стока талых вод и, особенно смыва почв.

5. Методические основы изучения стока талых вод и смыва почв.

5.1. Методы учета стока талых вод и смыва почвы.

Для определения характера по контролю водной эрозии почв недостаточно разовых наблюдений

за влажностью почвы допустим, в конце снеготаяния. Необходимо производить балансовый

15

расчет, который должен основываться на изучении взаимосвязи между поверхностным стоком

талых вод, водно-физическими свойствами почвы, погодными условиями и агрофоном. Сток и

вызываемая им эрозия почвы отличаются крайним разнообразием в пространстве и во времени.

Поэтому для решения практических задач по контролю эрозии необходимо располагать

фактическими данными о поверхностном стоке с различно обрабатываемых агрофонов в разных

географических условиях (экспозиция, крутизна склона).

Существуют косвенные методы определения стока талых вод с больших водосборов путем

определения объемов водоемов. Однако условия формирования сток весьма разнообразны и

результаты измерений в замыкающем секторе (водоеме) дают обобщенную величину стока,

которая существенно различается от размеров стока с отдельных полей. Этим методом

невозможно оценить влияние на величину стока отдельных агротехнических приемов. Существует

расчетный способ на основе определения инфильтрационной способности почвы в зависимости от

агрофонов (Бакаев, 1976, Лузин 1988 и др.). Результаты этих методов позволяют в первом

приближении дифференцировать условия формирования поверхностного стока талых вод по

агрофонам.

Существуют метод учета стока талых вод и смыва почвы по методике Соболева С.С. с

устройством сооружений в виде отстойника и приемника (Доспехов, Васильев, Туликов, 1977).

Учет смыва почвы определяют по объему водороин с измерением глубины, ширины каждой

водороины с точностью до 0,5 см.

Наиболее точную и объективную оценку дают определения величин стока на основе методики

«стоковых съемок». При данном методе сток талых вод и смыв почвы изучается в специально

оборудованных стоковых площадках, занимающих отдельно для каждого агрофона отдельно.

Очевидно, что результаты со «стоковых съемок» должны быть использованы в сочетании с

полевыми наблюдениями за динамикой инфильтрации талых вод в почву, объемов снежной массы

и водно-физических свойств почвы.

Стоковые площадки формируются в осенний период после создания изучаемых агрофонов и

оборудуются специальными водосливами для измерения количества стекаемой талой воды (рис.

2). Расчеты стока вычисляют по формуле Кинга:

К=1,34Н2,47

+а/2, где

К – расход воды

Н – напор воды на водосливе

а – угол выреза водослива

Замеры воды проводятся каждый час. Точность измерений ≠ 1 мм. Смыв почвы определяется по

мутности талой воды.

5.2 Рекомендуемые технологии возделывания для изучения стока талых вод и смыва почвы.

Подготовка парового поля:

1. Интенсивная технология подготовки парового поля: механическая обработка почвы в течение

летнего периода на глубину 8-10 см с заключительной глубиной обработкой почвы на глубину 25-

27 см поперек склона (контроль). Количество механических обработок почвы зависит от

состояния засоренности поля.

При интенсивной механической подготовке почвы используются почвозащитные орудия

(плоскорезы, противоэрозионные сеялки-культиваторы).

2. Комбинированная: сочетание механической и гербицидной обработок.

Более эффективное уничтожение сорных растений и лучшее сохранение почвенной влаги

достигается, когда первая обработка парового поля проводится механическим способом на

глубину 8-10 см. Вторая обработка против сорных растений проводится гербицидами. Выбор

гербицидов зависит от вида засоренности. При необходимости обработка гербицидами

повторяется с дифференциацией по видам и дозам. Заключительная обработка почвы проводится в

конце парования плоскорезами – глубокорыхлителями на глубину 25-27 см поперек склона.

16

3. No-till – химический пар.

Первое опрыскивание сорных растений проводится глифосатсодержащими гербицидами после

массового прорастания сорных растений, примерно 20 мая – 10 июня с нормой расхода 3-4 л/га.

При пырейно-острецовом типе засорения норму расхода гербицидов увеличивают до 5 л/га.

