Информационно-образовательный портал
e-mail: mail@infobraz.ru

СТОКОРЕГУЛИРУЮЩАЯ И ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ РОЛЬ АГРОФОНОВ В СИСТЕМАХ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ МЕЛИОРАЦИЙ ВОДОСБОРОВ

Аннотация. Представлены результаты длительных стационарных опытов по исследованию стокорегулирующей и противоэрозионной роли культурных агроценозов Нижнего Поволжья. Рассчитаны среднемноголетние относительные показатели почвозащитной эффективности агрофонов в зависимости от проективного покрытия, задернения и густоты стеблестоя на южных черноземах за весенне-летний период, которые применимы при гидрологической обстановке, когда сток воды близок к среднемноголетней величине (к норме). Экспериментально доказано, что в маловодные годы стокорегулирующая функция растительности возрастает, а в многоводные – уменьшается. Как в период период снеготаяния, так и в период выпадения дождей уменьшение проективного покрытия снижает почвозащитную эффективность таких угодий как озимые и пастбище весьма значительно.

Ключевые слова: адаптивно-ландшафтные мелиорации, агроландшафт, инженерно-мелиоративный рубеж, эрозионно-гидрологические процессы, агрофон, коэффициент стока, слой стока, проективное покрытие, фитоценотические характеристики.

Перевод сельскохозяйственного производства с ресурсозатратного пути на адаптивно-ландшафтное природопользование в районах интенсивного проявления водной эрозии возможно лишь при осуществлении систем адаптивно-ландшафтных мелиораций (САЛМ) водосборов [1].

При обосновании и проектировании систем адаптивно-ландшафтных мелиораций агроландшафтов чаще всего исследуют такие факторы как климатические характеристики местности, геоморфологические особенности территории, гранулометрический состав почвогрунтов и в меньшей степени внимание уделяется почвозащитной роли агрофонов. Вместе с тем, учет влияния растительности на сток талых и ливневых вод и смыв почвы со склонов представляет большой научный и практический интерес.

Исследования ряда ученых-эрозиоведов были положены в основу установления влияния растительности на интенсивность эрозионно-гидрологических процессов (ЭГП) на склонах и в общем виде характер такого влияния известен [2–6]. В то же время количественная оценка стокорегулирующей и почвозащитной эффективности растительности дана схематично в виде отдельных научных сообщений. В них показатели стока воды и смыва почв чаще всего носят частный характер и отражают локальные условия формирования жидкого и твердого стока применительно к конкретной местности и гидрометеорологической обстановке данного года или же непродолжительного ряда лет. Всё это и определило актуальность настоящего исследования, которое может быть определено как попытка установления влияния растительности и фитоценотических характеристик на среднемноголетние показатели поверхностного стока и смыва на южных черноземах на основе установленных расчетных зависимостей.

Как указывалось выше, главными факторами формирования стока являются метеорологические (слой и сумма осадков, выпадающих на конкретной территории), а также водно-физические свойства почвогрунтов. Кроме того, как в период снеготаяния, так и в период вегетации растений, величина поверхностного стока изменяется также и в зависимости от вида, густоты и фаз развития культур, которые в гидрологическом аспекте позволяет охарактеризовать такая величина как проективное покрытие.

Под проективным покрытием понимают площадь горизонтальных проекций надземных частей растений. В большинстве случаев говорят о проективном покрытии травянистых растений или кустарников, а для древесных растений проективное покрытие это сомкнутость крон или полнота насаждения [4]. Обычно определяют проективное покрытие отдельно для кустарников и травянистого покрова. Проективное покрытие травянистых растений сельскохозяйственных угодий изучается по общепринятой методике глазомерно, квадратной сеткой или при помощи сетки Раменского.

Обобщение опубликованных многолетних наблюдений [1] и наши исследования стока и эрозии почв на различных агрофонах опытно-производственного стационара (ОПС) «Вязовский» Татищевского района Саратовской области (1965–2015 гг.) позволил выявить влияние растительности на поверхностный склоновый сток талых и дождевых вод применительно к южным черноземам (табл. 1).

