Охрана почвенного покрова:
Основные принципы системы противоэрозийных мероприятий

автор:

Ще наприкінці минулого століття в південних районах Росії багато селян застосовували ряд простих прийомів ґрунтозахисної і вологозахисної агротехніки. Незабаром по цьому шляху почало вдосконалюватися землеробство в США. В 1895 р. була надрукована робота американського фермера Г. Кембела про мульчуючий обробіток чорного пару (глибокий обробіток і розпушення поверхневого шару ґрунту із збереженням на поверхні сухих грудочок як мульчі). Ця технологія в США одержала назву системи сухого землеробства. До неї була прикута увага землеробів багатьох країн світу.

Факт світового визнання системи сухого землеробства як американської викликав у російських вчених, з одного боку, почуття прикрості, а з другого, — почуття гордості за істинний пріоритет вітчизняного землеробства в пошуках боротьби з посухою і руйнуванням ґрунтів.

У період звеличування системи сухого землеробства російський агроном І.Е. Овсинський пішов далі. Він розробив і застосував технологію безплужного мілкого поверхневого обробітку ґрунту. Його ідеї випередили пануючі тоді напрямки в обробітку ґрунту на 20—30 років і тому були знехтувані. Лише в 30-х роках у США і Канаді після ерозійної катастрофи розпочався широкий перехід на мілкий і поверхневий ґрунтозахисний обробіток ґрунту, але без найменшого натяку на пріоритет І.Е. Овсинського.

У 1954 р. Т.С. Мальцев запропонував на новій основі ідею безполицевого обробітку ґрунту на різну глибину. Це було початком впровадження на цілині Північного Казахстану в 60-х роках системи ґрунтозахисного землеробства на основі плоскорізного обробітку ґрунту і смугового розміщення посівів (її автори А.Г. Бараев, А. Зайцева, Е.Ф. Госсен та інші). Цілина, що освоювалася, була врятована від вітрової ерозії.

На початку 70-х років створено Український НДІ по захисту ґрунтів від ерозії у Луганську, тепер Інститут охорони ґрунтів УААН. Вклад цього інституту у розвиток ґрунтозахисної науки з кожним роком стає все більш суттєвим. Нині вченими і спеціалістами виробництва сформульовані загальні принципи протиерозійних ґрунтозахисних заходів, в яких обчислені зональні особливості регіонів і переважання того чи іншого виду ерозії.

У районах прояву одночасно водної й вітрової ерозії особливо велике значення має безполицевий обробіток ґрунту, мульчування, сівба куліс, смугові посіви культур, регулювання випасу і поліпшення пасовищ, насадження лісових смуг, залісення вітроударних схилів, застосування полімерів-структуроутворювачів та інших препаратів, що підвищують стійкість ґрунтів проти руйнування водою і вітром.

У районах з еродованими ґрунтами одночасно із захисними заходами треба застосовувати заходи, що спрямовані на підвищення родючості зруйнованих ґрунтів — підвищені норми органічних і мінеральних добрив, залуження ділянок.

Основними засобами запобігання вітрової ерозії у Канаді вважають зменшення ширини полів, залишення післяжнивних решток рослин у полі, смугове розміщення сільськогосподарських культур (і пару) упоперек пануючих вітрів, введення в сівозміни трав, створення куліс у парах з високостеблих рослин та полезахисних лісових смуг, залуження вітроударних схилів та ін.

Встановлено, що збереження на поверхні ґрунту рослинних решток при застосуванні ґрунтозахисного обробітку — найбільш простий і доступний метод для запобігання як вітрової (зниження швидкості вітру), так і водної (зменшення руйнівної дії опадів) ерозії.

Розглянемо більш детально елементи протиерозійної системи. Мета протиерозійних заходів при перевазі водної ерозії — створення умов, що перешкоджають формуванню струмків на верхніх елементах схилу. Якщо цього не можна досягти наявними засобами, необхідно передбачати «перехоплення» стоку води на заздалегідь розрахованому геоморфологічному рівні, для того щоб винесення дрібнозему не перевищувало допустимі межі змиву.

У нас прийнята така класифікація категорій змитості: слабозмиті ґрунти (втрати від ерозії гумусу в шарі 0—50 см становлять 10—20%), середньозмиті (20—50%) і сильно-змиті (понад 50%).

