Эрозия почв в сельском хозяйстве

За последние два века около 2 миллиардов гектаров земель утратили плодородные свойства. Это превышает площадь всех распахиваемых сейчас территорий — 1,5 млрд гектаров. Потеря плодородности ведет к снижению урожайности, ущербу экономике, урону экологической обстановке и к изменениям климата нашей планеты. Причина явления — ветровая и водная эрозия почв. Они имеют естественный и антропогенный характер.

Термин «эрозия» происходит от латинского erosio, которое переводится как «разрушение» или «разъедание». Это понятие означает деградацию плодородной прослойки земли. Почва лишается веществ, которые участвуют в росте растений и фотосинтезе.

Снижение плодородности земли идет в нормальном или ускоренном темпе. Задача земледельцев — свести к минимуму последствия воздействия факторов, плохо влияющих на характеристики почвы. Это необходимо, чтобы поддержать баланс микроэлементов в таком состоянии, при котором создается благоприятная среда для роста растений и микроорганизмов, способствующих возобновлению гумуса.

Деградация земель сельскохозяйственного назначения зависит от различных факторов:

• климат;
• растительный покров;
• рельеф и геология;
• характер использования земли.

Климатический фактор проявляется в режиме атмосферных осадков и, к сожалению, плохо поддается контролю. Большую опасность представляют ливни, когда растений нет или мало. Дождевые капли способны нести для почв разрушительную силу.

Геологический фактор проявляется в специфике пород под почвенным покровом. Например, легко размываются лёссовидные суглинки, которые повсеместно расположены в алтайском Приобье. Здесь быстро образуются овраги, провалы и даже каньоны. А вот черноземные и дерново-подзолистые суглинистые грунты более устойчивы к воздействию воды и ветра.

Четвертый фактор — характер использования земли человеком. Хозяйственная деятельность оказывает прямое влияние на состояние почвенного покрова. Возможен отрицательный и положительный эффект человеческого вмешательства.

Отрицательные последствия возникают при нерациональном использовании земель, безосновательной вырубке или сжигании леса, что приводит к смыву верхних слоев, чрезмерный выпас скота, несовершенная обработка почвы.

Положительный эффект возможен при засыпании оврагов, уплотнении грунтов, строительстве противоэрозионных сооружений, проведении мелиоративных работ.

Ущерб включает негативные последствия:

• заметное снижение плодородия почвы;
• обеднение химического состава, изменение агрофизических характеристик;
• спад биологической активности;
• уменьшение урожайности, потеря продукцией качества;
• затруднение проведения мероприятий по обогащению грунтов полезными элементами и химизации.

В. А. Беляев получил данные о том, что с полей и пастбищ ежегодно смывается и сдувается до 5,4 миллионов тонн азота, 1,8 млн тонн фосфора и 36 млн тонн калия.

Последствиями смыва плодородного слоя становится подверженность растений корневым гнилям. Возрастает засоренность. Земля хуже удерживает воду — осадки просто стекают со склонов, усиливается испарение, что провоцирует почвенную засуху. Сухие верхние слои легко снимаются ветром, усугубляя обстановку. Минеральные вещества или частицы глины попадают в водоемы, приводя к загрязнениям и обмелениям.

Усиленное распространение эрозионных процессов в России началось в конце девятнадцатого века. К этому привели:

• уничтожение лесов;
• ускоренное освоение новых территорий с применением отвальной вспашки;
• низкий на тот момент уровень развития агротехнологий.

Повышенный риск негативного воздействия ветра на почвенное плодородие присутствует в:

• Поволжье;
• Северном Кавказе;
• Урале;
• Сибири.

Под угрозой более 45 миллионов гектаров, из них 38,7 млн га — пашни.

В Соединенных Штатах Америки к середине прошлого века деградация затронула 40 миллионов гектаров пашни. Сейчас здесь повреждено или полностью уничтожено до 115 миллионов гектаров пахотных земель. Разной степени эрозии подвержены 313 миллионов гектаров.

Эрозионные процессы делятся на два главных вида: водяная и ветровая. Также эрозия может быть ирригационной, однако она также возникает под действием воды в результате неправильного полива. Оба типа разрушения способны действовать совместно.

Водный тип почвенной деградации подразделяется на виды:

• капельный;
• плоскостной;
• линейный;
• техногенный.

Капельная эрозия почвы происходит при воздействии дождя. Ливневые капли имеют высокую кинетическую энергию. Падая, они ударяют по земле, выбивают почвенные частицы, которые затем смываются ливневыми течениями или уносятся ветром после высыхания влаги.