Анализ таблицы 1 позволяет выявить целый ряд существенных моментов. Обращает внимание тот факт, что на южных черноземах величина стока для зяби/пара равна 7,2 мм при коэффициенте стока 0,06. Максимальный сток талых вод наблюдается на пастбище и составляет 19,1 мм при коэффициенте стока 0,27. Разность стока по уплотненной пашне и зяби/пару составляет на южных черноземных почвах 11,8 мм. Такое большое различие обусловлено, с одной стороны, созданием микроемкостей на зяби/паре, улучшением условий впитывания и фильтрации воды, с другой значительным стокоформирующим влиянием озимых. На озимых и многолетних травах для одного и того же типа черноземных почв объемы весеннего стока и коэффициенты стока практически одинаковы. Имеет место лишь незначительное уменьшение коэффициента стока в пределах 0,02–0,05 на пастбище при одновременном несущественном возрастании объема стока, что связано в большей степени с перераспределением снега на водосборе. Следовательно, в практических расчетах между этими двумя агрофонами можно поставить знак равенства. Если коэффициент стока на зяби южных черноземов принять за единицу, то его относительные коэффициенты будут равны: для озимых 3,67; пастбища 4,50; леса 0,83. Принимая за единицу слой стока на зяби черноземных почв, аналогично: по слою стока для озимых 2,64; пастбища 2,65; леса 0,67. Показатели стокорегулирующей роли агрофонов приведены в таблице 2.

Относительные величины таблицы 3 можно использовать в качестве поправочных коэффициентов, когда возникает необходимость учета влияния агрофона или растительности на смыв со склонов.

Пользоваться рассчитанными поправочными коэффициентами можно при условии, что сток воды близок к среднемноголетней ее величине (к норме). В маловодные годы стокорегулирующая и почвозащитная функции растительности возрастают, а в многоводные уменьшаются.

Пользоваться рассчитанными поправочными коэффициентами можно при условии, что сток воды близок к среднемноголетней ее величине (к норме). В маловодные годы стокорегулирующая и почвозащитная функции растительности возрастают, а в многоводные уменьшаются.

Относительный показатель почвозащитной эффективности растительности будет различным в зависимости от проективного покрытия, степени задернения поверхности почвы и густоты стеблестоя (с учетом выполненных обобщений и специальных исследований Ю. Г. Жарковой) [4] (табл. 4).

Зависимость коэффициента почвозащитной эффективности различных угодий от степени проективного покрытия принимает вид функции К = f(Р), что позволяет определять потенциальную опасность смыва почвы в различные периоды вегетации, основываясь на покрытости почвы растительностью:

для озимых: К = 1,09Р2 0,57Р + 0,46 (R2 = 0,96)(1)

для пастбища: К = 0,74Р2 0,04Р + 0,56 (R2 = 0,98)(2)

для леса: К =0,08Р2 0,22Р + 0,87 (R2 = 0,97)(3)

Проективное покрытие и густота стеблестоя применительно к озимым при средней норме высева семян и хороших всходах приняты за 50%, что соответствует средним нормам высева семян зерновых культур со средним уровнем их развития перед уходом в зиму.

Геоботанические исследования территории контрольного водосбора, расположенного в пределах ОПС «Нееловский» Татищевского района Саратовской области, занятого естественным пастбищем показали, что на южных черноземах в приводораздельной части формируется относительно изреженная естественная ковыльно-полынно-типчаковая растительность по типичному варианту южных пастбищ [7]. В период достижения большинства растений данной ассоциации своей максимальной фитомассы общее проективное покрытие травостоя составляет 0,75–0,80. Вместе с тем, пастбища подвергаются интенсивному стравливанию скотом, выбиты, продуктивность их резко снижена (особенно с участившимися в последнее время весенними и летними температурными аномалиями), практически повсеместно отмечается ксерофитизация растительного покрова в составе травяных сообществ пастбищ увеличивается количество стержнекорневых и корнеотпрысковых растений, имеющих плохие почвозащитные свойства. В тоже время восстановление коренных дерновинных сообществ происходит крайне медленно. Проективное покрытие в период июль–август снижается в среднем до 0,4–0,60. Для борьбы с дождевой (ливневой) эрозией здесь организационных мероприятий недостаточно, следует проводить специальные лугово-мелиоративные мероприятия, мониторинговые исследования за поверхностным стоком и смывом, разрабатывать прогнозные модели на основании конкретных фитоценотических особенностей территории.

