Особенности проявления эрозии почвы в эрозионных ландшафтах Среднего Урала

Земледелие. Почвоведение

ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ ЭРОЗИИ ПОЧВЫ В ЭРОЗИОННЫХ ЛАНДШАФТАХ СРЕДНЕГО

УРАЛА

Н.Н.ЗЕЗИН,

кандидат сельскохозяйственных наук, директор УралНИИСХоза

М.И.ЛУКИНЫХ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор по научной работе и инновациям, Уральская ГСХА

В.М.Володин, И.П. Здоровцов (1999) в качестве ведущего классификационного компонента агроландшафтов выделяют рельеф с гидрографической сетью. Выщелено пять основнык типов агроландшафтов: 1 - приводораздельный, плакорно-равный, слабо-эрозионноо-пасный; 2- ложбинно-при-балочный, умеренно-эрозионноопасныш; 3-прибалочно-овражныш, средней эрозионной опасности; 4 и 5 - овражно-балочные с сильной эрозионной опасностью. Указанная классификация очень близко совпадает с распределением частей рельефа на фонды: приводораздельный, присетевой и элементы гидрографической сети по А.С.Козменко (1963).

Цель исследований Обобщение результатов наблюдений по смыту почвы на Среднем Урале в зависимости от агроландшафта, морфометрических показателей рельефа, типов почвы. Установление статистических зависимостей между крутизной склона и степенью смытости почвы, выкодом сельскохозяйственной продукции.

Методика исследований

Для статистического анализа многолетнего проявления эрозии нами использовались результаты почвенно-геодезической съемки пяти районов Свердловской области: Артинского, Ачитского, Красноуфимского, Нижне-сергинского, Шалинского, проведенной «Уралгипроземом», по состоянию на 1.11.83 г. В выборке представлено 52 сельскохозяйственных предприятия. Распределение пашни производилось по уклонам: до 1о, 1-2о , 2-3о, 3-5о, 5-7о, 7-10о, 10-15о, более 15 о. Быши представлены сопряженные показатели сельскохозяйственных предприятий по урожайности зерновых культур, многолетних трав на сено, кукурузы на силос, картофеля; продуктивности сенокосов, пастбищ; по окупаемости зерновых культур, многолетних трав на сено, кукурузы на силос, картофеля, сенокосов и пастбищ. Статистический анализ проводился средствами Excel 7.0 в изложении Б.Я Курицкого (1997).

Результаты исследований Исследователями выявлены определенные зависимости смыва почвы от стока талых вод, от морфологических показателей рельефа. Так, В.Н.Ка-раваев (1972) фиксирует, что сплошной поверхностный смыв почвы обычно наблюдается на водораздельных пространствах, на верхних, реже на сре-диннык частях склона. На волнистык, а также на плоских, пологих, но длинных склонах заметный вышос мелкозема отмечается на средних частях склона.

Позднее Н.В.Козлов, И.В.Елькин, В.Ф. Трушин (1984) отмечают, что проявление эрозии на указанных склонах приводит к образованию на почве светлых, чаще красно-бурых пятен. По мнению указанных авторов, типич-

Многолетние наблюдения за смывом почвы проводились на стоковых площадках, в стационарных площадках и путем экспедиционных исследований на производственных полях Среднего и Южного Урала.

ными для среднеуральского ландшафта являются склоны, имеющие в поперечном профиле разнонаправлен-ность линий стока. На них практически невозможна обработка почвы по горизонталям местности. Смыв почвы начинается при крутизне склонов выше 1,5о. На смыв почвы влияют длина склона и его крутизна, а также форма. На коротких склонах

- при крутизне 1,5-2о. На ступенчатых склонах даже при большой их протяженности смыв почвы бывает несколько ниже, чем на выпуклых и ровных.

