Вспашка + щелевание 0,026 0,102 392

Поверхностная 0,069 0,147 213

В годы с неустойчивыми зимними периодами процессы эрозии проходили с разной интенсивностью и со своими особенностями. В годы с промороженной и сильно увлажненной (0,9…1,2 НВ) в осенне-зимний сезон поверхностью почвы, покрытой ледяной коркой, активность смыва была низкой и редко превышала 100 кг с 1га. Сток проходил равномерно, и большая его часть (80…95%) стекала по склону с не оттаявшей почвой, не вызывая серьезных повреждений, даже при высокой интенсивности снеготаяния. Кроме того, лед сполаживал небольшие микронеровности на поле, поток талой воды растекался по поверхности, концентрация и скорость его снижались, что также имело положительное значение для общей физической устойчивости почв склонов.

Многократное чередование интенсивных оттепелей и отрицательных температур зимой, неравномерное таяние снега весной активно разрушают структуру верхнего слоя, резко снижая сопротивляемость заплывшей почвы к смыву и размыву талыми водами. Повышенная гребнистость и комковатость поверхности почвы усиливают смыв. Эти элементы гораздо быстрее оттаивают, освобождаясь от снега и ледяной корки. Контактирующий с ними склоновый поток легко смывает не только разрушенную структуру, но и крупные агрегаты диаметром 6…8 мм, перемещая их в водном потоке по склону на значительное расстояние. Этому способствует высокая кинетическая энергия поверхностного стока, имеющего ледяное основание и повышенную концентрацию потока. Именно такой тип смыва представляет наибольшую опасность для плодородия почв склоновых территорий в последние годы. Поэтому данные процессы должны стать предметом самого пристального внимания ученых и специалистов этого направления.

Разумеется, здесь изложены лишь общие представления о влиянии наблюдаемых колебаний и глобальных изменений климата на противоэрозионную устойчивость почв склонов и происходящие в ней процессы. Проблема качественного изменения состояния эродированных почв, связанная с масштабной трансформацией гидротермического режима холодного периода года, является гораздо более сложной и требует отдельного обсуждения. Тем не менее, без общего понимания механизма современных почвообразовательных процессов на склоновых землях невозможны обоснованный прогноз поведения эродированной почвы и эффективное управление происходящими в ней вещественно-энергетическими потоками.

5.1. Изменения агрофизических показателей плодородия смытой дерново-подзолистой почвы под влиянием разноглубинных систем обработки и

погодных условий

Основой земледелия было и остается формирование свойств и режимов почв путем различных ее обработок (Костычев, 1949; Кочетов, 1999).

Величина средней плотности эродированной почвы в период исследований не соответствовала оптимальным параметрам роста возделываемых культур. Заметное повышение плотности сложения отмечается с начала устойчивого потепления холодных периодов и особенно за четвертую ротацию севооборота, где ее величина в зависимости от применяемых обработок и слоя почвы находилась в пределах 1,36…1,63 г/см3 и выше.

В условиях теплых зим из-за переувлажнения и высокой степени цементации льдом не происходит активного пучения почвы. В результате нарушения процессов зимнего разуплотнения она не достигает равновесного состояния. Подобная обстановка, причем наиболее выражено, складывается в годы при отсутствии или неглубоком (до 15 см) промерзании пахотного профиля (в 1989, 1990, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2004 гг.). Следствием этого эффекта была значительная усадка грунта после оттаивания весной и общее повышение плотности эродированной почвы. Отрицательное влияние на ее агрофизическое состояние оказывает и нарастание засушливости периода вегетации. Иссушение смытой почвы резко повышает плотность ее сложения.

Подобные изменения плотности почвы не могут не сказаться на общих экологических и экономических показателях функционирования эрозионноопасных агроландшафтов. Это ставит перед современным земледелием весьма серьезную проблему, которая, как показывают наши исследования, с каждым годом становится все острее.