Найбільш ефективними підходами до вирішення питання охорони ґрунтів є визначення допустимих втрат ґрунту, виявлення найбільш суттєвих факторів розвитку ерозії.

Допустимі межі змиву для ґрунтів чорноземного типу — від 3 до 5 т/га. Однак вважається, що для умов України допустимий змив не повинен перевищувати 0,2—0,5 т/га, тому що навіть така втрата не в усіх випадках компенсується підвищенням ґрунтової родючості. Ґрунтозахисний комплекс на схилових землях являє собою систему взаємопов’язаних організаційно-господарських, агротехнічних, луко-, лісо- і гідромеліоративних заходів. Його здійснення повинно забезпечити одночасне проведення на території господарства заходів, що знімуть усі природні й господарські негативні фактори і дадуть можливість підвищувати родючість ґрунтів.

Протиерозійну організацію території визначають: склад, співвідношення сільськогосподарських угідь і заходи по підвищенню їх продуктивності; типи і види сівозмін; прийоми підвищення родючості ґрунтів; кількість, межі і розміщення виробничих ділянок, сівозмін, гідротехнічних споруд, лісосмуг, обсяги ґрунтозахисних робіт, спеціалізація господарства і його виробничих підрозділів.

Змиті ґрунти розміщені на схилах смугами різної ширини при крутизні до 3° переважають незмиті й слабозмиті ґрунти, при 3—5° — слабо- і середньозмиті, а при схилі понад 5° — сильнозмиті.

Смугове розміщення еродованих земель на схилах потребує диференційованого підходу до розробки і розміщення сівозмін, спорудження меж сівозмін, полів, лінійних меж тощо.

Розподіл схилу на дві-три ділянки створює найкращі умови для застосування диференційованої системи обробітку ґрунту, використання добрив, боротьби з бур’янами, шкідниками і хворобами з врахуванням біології культур, ступеня змитості ґрунту і крутизни схилу. На цій підставі розроблені принципи ґрунтозахисної системи землеробства. На незмитих і слабозмитих ґрунтах схилів крутизною до 3° розміщують зерно-просапні сівозміни з чистим паром, багаторічними травами, зернобобовими, просапними і зерновими культурами. На слабо- і середньозмитих ґрунтах при схилі 3—5° рекомендується розміщувати зернотрав’яні сівозміни, на середньо- і сильнозмитих ґрунтах схилів крутизною понад 5° — ґрунтозахисні сівозміни з багаторічними травами і зерновими культурами.

Протиерозійна організація території дає можливість зменшити змив на 50%, додаткове смугове розміщення культур — на 70, а поєднання земляних валів з контурним обробітком ґрунту — на 90%.

Результати проведених у Бельгії дослідів підтверджують, що для зменшення змиву необхідно близько 7,5% площ ріллі займати пасовищами або лісовими смугами.

У Німеччині земельні ділянки розміщують так, щоб напрямок обробітку був перпендикулярний схилу місцевості, по можливості — паралельно горизонталям (контурний обробіток).

Останнім часом у наших господарствах відбувається перехід до контурно-меліоративного землеробства, яке спрямоване на усунення порушення водного режиму території від ерозії, на формування врожаю. Контурно-меліоративне землеробство включає такі заходи: контурна організація території з паралельним нарізуванням контурів смуг; обладнання в межах полів сівозмін постійних водонаправляючих валів-улоговин першого порядку, поєднаних з транспортуючою зайві води шляховою і зрошувальною мережею; спорудження в середині полів постійних добре прохідних для техніки пологих валів-улоговин другого порядку; створення по межах робочих ділянок однорядних лісових смуг, поєднаних з водонаправляючими і водозатримуючими валами і улоговинами; спорудження по трасі валів-улоговин першого порядку тимчасових і постійних акумуляторів твердого й рідкого стоків у вигляді схилових лиманів і водойм з ділянками регулярного зрошення; проведення культуртехнічних робіт з метою об’єднання відокремлених робочих ділянок у єдині смуги-контури; проведення спеціальних агротехнічних заходів, що підвищують водопроникність ґрунту (щілювання, кротування, безполицеве розпушування з мульчуванням соломою тощо).