Последующие обработки гербицидами сорных растений зависят от вида и степени засоренности

полей: возможно, применение гербицидами группы амминной соли или глифосатсодержащими

гербицидами с уменьшенной нормой расхода рабочей жидкости до 1,5-2,0 л/га. (Шашков, 2007).

4.No-till + щелевание почвы.

Для повышения эффективности впитывания весенних талых вод в осенний период в конце

парования проводится щелевание почвы поперек склона.

5. Противоэрозионный пар -1 (посев культуры овса в летний период).

В конце мая – начале июня месяца проводится первая механическая обработка почвы

противоэрозионными орудиями на глубину 8-10 см. До посева овса проводится вторая

механическая обработка почвы на глубину 8-10 см. 15-20 июля проводится посев культуры овса с

нормой высева 40 кг/га поперек склона. Овес скашивается на зеленый корм с оставлением стерни

высотой 35-40 см.

6. Противоэрозионный пар -2 + щелевание почвы в осенний период. В мае – июне месяце

проводятся гербицидные обработки против сорных растений. 15-20 июля проводится посев

культуры овса с нормой высева 40 кг/га поперек склона. Овес скашивается на зеленый или

скошенная часть измельчается и равномерно распределяется на поверхности поля. При

скашивании формируется высокая стерня высотой 35-40 см. В сентябре-октябре месяце

проводится щелевание почвы поперек склона.

7.Химический пар (No-till + измельчение и разбрасывание соломы с оставлением высокой стерни).

В течение летнего периода паровое поле готовится по технологии No-till. В год предшествующий

парованию при уборке яровой пшеницы солома измельчается и разбрасывается, формируется

стерня высотой до 35-40 см. В течение летнего периода парования для контроля засоренности

применяются гербициды. Виды и дозы гербицидов дифференцируются в зависимости от уровня и

вида засоренности.

Стоковые площадки необходимо располагать по горизонталям на основе контурной организации

территории землепользования (автор).

5.3 Выбор и подготовка стоковых площадок.

В связи с тем, что склоны в Северном Казахстане имеют большую протяженность, расположение

стоковых площадок имеет решающее значение для объективной оценки объема стока талых вод и

смыва почвы, для балансовой оценки эффективности использования влаги атмосферных осадков и

водного режима почв. Влияние рельефа местности на эффективность использования атмосферных

осадков изучена очень мало. Протяженность склонов, большая водосборная площадь создают

предпосылки для концентрации большого объема талой воды в верхней части склона и размыву

почвы в нижней. Объем и интенсивность стока талых вод и смыва почвы могут колебаться в

широком диапазоне, поэтому определение количественных величин возможно только с

устройством специальных стоковых площадок (рис.2). Стоковые площадки представляют собой

изолированные от окружающей местности участки склона, оборудованные измерительными

устройствами. Стоковые площадки размещаются длинной стороной вдоль склона. С боковых

сторон оставляют защитные делянки шириной до 20 м для разворота сельскохозяйственных

орудий при формировании агрофонов. В нижней части стоковой площадки устанавливаются

водосливы с треугольным вырезом (рис.2). Стоковые площадки устанавливаются в средней части

склона. Для повышения информативности и характеристики склона, стоковые площадки

желательно располагать в верхней и в нижней частях склона с учетом горизонталей местности.

17

Рисунок 2. Стоковая площадка для изучения стока талых вод и смыва почвы

5.4 Учеты, наблюдения и измерения, связанные с изучением стока талых вод и смыва почв.

Для объективной оценки и характеристики водосборной площади необходимо вести постоянный

мониторинг снегоотложения и снегозапасов на территории землепользования по экспозициям

склона.

Для расчета баланса использования атмосферных осадков и теоретического обоснования

изучаемых технологий подготовки почвы необходимо вести постоянный мониторинг за

динамикой содержания и изменения влажности почвы. Необходимо знать крутизну склона, его

протяженность, экспозицию.

Следующие наблюдения необходимы:

- сумма жидких атмосферных осадков за осенний-предзимний периоды (сентябрь-октябрь-ноябрь

месяцы).