Вертикальные размывы почвы наблюдаются, как на месте концентрации водных потоков (Н.В.Козлов, 1981; М.И.Лукиных, 1996), так и на месте развальных борозд, расположенных вдоль длинных склонов (И.В. Елькин, 1983). М.И.Лукиных (1996) отмечает, что наиболее подверженной размыву частью рельефа является ложбина. Это симметричное углубление местности небольшой протяженности (глубиной 0,5-2,0 м) с пологими боковыми склонами, мягко сливающимися с окружающей местностью. В ложбине наблюдается накопление талой и ливневой воды со значительной территории, что приводит к появлению вертикального размыва.

Проведенные исследования (1982-1984 гг.) подтверждают высокую эрозионную опасность в горно-лесной зоне Среднего Урала на массивах производственных полей, где проводилась отвальная обработка почвы вдоль склона. Т ак, в совхозе «У фимский» объемы выноса смытой почвы на вспашке вдоль склона составляют 21,6-65,5 т/га, в совхозе «Бакряжский» - 26,1 -34,2 т/га, в совхозе «Заря» 56,3-68,5 т/га. Рассчитанное среднее значение по смыву почвы по всем датам наблюдений составляет 44,6 т/га. Масса пахотного слоя на гектар пашни составляет 3300 т. Потеря почвы слоя 0-20 см может наступить при таких темпах эрозии за 73 года. Следовательно, зона, где проводились наблюдения и исследования, является весьма эрозионно-опасной и требует безотлагательных про-тивоэрозионных мер.

Н.В.Козлов, И.В.Елькин, В.Ф. Трушин (1984) приводят пример катастрофического разрушения почвы от эрозии в Шалинском района Свердловской области. В урочище «Макарова гора» лес вырубили в 1910 г. и уже в 80-е годы ХХ-го столетия велась обработка бесплодных почвенных горизонтов. Следовательно, почва было уничтожена за 60-70 лет. Среднемноголетний смыв почвы составил 50- 60 т/га.

Нами на основании собственных исследований, а также с привлечением данных ряда авторов (Б.Н.Сала-син, 1981; О.А.Скрябина, 1986, 1990) установлены среднемноголетние показатели смыва почвы на основных почвенных разностях Урала в условиях умеренно эрозионноопасного ландшафта. С целью повышения сравнимости опытных данных выборку по смыву почвенного мелкозема от стока талых вод проводили на вспашке поперек склона после зерновых культур. Преобладающая крутизна рельефа в опытах и на производственных участках была в 3-5 градусов. В случае большей крутизны склона, данные по смыву приводили к сравниваемому виду. Для этого использовали зависимость, что удвоение крутизны склона увеличивает смыв в 1,7-2,5 раза (Система земледелия ..., 1982).

Земледелие. Почвоведение

Установлено, что в условиях Урала наиболее подвержены эрозии дерново-подзолистые почвы, что связано с их низкой противоэрозионной устойчивостью. Смыв почвенного мелкозема составил 17,3 т/га, потери гумуса в смытом материале 277 кг/га. На светло-серой лесной почве вынос почвенного мелкозема со стоком талых вод составил 12,3 т/га, потери гумуса - 246 кг/га. На серой лесной и темно-серой лесной почве размеры эрозии были примерно одинаковы. Вынос почвы от стока талых вод составил 1,1-1,6 т/га, потери гумуса - 50-98 кг/га. На выщелоченном черноземе смыв почвы составил 1,5 т/га, потери гумуса - 93 кг/га, при этом на склоне южной экспозиции ежегодный смыв почвы составил всего 0,1 т/га, вынос гумуса - 6 кг/га.

Полученные нами данные согласуются с результатами исследований Г.П. Сурмача (1976), А.С. Скороду-мова (1973) о повышенной противоэрозионной устойчивости черноземов и низкой величине указанного показателя у дерново-подзолистых почв.