Для районів достатнього зволоження з розвиненою водною ерозією буде допустимий спрощений варіант без лісових насаджень із спорудженням на водозборі тільки одних пологих прохідних улоговин або тимчасових борозен і каналів, які нарізають восени і зарівнюють рано навесні спеціальними знаряддями.

На інтенсивність ерозійних процесів у значній мірі впливає також структура посівних площ. Ґрунтозахисна здатність польових культур протягом вегетаційного періоду змінюється в досить значній мірі. Це дає можливість складати структуру посівних площ так, щоб найбільш повно використати ґрунтозахисну здатність рослин у запобіганні ерозії ґрунтів.

Сільськогосподарські культури розміщують по елементах рельєфу диференційовано з врахуванням еродованості земель, водного режиму ґрунту і біологічних особливостей культур.

Всеросійський НДІ землеробства і захисту ґрунтів від ерозії рекомендує на схилах до 3° сівозміни з чистим паром, просапними, зерновими культурами і багаторічними травами, на середньозмитих ґрунтах при 3—5° — з суттєвою перевагою зернових злакових і бобових культур звичайної рядкової сівби, а також багаторічних і однорічних трав, на схилах понад 5° — з рівним співвідношенням зернових і багаторічних трав. Ця схема залежно від регіонів може змінюватися.

Одним з важливих заходів підвищення ґрунтозахисної ролі сівозмін є смугове розміщення культур. Ширина смуг в значній мірі залежить від крутизни схилів, здатності ґрунтів до змиву і виду стоку. Ширина смуг має бути кратною до кількості проходів основних ґрунтообробних знарядь, посівних і збиральних агрегатів.

У Донецькій області на схилах крутизною 2—4,5° зливові дощі з ділянок просапних змивали 20—30 м3/га, в той же час на посівах із смуговим розміщенням змиву не було.

У Молдові на схилах крутизною 3—6° при чергуванні смуг ячменю і кукурудзи середній змив становив 28,3, а на посівах однієї кукурудзи — 143 м3/га на рік.

У США узагальнені результати багаточисленних дослідів по смуговому розміщенню просапних культур. Виявлено значне підвищення стійкості ґрунтів проти вітрової і водної ерозії, що дає можливість відводити під сою ділянки, на яких її сівба у чистому вигляді була б неможливою. Сумарний урожай з одиниці площі культур при смугових посівах у середньому на 10—15% перевищував суму врожаїв цих же культур при їх роздільному вирощуванні. Врожай кукурудзи у смугових посівах підвищувався до 20%.

За нашими спостереженнями в Степу України, смугове розміщення культур сприяє підвищенню екологічної стабільності агробіоценозів. Зосередження ботанічної різноманітності культур на невеликій території сприяє зниженню чисельності багатьох шкідників, а значить, і скорочуються обсяги

застосування інсектицидів. Так, у посівах при чергуванні багаторічних трав (люцерни), озимої пшениці і кукурудзи 100-метровими смугами впоперек схилу чисельність шкідників була значно нижчою, ніж на цих же культурах у поруч розміщеній польовій сівозміні. Наприклад, на 1 м² у смугах озимої пшениці личинок клопа-черепашки було 0,5, а в польовій сівозміні — 2,4. Зараженість яйцями черепашок у смугових посівах виявилася, навпаки, більш високою — 42,8% при 12,4% у польовій сівозміні. Злакових попелиць на 100 рослин у польовій сівозміні налічувалося 2830, а в ґрунтозахисній — 640 особин, афідофагів — 3,2—1,8, зараженість ними досягла відповідно 31 і 76,9%. На кукурудзі при смуговому вирощуванні заселеність кукурудзяним метеликом становила 9%, а в польовій сівозміні — 24,8%; зараженість яйцями шкідника — 39,4 і 17,6%, гусеницями — 32,4—14,6%.

Одне з головних місць у зменшенні водної і вітрової ерозії ґрунтів займають ґрунтозахисні прийоми обробітку ґрунту, які умовно поділяють на дві групи: загальні й спеціальні. До загальних належать оранка впоперек схилу, плоскорізний обробіток, чизелювання та інші, до спеціальних — лункування, переривчасте борознування, утворення мікролиманів, обвалування, щілювання, кротування, грунтопоглиблення, глибоке смугове розміщення та ін.