- сумма твердых атмосферных осадков за зимний период.

- сумма жидких атмосферных осадков до начала снеготаяния.

- содержание почвенной влаги в слое почвы 0-100 см перед уходом в зиму (начало замерзания

почвы – устойчивый ряд отрицательных температур атмосферного воздуха).

- плотность почвы в слое почвы 0-30 см по горизонтам.

- структурный состав почвы.

- высота и плотность снежной массы по вариантам исследований. Запасы воды в снеге.

- учет стока талых вод на стоковых площадках, г/см3.

- учет твердого стока – объем смытой почвы во время стока талых вод.

- определение потерь элементов плодородия почвы (гумус, азот, фосфор, калий) с талой водой.

- замеры водороин после завершения снеготаяния и стока талых вод.

- замеры глубины оттаивания почвы в начале, середине и в конце снеготаяния.

- содержание почвенной влаги после завершения стока талых вод в слое почвы 0-150 см.

- наблюдения за динамикой изменения температуры почвы в осенне-зимне-весенний периоды.

- начало и конец снеготаяния.

- температура воздуха в период снеготаяния.

- учет урожая сельскохозяйственных культур.

- количество растительных и пожнивных остатков на поверхности почвы.

- экономическая оценка потерь влаги и почвы в зависимости от изучаемых приемов.

18

Рисунок 3. Замеры смыва почвы

5.5 Перспективность и мероприятия по мониторингу процессов водной эрозии почв и

оврагообразования.

Защита почв от эрозии должна быть основой и основным приоритетом рекомендуемых систем

земледелия. Очень мало доступной информации в зональном разрезе влияния различных

технологий подготовки почвы на водную эрозию почвы.

Следующие компоненты исследований заслуживают особого внимания в будущих

исследованиях на постоянной основе:

- фиксация и мониторинг процессов оврагообразования по экспозициям склонов

- наблюдения за плодородием почвы в динамике.

- использование географической информационной системы для мониторинга процессов эрозии

почв и оврагообразования.

- использование дистанционного зондирования эрозионных процессов.

Использование ГИС-технологии и результатов дистанционного зондирования позволит создать

эрозионную карту конкретной местности для разработки Проекта противоэрозионных

мероприятий.

5.6 Исходные данные, необходимые для анализа водной эрозии почв и обоснования

рекомендуемых агроприемов.

Для повышения информативности, анализа эрозионных процессов и экстраполяции полученных

результатов исследований в широком масштабе, следующая информация необходима:

- многолетний ряд атмосферных осадков, температуры воздуха и почвы.

- характеристика почвы (механический состав, содержание почвенных элементов).

- дата начала и окончания снеготаяния.

- картограмма естественного снегоотложения

- характер ландшафта: длина склонов, экспозиция, крутизна.

- даты начала устойчивого снегоотложения

- испарение влаги.

- почвенная карта

- карта с горизонталями полей.

19

- водно-физические константы по почвенно-климатическим зонам.

6. Эффективность агротехнических приемов контроля стока талых вод и смыва почв

Сток талых вод и смыв почвы проявляется в паровом поле на склоне южной экспозиции почти

ежегодно. Величина смыва почвы достигает 0,5 т/га даже в малоснежные зимы (2006 год).

Таблица 2 – Сток талых вод и смыв почвы в зависимости от экспозиции склона и агрофона,

2006 г.

Экспози-

ция склона

Высота

снежно -

го

покрова,

см

Запас

ы

воды в

снеге,

мм

Содержание продуктивной влаги в

слое почвы, мм

Эффектив

ность

впитыван

ия талых

вод,

мм и %

Смыв

почвы, т/га

Перед уходом в

зиму

После схода снега

0-30

см

0-100

см

0-100 см

1 2 3 4 5 6 7 8

Паровое поле

Северный

склон

35,0 87,5 33,4 147,0 167,7 20,7

23,6

-

2,2

Водораздел 45,0 112,5 38,4 156,0 171,5 15,5

13,7

-

Южный

склон

20,0

50,0

26,1

97,0

108,7

11,7

23,4

2,5

Стерневой предшественник

Северный

склон

32,0 96,0 13,1 35,5 121,5 86,0

89,5

-

0,4

Водораздел 35,0 105,0 25,6 56,0 137,5 81,5

77,6

-

Южный

склон

22,4

67,2

9,1

24,3

60,6

36,3

54,0

0,2

В числителе – мм,

В знаменателе - %.