Техногенные причины включают воздействие человека на природу:

• распашку земель;
• строительство дорог и зданий;
• уничтожение лесных массивов и растительных покровов;
• нецелесообразное или неграмотное использование территорий в сельскохозяйственных целях.

Последствия — утрата плодородия, обеднение биологической активности, негативное влияние на экологическую обстановку и устойчивость экосистемы.

Этот тип эрозии считается подвидом водной. По сути, это сельскохозяйственная эрозия почв. Она возникает, когда применяется полив по бороздам на территориях со сложным рельефом.

Чтобы предотвратить ирригационную эрозию, поливные борозды по наименьшему уклону нарезают не глубже 100-120 мм. При уклоне в 2-6 градусов длину борозд уменьшают до 100 см, также снижают интенсивность полива до уровня в 0,1-0,05 литров в секунду.

Дополнительные меры — увеличение доз удобрений на 25-40 %, смена орошения на дождевание, щелевание междурядий в посевах хлопчатника, оптимизируются сельскохозяйственные процессы.

Более крупные частицы — диаметром 0,6-1 мм — движутся путем перекатывания. Они трутся друг об друга, разбиваются сами и выбивают из земли другие частицы, измельчаются, и ветер их также уносит.

Такие частицы перемещаются скачкообразно. Они способны разбить крупные комки земли и повредить посевы. Вот почему одна пылевая буря может уничтожить неокрепшие ростки и лишить урожая.

Последствиями ветровой эрозии становятся разрушение до 5-10 см почвенного покрова. При дефляции наблюдается дефицит фосфора, что негативно отражается на урожайности. Сильный ветер сметает верхний слой земли и засыпает ей водоемы, что приводит к их обмелению и загрязнению.

Нередко оба типа разрушения действуют одновременно, особенно на Северном Кавказе, в Центрально-Черноземной зоне, Сибири. Эрозия сельскохозяйственных земель здесь развивается по схеме:

1. Почва переувлажняется — обилие влаги растворяет минеральные вещества — потоки смывают их и уносят в водоемы или овраги.
2. После размыва происходит иссушение — пересушенные грунты трескаются и пылят — почва выдувается ветром.

Чтобы деградация земель сельскохозяйственного назначения не происходила под действием воды, следует предотвратить размытие верхнего горизонта. Для этого предпринимают способы защиты:

• производят залужение сильносмытых склонов;
• выращивают на склонах многолетние культурные растения, высеивая их поперек холмов;
• запахивают в грунт свежую зеленую массу — процесс называется сидерацией, что дополнительно обогащает почву органикой;
• устанавливают снегозадержатели, чтобы талые воды не вымыли плодородные слои земли;
• своевременно вносят удобрения;
• на землях, расположенных под уклоном, выполняют ступенчатую распашку;
• строят гидромелиоративные сооружения — плотины, быстротоки, системы водорегулирующих валов;
• выполняют лесомелиорацию.

Также система защиты почвы от размывания включает такой метод, как бороздирование и лункование.

Предотвращение эрозии почв от выветривания включает почвозащитный севооборот:

• чередуют высадки злаков и многолетних трав;
• высаживают кулисы с высокими стеблями, которые служат защитным барьером и уменьшают скорость ветра;
• зерновой посев осуществляют стерневыми сеялками.

Методы защиты от ветра включают лесомелиорацию, регулярное орошение и плоскорезную обработку почвы.

Почвозащитный комплекс мероприятий разрабатывается в последовательности:

1. Изучение исходных данных — склоны, тип грунтов, климат, величина снежного покрова и т. д.
2. Выполняется оценка эрозионной опасности культур в севооборотах.
3. Выбирается такой способ размещения культур, который защитит от ветровой эрозии.
4. Организовывается система удобрений с учетом требований к защите почвы.
5. Выбираются методы против эрозии с учетом выращиваемых культур, а также способы ухода за растениями в конкретных условиях.
6. Предусматриваются меры по регулированию накопления снега и его таяния.

Детальность проработки варьируется в зависимости от особенностей конкретного региона.

Такие мероприятия позволяют остановить эрозию и поднять урожайность.

Меры, предпринятые в Сибири, Зауралье, Поволжье, а также на Алтае, показали, что даже в периоды засухи в степях можно получить урожай на уровне 1,1-1,2 т/га зерна, а в годы, когда уровень дождей достаточен — до 2 т/га.