З екологічної точки зору найбільш важливими результатами протиерозійного обробітку ґрунту є зниження втрат родючості шару ґрунту і в цілому його руйнування ерозією. Ґрунтозахисний обробіток зводить до мінімуму змив ґрунту й руйнування його вітром.

До доступних протиерозійних заходів належать оранка і сівба впоперек схилу. За зведеними даними, оранка впоперек схилу зменшувала стік талих вод у середньому на 8,5 мм. При сівбі впоперек схилу змив під культурами гоpoxy і пшениці зменшувався приблизно у 2 рази, під кукурудзою — від 174 до 47 т/га.

Вважають, що стокорегулюючу ефективність у більшій мірі визначає не спосіб обробітку, а глибина. Для загального зменшення стоку найбільш ефективна глибина розпушення 27—30 см.

Однак оранку не можна відносити до ґрунтозахисного обробітку. В США прийнято більш уточнене його визначення. До нього відносять обробіток ґрунту і сівбу, коли не менше 30% поверхні ґрунту залишається вкритою рослинними рештками попередньої культури. Згідно з цією класифікацією, система ґрунтозахисного обробітку включає нульовий, гребневий, смуговий, мульчуючий (з утворенням мульчуючого шару з рослинних решток) і скорочений види обробітку.

В останні роки в районах прояву ерозії (водної й вітрової) все більше поширення одержує плоскорізний обробіток ґрунту. Відмічено, що на схилових землях Лісостепу України плоскорізний обробіток зменшував змив в 6—13 разів, збільшував запаси вологи в ґрунті на 20—40 мм.

На південному сході застосовують гребеневокулісний обробіток. Він полягає в тому, що стерня і рослинні рештки формуються в щільні стерньові куліси і водопоглйнаючі елементи й розміщуються у вигляді безперервної стрічки впоперек схилу. Гребенево-кулісний обробіток виконують плугом, на якому замість передплужників встановлені плоскі диски.

Застосування поверхневого обробітку доцільне в поєднанні із щілюванням, проміжними посівами і в системі водорегулюючих лісових смуг. Без цього при поверхневому обробітку ґрунту внаслідок підвищеного стоку зростають процеси лінійної ерозії.

Нині дуже поширене осіннє чизелювання ґрунту. Чизельні знаряддя дають можливість обробляти ґрунт без обертання на глибину до 45 см.

За екологічною ефективністю чизельний обробіток виявився кращим порівняно з оранкою і плоскорізним обробітком, але порівняно з останнім не було виявлено його переважного впливу на врожайність.

Більш повно нашу земельну проблему в узагальненому вигляді можна представити порівняно з положенням справ у США. Відомо, що там у 30-х роках внаслідок катастрофічного розвитку вітрової і водної ерозії ґрунтів практично стало запитання: бути чи не бути інтенсивному землеробству. В країні були створені складні системи різноманітних протиерозійних заходів: протиерозійний обробіток ґрунтів, залісення ярів із ставками, залуження вибалків, водотоків на полях, валування (тераси на схилах) та ін. Широко використовують контурне землеробство. Тут у боротьбі з ерозією найважливіше значення надається збереженню рослинних решток на поверхні ґрунту. Вважається, що то є найефективніший захід захисту ґрунтів від руйнування і підвищення їх родючості.

Захисту ґрунтів сприяє спеціалізація фермерських господарств з врахуванням потенційної загрози руйнування земель. Так, у північно-східній частині країни («молочний пояс»), де опадів випадає 1000—1500 мм на рік і застосування будь-якого обробітку може призвести до змиву ґрунту, закладені в основному довгострокові пасовища для молочної худоби.

У «кукурудзяному поясі» створено штучний ландшафт: між контурними валами-терасами вирощують за мінімальним або скороченим обробітком просапні культури, на невгіддях ведуть лісорозведення. В посушливих районах широко застосовують смугове розміщення чистого пару з мульчуючим обробітком. Тут гарантоване виробництво пшениці. В 1985 р. конгресом був прийнятий законопроект, згідно з яким фермерам сплачують компенсацію при залуженні або залісенні еродованих орних земель.

Вважається, що головною рушійною силою в області охорони ґрунтів є загальне розуміння необхідності збереження і поліпшення родючості ґрунтів, що, безперечно, є найважливішою умовою ґрунтозахисного руху в нашій країні.