Ежегодно существенный сток талых вод и смыв почвы проявляется по сформировавшимся

водотокам. В зависимости от экспозиции склона объем смытой почвы может достигать до 2,5 т/га

20

(таблица 2, рис. 1). В годы активного стока талых вод существующие водотоки могут

превратиться в овраги. Водная эрозия почв и ветровая эрозия - взаимосвязаны. В годы с активной

ветровой деятельностью паровые поля, лишенные растительного покрова подвергаются ветровой

эрозии (рис.1). Объем смытой почвы по паровым полям только за один год может достигать 29,1-

291,6 м3 с 1 га.

Специальные наблюдения позволили установить, что эффективность впитывания талых вод на

разных экспозициях склонов в паровом поле не превышает 23.6 % (таблица 2). В паровом поле

после второй зимы парования значительная часть талой воды до 92 % теряется на испарение и

сток в весенний период. Сток талых вод и смыв почвы проявляется как в паровом поле, так и на

стерневых предшественниках. Величина смыва почвы достигает 2,5 т/га (таблица 2).

Как видно из таблицы 2 эффективность впитывания весенних талых вод по стерневым

предшественникам составляет 54,0-89,5% в зависимости от экспозиции склонов и запасов воды в

снеге (табл.2).

Таблица – 3 Сток талых вод и смыв почвы в зависимости от технологии подготовки паровых

полей и стерневых предшественников

Экспозиция

склона

Высота

снежного

покрова,

см

Запасы

воды в

снеге, мм

Содержание продуктивной влаги в

слое почвы, мм

Эффектив

ность

впитыва-

ния талых

вод,

мм /%

Смыв

почвы,

т/га Перед уходом в зиму После схода

снега

0-30 см 0-100 см 0-100 см

1 2 3 4 5 6 7 8

Паровое поле

Пар интен-

сивный

(механический)

27,0 81,0 42.7 113.7 127,8 14,1

17,4

2,2

Пар

противоэрозион

ный (посев овса)

45,0 121,5 29.9 66.6 128,0 61,4

50,5

-

No-till

(химический

пар)

43.2 129,6 34.7 106.17 117,7 11,5

0,8

-

Стерневой предшественник

No- till –

(обычная стерня)

22,0 66,0 33,1 45,5 76,6 31,1

47,1

0,2

No-till –

(высокая стер-ня

40,0 108,0 35,6 56,0 155,0 99,0

91,7

-

21

+ осенняя

обработка поч-вы

No- till + высо-кая

стерня

45,4

122,5

27,17 46,1 128,5 82,4

67,3

0,2

Посев культуры овса в паровом поле пониженной нормой высева (40 кг/га) обеспечивает

надежную защиту почвы, как от водной, так и ветровой эрозии (таблица 3). До посева овса

необходимо провести уничтожение сорных растений гербицидами или механическими

обработками почвы.

Применение технологии No-till на склоновых землях при возделывании сельскохозяйственных

культур по стерневым предшественникам может вызвать сток талых вод. Эффективность

впитывания весенних талых вод снижается до 47,1% (таблица 3). Осенняя зяблевая обработка

стерневых предшественников повышает эффективность впитывания весенних талых вод до 91,7%

и предотвращает смыв почвы (таблица 3). Применение технологии No-till с оставлением высокой

стерни без осенней зяблевой обработки почвы снижает коэффициент впитывания весенних талых

вод на 32,7%.

Паровое поле, подготовленное как по интенсивной, так и по технологии No-Till незначительно

впитывает весенние талые воды после второй зимы парования (таблица 3).

7. Мероприятия по охране почв от водной эрозии.

7.1. Агротехнические приемы сокращения стока талых вод и смыва почв на склоновой

пашне при традиционной почвозащитной системе земледелия.