Для статистического анализа распределение пашни производилось по уклонам: до 1о, 1-2о , 2-3о, 3-5о, 5-7о, 7-10о, 10-15о, более 15 о. Пахотный фонд сельскохозяйственных предприятий распределялся по степени подверженности водной эрозии: слабосмытые, среднесмытые, силь-носмытые, а также потенциально опасные к эрозии.

Согласно основным классификационным признакам степень смытости почвы по С.С. Соболеву (1960) определяется в зависимости от мощности почвенных горизонтов у различных типов почвы.

Слабосмытые почвы: черноземы - смыто не более половины горизонта А; серые лесные почвы - смыто не более половины горизонта А, дерново-подзолистые почвы - смыт частично горизонт А.

Среднесмытые почвы: черноземы - смыто более половины или полностью горизонт А; серые лесные почвы - смыто более половины или полностью горизонт А; дерново-подзолистые почвы - смыт полностью или частично подзолистый горизонт.

Сильносмытые почвы: черноземы - смыт полностью или частично переходный горизонт; серые - лесные почвы смыт частично уплотненный иллювиальный горизонт В; дерново-подзолистые почвы - смыт частично иллювиальный горизонт.

М.Н.Заславский (1983) приводит классификацию категорий смытости почвы по уменьшению содержания гумуса (в слое почвы 30 и 50 см). На слабосмытых почвах снижение содержания гумуса, по сравнению с несмытыми, составило 10-20%, соответственно на сред-несмытых - на 20-50%, сильносмытых - более 50%.

Сначала проводился корреляционный анализ связи между морфометрическими показателями рельефа и степенью эродированности почвы. Не выявлена связь между общей площадью пашни и потенциальной опасностью проявления эрозионных процессов. Установлена положительная средняя степень связи между общей площадью эродированных почв на пашне в сельскохозяйственном предприятии и площадью участков со склонами до 1о, коэффициент корреляции составил 0,324; соответственно - 1-2о, 0,351; 2-30 - 0,486; 3-5о - 0,460; 5-7о

- 0,460.

Слабосмытые почвы приурочиваются к умеренно

Земледелие. Почвоведение

эрозионноопасному ландшафту, то есть к склонам до 5 град. Вследствие этого определена положительная средняя по силе связь между общей площадью слабосмы-тых почв и площадью участков со склонами до 1о, коэффициент корреляции 0,324; соответственно - от 1-2о, 0,395; 2-3о - 0,523; 3-5о - 0,523.

Среднесмытые почвы располагаются на среднеэрозионноопасных агроландшафтах. По этой причине определена положительная средняя по силе связь между общей площадью слабосмытых почв и площадью участков со склонами 5-7о, коэффициент корреляции 0,327; соответственно - от 7-10о, 0,311; 0-15о - 0,491; более 15о - 0,358.

Сильносмытые почвы размещаются на средне-эро-зионноопасных агроландшафтах. Вследствие этого установлена положительная средняя по силе связь между общей площадью слабосмытых почв и площадью участков со склонами 5-7о, коэффициент корреляции 0,403; соответственно - от 7-100, 0,312; 10-150 - 0,495; более 150

- 0,385. Наблюдается незначительные более высокие коэффициенты между сильносмытыми почвами и крутизной склонов, чем между среднесмытыми почвами и крутизной склонов.

Регрессионный анализ показал некоторые зависимости между площадью эродированных почв и показателями, характеризующими эффективность использования пашни.

Т ак, зависимость урожайности картофеля от общей площади смытых почв описывалась следующим уравнением регрессии:

У1 = 35,641 - 3,726 Х 1. R 2

0,22. F = 13,92. Оценка достоверности критерия F 0,99.

Где У1 - урожайность картофеля, кормовые едини-

цы с га;

Х 1 - общая площадь смытых почв, га.

Выявлена зависимость между некоторыми показателями продуктивности пашни и площадью среднесмы-тых почв. Урожайность зерновых культур в кормовых единицах зависела от общей площади среднесмытых почв в га.