Современные природные условия оказывают негативное воздействие на физико-механические свойства почвы и ее структурное состояние. Слабое или полное отсутствие промораживания в условиях теплых зим не способствует эффективному образованию структуры. Напротив, происходит ее активное физико-химическое разрушение, особенно почвы верхнего слоя. Коэффициент структурности эродированных почв за 25 лет исследований снизился в среднем на 0,84, или на 30% при наиболее существенном изменении на склоне крутизной 80 ( на 0,93, или на 36%. Уменьшение ценных агрегатов почвы происходит в основном за счет их укрупнения до глыбистых размеров при одновременном сокращении 1,5…3 раза содержания пылеватых фракций.

Среди изучаемых приемов и систем противоэрозионной обработки почвы положительный оструктуривающий эффект имеет минимализация, роль которой в сохранении и улучшении структуры почвенных горизонтов, согласно полученным результатам, была достаточно очевидна. Ограничение механического воздействия на почву тяжелых почвообрабатывающих машин и орудий способствует повышению коэффициента структурности по отношению к вспашке (контроль) и другим изучаемым вариантам обработки на 15…20 % (табл. 9).

9. Изменения агрофизических свойств почвы под действием противоэрозионных

приемов обработки и рельефа, слой 0…40 см. 1981-2005 гг.

(И.С. Кочетов, В.Н. Осипов, А.И. Белолюбцев, О.А. Савоськина)

Вариант обработки Плотность,

г/см3 Общая пористость,

% Твердость(, кг/см2 Коэфф. структурности Водопрочность

агрегатов, %

Склон крутизной 80

Вспашка (контроль) 1,48 48,0 42,1 1,98 39,3

Вспашка + щелевание 1,47 47,3 39,2 2,01 40,2

Поверхностная 1,46 46,8 44,2 2,39 40,2

Склон крутизной 40

Вспашка (контроль) 1,46 47,1 38,1 2,38 40,7

Вспашка + щелевание 1,45 48,1 36,1 2,35 41,0

Поверхностная 1,44 46,2 41,7 2,75 43,5

НСР05 фактор

В 0,012

0,10 1,06

Примечание: твердость почвы указана за период с 1981 по 1993 гг.

Оценивая за 25 лет непрерывных исследований комплексное влияние антропогенных и природных факторов на основные показатели плодородия эродированной дерново-подзолистой почвы, следует констатировать общее ухудшение агрофизического ее состояния. Вместе с тем нельзя не отметить и позитивную динамику изменений основных агрофизических показателей плодородия (плотности сложения, водопрочности макроструктуры) смытых почв за последние пять лет, что является обнадеживающим свидетельством определенной стабилизации и оздоровления экологической обстановки на склоновых землях.

Возможным решением этой проблемы могут стать экологические ограничения антропогенной нагрузки. Сокращение числа технологических операций способствует активизации процессов саморегуляции эродированных почв, восстановлению природных их свойств и режимов, что в конечном итоге повышает экологическую устойчивость эрозионных агроландшафтов к неблагоприятным воздействиям. Дискование на глубину 6…8 см с чизелеванием один раз в ротацию севооборота на глубину 38…40 см во многом отвечает этим требованиям и может быть рекомендован в сочетании с другими мерами адаптивного характера для более широкого применения в сложившихся условиях.

5.2. Регулирование агрохимических свойств эродированных почв с помощью почвозащитного севооборота, удобрений и технологий обработки

Эффективное использование средств химизации на склоновых землях, подверженных процессам эрозии при снеготаянии, должно быть сопряжено с оптимизацией технологий и регламентов их применения, нормами и принципами экологического риска для окружающей среды и безопасного природопользования.

Внутрипочвенным стоком и с просачивающимися водами вымывается основная часть растворимых химических элементов: от 253,7 кг/га ( при поверхностной обработке на склоне крутизной 40 до 810,6 кг/га ( при вспашке со щелеванием на склоне 80, или в среднем около 65% от общих их потерь. Однако они не могут оказать заметного отрицательного влияния на окружающую среду, т.к. значительная их часть поглощается почвенным профилем и при определенных условиях вновь вступает в биологический круговорот (табл. 10).

10. Суммарные потери химических элементов (кг/га) в зависимости от приемов обработки почвы и элементов ландшафта, фон N90P90K90. 1981-1989 гг.

(И.С. Кочетов, В.Н. Осипов, Л.Д. Воропаева, А.И. Белолюбцев)

Вариант обработки Вымывается со стоком Всего