Для предупреждения и охраны почв от водной эрозии, следующие мероприятия необходимы:

- организационные

- агротехнические

- противоэрозионная организация территории землепользования

При противоэрозионной организации территории землепользования необходимо провести

инвентаризацию пахотопригодных земель по степени потенциальной податливости

водноэрозионным процессам. Необходимо разработать картограмму водноэрозионных процессов.

На основании картограммы разрабатываются комплекс почвозащитных, агротехнических

мероприятий. На сложных склонах, необходимо разработать контурную организацию

расположения полей севооборота.

При внедрении традиционных методов защиты почв от эрозии осеннюю механическую обработку

почвы необходимо начинать в первую очередь с приводораздельной и верхней части склона, где

формируются весенние талые воды.

Обязательным требованием к обработке полей, размещенных на склонах, должно быть

проведение основной обработки поперек склона. Обработка почвы перпендикулярно направлению

водного потока относится к числу наиболее доступных для каждого хозяйства приемов, не требует

дополнительных затрат на его применение и дает существенный экономический эффект. При

обработке почвы поперек склона каждая бороздка по следу орудия замедляет сток талых вод,

создает условия для лучшего впитывания талых вод в глубокие слои почвы.

Исследования показали, что при уклонах 0,5-10 и больших запасах воды в снеге, обработка

почвы вдоль склона может привести к катастрофическому смыву почвы и снижению урожайности

яровой пшеницы не только в год посева по пару, но и в последующие годы. Нанесенный ущерб в

результате обработки чистого пара вдоль склона бывает трудно поправимым, формируются

водные пути. На склоновой пашне эрозионные процессы с различной интенсивностью могут

повторяться неоднократно в большинстве районов Северного Казахстана. Необходимо

категорически запретить обработку почвы вдоль склона и признать ее вредной и опасной для

земледелия.

22

Обработка почвы вдоль склона даже на склонах малой крутизны способствует формированию

поверхностного стока и ведет к разрушению пахотного слоя почвы. В производственных условиях

на южном склоне крутизной 0,5-1,00, при обработке парового поля вдоль склона, смыв почвы

составил 6,11 т/га, а при обработке поперек склона – 1,78 т/га (Акшалов, Ержанов, 2006).На

северном склоне при крутизне склона 0,50 смыв почвы при обработке пара вдоль склона составил

2,16 т/га, а при обработке поперек склона – 0,84 т/га. Указанные величины смыва почвы

превышали допустимые нормы (таблица 4). Однако при обработке пара поперек склона смыв

почвы сократился на 61-71% по сравнению с обработкой почвы вдоль склона.

По результатам исследований в среднем за 3 года (2006 - 08гг.) на склоне северной

экспозиции с уклоном 0,50 на варианте парового поля в пересчете на 1 га смыв почвы составил

1,22 т, а при обработке поперек склона – 0,50 т. При обработке пара поперек склона смыв почвы

находится на уровне допустимого предела.

Требования о проведении основной обработки пара поперек склона выполняются при

размещении полей севооборотов при полосном размещении пара и зерновых культур длинной

стороной вдоль горизонталей. Размещение пара и зерновых культур полосами поперек склона

расчленяет территорию склона на разные агрофоны. В силу уменьшения водосборной площади

стокообразующих предшественников и чередования, разных агрофонов, снижается опасность

эрозионных процессов. При полосном размещении пара и зерновых культур излишек стекаемой

талой воды с паровой полосы перехватывается водопоглотительной полосой, обработанной

поперек склона плоскорезами или рыхлителями после зерновых культур.

Результаты исследований на склонах малой крутизны показали высокую эффективность

глубокой плоскорезной обработки парового поля поперек склона. Глубокая обработка пара

поперек склона на глубину 25-27 см. уменьшала величину стока на 34-61% и на 68-95% по

стерневым предшественникам, а в смыв почвы в 2,5 раза и увеличивала урожай яровой пшеницы

на 1,5-3,9 ц/га по сравнению с обработкой пара вдоль склона. Более повышенная рыхлость

обрабатываемого слоя почвы при глубокой обработке пара обеспечивает быстрое оттаивание и

эффективное впитывание весенних талых вод. При высоком уровне увлажнения осенними и

предзимними осадками и повышенных нормах зимних осадков на больших полях даже при

глубокой осенней обработке почвы вдоль склона возникает опасность формирования

поверхностного стока. Поэтому в целях предотвращения стока зяблевая обработка почвы также

должна проводиться, поперек склона.