У2 = 6,32 - 0,05 Х 2

Урожайность многолетних трав была связана с общей площадью среднесмытых почв.

У3 = 6,67 - 0,04 Х 3

Окупаемость зерновых культур зависела от общей площади смытых почв аграрного формирования.

У4 = 6,32 - 0,05 Х 4. R 2 0,1. F = 6,18.

Выводы и предложения

Установлены особенности проявления плоскостного смыва почвы на Среднем Урале в зависимости от агроландшафта; формы, длины и крутизны склонов. Вертикальная эрозия на пашне отмечается в ложбинах, а также на местах развальных борозд.

Выявлено, что на умеренно-эрозионноопасных ландшафтах в условиях Среднего Урала наиболее подвержены эрозии дерново-подзолистые почвы, затем светло-серые почвы, следом - серые и темно-серые почвы. Чернозем выщелоченный является наиболее устойчивым к смыву талыми водами.

Показано, что слабосмытые почвы приурочиваются к пологим элементам ландшафта (склоны до 5 град.), среднесмытые и сильносмытые почвы располагаются на более крутых частях рельефа (склоны от 5 и более 15 град.). Статистический анализ установил некоторые взаимосвязи между продуктивностью пашни и её эродиро-

ванностью.

Литература

1. Володин В.М., Здоровцов И.П. Конструирование экологически устойчивых агроэкосистем//Земледелие.-1999. - №1.- С.18-20.

2. Елькин И.В. Агротехнический комплекс защиты почвы от водной эрозии// Повышение производства продукции в сельском хозяйстве. Челябинск: Т ранспорт, 1980. - С.10-11.

3. Заславский М.Н. Эрозиоведение. - М.: Высшая школа, 1983. - 320 с.

4. Зезин Н.Н. Почвозащитная роль промежуточных культур и способов основной обработки почвы на склонах в условиях Среднего Урала: Автореф.дис. ... канд. с.-х. наук. - Пермь, 1986. - 20 с.

5. Караваев В.Н. Водная эрозия и меры борьбы с ней. - Свердловск: Сред.- Урал. кн. изд-во, 1972. - 63 с.

6. Козлов Н.В. Организация и экономическая эффективность противоэрозионных севооборотов//Сб. науч. тр./ Уральский НИИСХ. - Свердловск, 1981. - т.31. - С.10-16.

7. Козлов Н.В., Елькин И.В., Трушин В.Ф. Защита почв от эрозии. - Свердловск: Сред.-Урал. кн. изд-во, 1984. -160 с.

8. Козменко А.С. Борьба с эрозией почв на сельскохозяйственных угодьях. М.: Сельхозгиз,1963. 208 с.

9. Курицкий Б.Я. Поиск оптимальных решений средствами Excel 7.0. - СПб.: ИРМ - Санкт-Петербург, 1997. - 384

10. Лукиных М.И. Обработка почвы в лесостепи Урала. - Екатеринбург: УрГСХА, 1996. - 229 с.

11. Саласин Б.Н. Противоэрозионные приемы основной обработки//Сб. науч. тр./ Уральский НИИСХ. - Свердловск, 1981. - Т.31. - С.17-22.

12. Система земледелия Курской области. - Курск: Изд-во Курская правда, 1982. - 203 с.

13. Скородумов А.с. Эродированные почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур. - Киев: Ураджай, 1970. - 428 с.

14. Скрябина О.А. Водная эрозия почв и борьба с ней. - Пермь: Пермское кн. изд-во, 1990. - 244 с.

15. Скрябина О.А. Дополнительные почвозащитные приемы обработки зяби и раннего пара на смыпых почвах Пермской области//Эффективность приемов обработки почвы в севооборотах: Сб. науч. тр./Пермский с.-х. ин-т. -Пермь, 1986. - С.10-12.

16. Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории европейской части СССР и борьба с ними. М., т.1, 1948, т.2, 1960.