В качестве лесного угодья в наших исследованиях рассмотрена дубрава лесного массива в возрасте 45–50 лет, расположенная на склоне южной экспозиции ОПС «Нееловский» Татищевского района Саратовской области. Поверхностный смыв с территории данного угодья рассматривался по фактическому выносу мелкозема (в составе фильтрата) в период весеннего снеготаяния и по объему водороин в период выпадения дождей ливневого характера [1].

Возвращаясь к приведенным в таблице 4 показателям, отметим, что если среднемноголетнюю величину смыва почв на зяби (без растительности) на южных черноземах принять за единицу, то в совершенно идентичных условиях среднемноголетние показатели смыва почв, находящихся под защитой растительности с проективным покрытием менее 0,5, будут значительно выше. Указанные относительные показатели могут быть приняты за норму текущей почвозащитной эффективности растительности в указанное время года.

Таким образом, анализ проведенных натурных исследований для условий подзоны южных черноземов Нижнего Поволжья позволяют сделать следующие выводы:

по стокорегулирующей роли агрофонов: в период весеннего снеготаяния максимальной стокорегулирующей эффективностью обладают лесные угодья (коэффициент стока 0,83), минимальным пастбищные угодья (коэффициент стока 4,50). В период выпадения дождей тенденция идентична (для леса 0,29, для пастбища 2,14).

по противоэрозионной роли агрофонов: относительный коэффициент почвозащитной эффективности в значительной степени зависит от проективного покрытия, задернения и густоты стеблестоя агрофонов. С уменьшением проективного покрытия с величины 0,8 до 0,3 почвозащитная эффективность таких угодий как озимые и пастбище снижается значительно (более чем в 2 раза). Вместе с тем, лесные угодья в силу наличия лесной подстилки на поверхности почвы, значительно снижающий размывающие скорости, коэффициент почвозащитной эффективности, даже с полной потерей листвы, снижается весьма незначи-тельно.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Бондаренко Ю.В. Эрозионно-гидрологическое обоснование систем адаптивно-ландшафтных мелиораций водосборов. Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н. И. Вавилова», 2002. – 184 с.
  2. Заславский М. Н. Эрозия почв. – М. : Мысль, 1979. – 246 с.
  3. Барабанов А. Т. Закономерности формирования поверхностного стока талых и дождевых вод. – Волгоград : ВНИАЛМИ, 1997. – С. 53–65.
  4. Жаркова Ю. Г. Почвозащитные свойства агроценозов // Работа водных потоков. – М. : Изд-во МГУ, 1987. – С. 39–51.
  5. Гаршинев Е.А. Противоэрозион-ная лесомелиорация и эволюция эрозионно-гидрологического процеса. – Волгоград, 1995. – 45 с.
  6. Калужский В. А., Ткачев А. А., Колядина И. П. Особенности формирования весеннего стока на водосборах малых рек Нижнего Поволжья. В сборнике: Основы рационального природопользования Сборник материалов V международной конференции. 2016. – С. 84–88.
  7. Бондаренко Ю. В., Афонин В. В., Ткачев А. А., Фисенко Б. В. Системная сущность объекта адаптивно-ландшафтных мелиораций. В сборнике: Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика. Материалы XI Международной ландшафтной конференции. Ответственный редактор К. Н. Дьяконов. 2006. – С. 478–480.

Метки: Агрономия, лесное и водное хозяйство