Выбирать направление обработки почвы должны после тщательного изучения рельефа поля с

тем, чтобы плоскорезную обработку проводить в направлении основной части горизонталей.

Таблица 4 . Шкала интенсивности смыва почвы на склоновой пашне

(по М. С. Заславскому).

Характер смыва Смыв почвы, т/га

Незначительный До 0,5

Слабый 0,5-1

Средний 1-5

Сильносмытый 5-10

Очень сильносмытый Более 10

Допустимая норма смыва почвы не должна превышать 0,2-0,5 т/га.

Для проведения обработки почвы поперек направления уклонов в хозяйствах должна быть

почвенная карта с горизонталями местности. В осенний период поля, отводимые на следующий

год под летний пар, необходимо обработать на глубину 25-27 см.

7.2. Агротехнические приемы сокращения стока талых вод и смыва почв на склоновой

23

пашне при внедрении технологии No-Till. Все мероприятия по мониторингу процессов проявления водной эрозии необходимо

использовать и при внедрении технологии No-Till.

При внедрении технологии No-till паровые поля не рекомендуется располагать на склоновых

землях. На талых полях эффективно разбрасывание измельченной соломы. В отдельных случаях

эффективно щелевание почвы поперек склона.

7.3 Первоочередные и доступные способы охраны почв от водной эрозии

Водные пути, овраги должны полностью исключаться из пашни. Данные участки должны

выполаживаться и засеваться многолетними травами. В отдельных случаях для предотвращения от

смыва, семена многолетних культур для залужения высеваются в стерню злаковых однолетних

культур. Для залужения используются многолетние травы с хорошим проективным покрытием.

Учитывая состояние с охраной почв Северного Казахстана и угрозу, которую представляют

ветровая и водная эрозия почв, следующие первоочередные мероприятия требуют срочного

разрешения, а именно:

1. После схода снега необходимо отметить факты проявления эрозионных процессов и

нанести на карту все водные пути.

2. Необходимо разработать почвозащитную структуру использования пашни исключив

расположение чистых паров на склоновых землях. На склоновых землях только

почвозащитные пары.

3. На склоновых землях необходимо применять модифицированную форму контурно-

полосного земледелия поперек склонов.

4. Естественные и образовавшиеся водотоки и водные пути необходимо засеять кормовыми

культурами, которые впоследствии могут быть высокопродуктивными кормовыми

участками. При невозможности своевременного посева трав на водотоках, механические

обработки почвы исключаются. В этом случае для борьбы с сорной растительностью

необходимо применять гербициды.

Паровое поле, подготовленное, механическим способом, является самым уязвимым методом в

эрозионном отношении в земледелии Северного Казахстана. Поэтому располагать паровые поля

на склоновых землях и большими массивами категорически недопустимо. Водотоки, овраги

необходимо полностью исключить из активного использования.

Надо исключить риск стока талых вод при внедрении методов нулевой обработки почв.

24

8. Литература 1. Азаров Н.К., Тлеуов С.С., Чмиль А.Н., Передерий В.П. 1994. Рекомендации по защите почв от

эрозии и построению экологически устойчивых агроландшафтов Северного Казахстана.

Шортанды, с. 25-32.

2.Акшалов К.А., 2008. Принципы охраны почв от эрозии в засушливых условиях Северного

Казахстана: История перспективы. Курск, Тр. Международной научно-практической конференции

ГНУ ВНИИЗХ ЗПЭ, 10-12 сентября 2008 г

3. Акшалов, 2003 - Динамика использования влаги в экосистеме почва – растения в сухом

земледелии Северного Казахстана. Сб. докладов международной научно- практической

конференции "Развитие идей почвозащитного земледелия в новых социально- экономических

условиях". Астана. – Шортанды, 2003. – с. 222-238.

4. Акшалов К.А., Ержанов К.К., Шарипова Л.Ю., 2006. Причины и следствия проявления водной

эрозии почв в Северном Казахстане. Материалы международной конференции, посвященной 100-

летию У.У. Успанова. Алма-Ата, Тетис, с. 46-47

5. Anderson D.T., 1966. Soil erosion by Wind. Publication no. 1266. Ottawa: Agriculture Canada.

6. Бакаев Н.М., 1976. Почвенная влага, и урожай. Алма-Ата, «Кайнар» с. 72

7. Бараев А.И., 1964. Защита почв от ветровой эрозии. М.: Колос, 1964.

8. Бараев А.И. Почвозащитное земледелие. Избранные труды. М., ВО «Агропромиздат», 1988,

383с.

9 Доклад Министерства экологии и охраны окружающей среды, 2005 г.

10. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М., 1977. Практикум по земледелию. М., Колос,.

368 с.

11. Гендельман М.А., Лаврентьев Ю.Л., Паракщина Э.М..1985. Особенности водной эрозии и

борьба с ней в степи Казахстана. Земледелие, 1985, №-10, с. 13-16.

12. Гипрозем, 1988

13.Заславский М.Н. 1983. Допустимые нормы эрозии или обязательные нормы наращивания

плодородия почв. Почвоведение, № - 11, с. 91-100.

14 Karbozova, E, Kosaki T, Funakawa Sh. 2004. Soil organic matter status of Chernozem soil in North

Kazakhstan: Effects of summer fallow. Soil Biol. Biochem., 36, 1373-1381

15. Качинский Н.А., 1927. Замерзание, размерзание и влажность почвы в зимние сезоны в лесу и

на полевых участках. Тр. почвенного института им. В.В. Докучаева, М., Изд. МГУ, с. 168

16. Копеев, Акшалов, Тлеуов, 1984, Копеев, 1991 - Влияние агротехнических приемов на

уменьшение стоков талых вод и смыва почвы на склоновых землях. НТБ ВНИИЗХ, № 45

"Совершенствование приемов защиты почв от эрозии и приемов охраны природы". Целиноград,

1984.- с. 3-14.

17. Копеев Б.А. 1991. Почвозащитные мероприятия по борьбе с водной эрозией почв на склоновой

пашне в Северном Казахстане. Алма-Ата, «Кайнар», с. 24

18. Лузин А.Т., Васько И.А., Кенжебеков А.Ж. 1998. Рекомендации по накоплению и

использованию почвенной влаги под зерновые культуры в Северном Казахстане. Шортанды, с. 30

19. Мосолов В.Р., 1949. Рельеф местности и вопросы земледелия. М. Сельхозгиз, с. 130

20. Campbell C.A., Selles F., Lafond G.P. and Zentner R.P. 2001. Adapting zero tillage management:

Impact on soil C and N under long-tern crop rotations in a thin Black Chernozem. Can. Z. Soil Sci. 81:

139-148

21. Chepil W.S., 1941, Relation of wind erosion to the dry aggregate structure of soil. Soil Sci. 21: 488-

507.

22. Funakawa Sh., Akshalov K. 2004.Soil organic matter dynamics under grain farming in North

Kazakhstan. Soil Sci. Plant Nutr. , 50, 1211-1218

23. Zentner R.P., Lafond G.P., Derksen D.A. and Campbell C.A. 2002 a. Tillage method and crop

diversification: Effect on economic returns and Riskiness of cropping systems in a thin black Chernozem

of the Canadian praries. Soil Tillage Res. 67: 9-21

24. Zentner R.P., Wall D.D., Nagy C.N. and other 2002. Economics of crop diversification and soil tillage

opportunities in the Canadian Prairies. Agron. Z. 93: 216-230.

25

25. Шашков ВП. 2007. Комплексные меры борьбы с сорняками на Севере Казахстана.

Шортанды, 213 с.

26. Ющенко Н.С., Ющенко Д.Н., 2004. Эффективность зернопаровых севооборотов в засушливых

условиях Центрального Казахстана. Сб. докладов международной научной конференции. М., Изд.

МСХА, с. 242-247.