Задачі та роль захисних лісонасаджень при захисті грунтів від вітрової та водної ерозії.

Ерозія ґрунту — руйнування його водою, вітром або в процесі обробітку ґрунту.

Водна ерозія призводить до змивання (площинна) і розмивання (лінійна) ґрунту; спричинюють її талі, дощові, зливові та скидні іригаційні води.

Вітрова ерозія ґрунту (дефляція) виникає при сильних вітрах, які видувають орний шар, внаслідок чого знижується родючість ґрунтів.

Агротехнічна ерозія спричинюється поперечним обробітком крутих схилів балок, берегів річок і гірських схилів.

Ерозія ґрунтів відбувалась в усі геологічні епохи. Надто інтенсивною була вона ще до появи рослинності на поверхні Землі. Підстилкові породи руйнувались рухливими льодовиками, а при їх таненні зріджені ґрунти легко сповзали схилами мерзлої поверхні. Коли ж ґрунти підсихали, розвивалась дефляція. У міжльодовикові епохи інтенсивно поглиблювались і розширялись річкові долини. Разом з тим у природних зонах з добре розвиненою рослинністю природна ерозія ґрунтів і дефляція були досить обмеженими [27].

Змивання ґрунту (площинна ерозія) починається при уклоні схилів 1—2°. Поверхневий стік, що збігає схилами, концентрується в мікропониженнях, де посилюється змивна сила потоку. Інакше відбувається змивання ґрунту при випаданні зливових дощів. Ґрунтові частки спочатку руйнуються і розбризкуються з дощовими краплями, а потім їх змиває вода, що стікає схилами.

 

У комплексі агролісомеліоративних заходів, спрямованих на боротьбу з розвитком ерозії і поверхневого змиву в регіоні, важливе місце відводиться захисним лісовим смугам — водорегулюючим, прибрівковим, приярковим, а також куртинному залісенню схилів і днищ ярів, видолинків та вододілів, долин рік, уражених лінійною ерозією. Роль і призначення цих насаджень різні. Одні з них безпосередньо впливають на скорочення і розподіл стоку дощових і талих снігових вод, інтенсивність змиву і розмиву ґрунтів; другі сприяють закріпленню схилів ярів, зменшенню їх зростання в довжину і в ширину, перешкоджають розвиткові гравітаційних зміщень порід на схилах ярів, видолинків, річкових долин; треті очищають стокові води від змитого матеріалу, затримуючи його і відкладаючи, чим попереджають замулення і обміління річок і озер, оберігають від нього ґрунти на днищах балок і річкових заплав [8].

Лісосмуги самі по собі, а тим більше в поєднанні з гідротехнічними спорудами дають високий водорегулюючий ефект, який визначається величиною затримання ними поверхневого стоку води, яка надходить з площі водозбору. Згідно з інструкцією, ширина водорегулюючих смуг має бути 10—15 метрів, а відстань між ними —200—600 метрів (у залежності від природної зони, типу ґрунту і крутизни схилів). Якщо для сірих лісових ґрунтів у смузі завширшки 12 метрів середня величина інфільтрації води становить 520 міліметрів, а відстань між лісосмугами 500 метрів, то 1 гектар такої смуги простягнеться майже на 900 метрів, і, отже, в лісосмугу надходитиме стік води з поля загальною площею 45 гектарів (500X900 метрів). Таким чином, у лісосмугу довжиною 900 метрів (площею 1 гектар) надходитиме від 31 тис. до 49 тис. кубічних метрів води, яка стікає з кожного гектара міжсмугового простору. Якщо з цієї суми виключити запас води із снігу, безпосередньо нагромадженого лісосмугою, то фактичний вміст стоку в зоні сірих опідзолених ґрунтів становитиме близько 9—10 міліметрів. У роки з максимальною інфільтрацією води в грунт у зв'язку із збільшенням кількості опадів лісосмуги можуть затримувати води в 1,5—2 рази більше наведених значень [8].

Лісосмуги в поєднанні з земляними гідротехнічними спорудами (валами і валами-канавами) в середньому можуть затримувати на сірих опідзолених ґрунтах близько 15 міліметрів, а на чорноземах — до 30 — 35 см снігових вод.

Однак водовбирна здатність лісосмуг на схилах значної крутизни буде меншою. Ці схили частіше розчленовуються початковими формами ерозії. Ґрунтовий покрив тут характеризується різним ступенем еродованості і пониженою водопроникністю. До того ж через складність рельєфу лісосмуги не завжди вдається розмістити строго по горизонталях, і тому окремі їх частини бувають спрямовані вздовж схилу (що особливо характерно для прияркових і привидолинкових смуг). Отже, чим більші відхилення у розташуванні лісосмуг від горизонталей, тим нижча їх водорегулююча ефективність. Тому доцільно споруджувати переривчасті вали-канави з бічними перемичками-валами впоперек лісосмуг із незначним виходом на ріллю. Довжину відрізків розраховують виходячи з поздовжнього ухилу лісосмуг.

Ширина лісових смуг на крутих еродованих схилах видолинків і річкових долин не має перевищувати 35—45 метрів. При довжині поля 500 метрів, яке прилягає до залісеного схилу видолинку, в лісонасадження надходитиме стік води з площі 10 гектарів. Це означає, що лісосмуги затримають 330—470 кубічних метрів води, яка стікає з кожного гектара, а при довжині схилу 400 метрів об'єм затриманого стоку становитиме 420—580 кубічних метрів води на гектарі [20].

Така висока водорегулююча ефективність суцільних лісонасаджень, як відмічає А. Г. Рожков, може спостерігатися тільки на ідеальних схилах при рівномірному надходженні води, яка стікає з полів на всю площу, тобто коли схили зовсім не розчленовані промоїнами, ярами та іншими формами ерозії. Однак в умовах регіону ідеальні умови відсутні. Тут на круті схили видолинків і річкових долин (8—15°) вода надходить бурхливими концентрованими потоками, які зумовлюють розвиток інтенсивного глибинного розмиву схилів.

Незважаючи на високу захисну функцію лісових насаджень, на заліснених схилах може спостерігатись утворення початкових ерозійних форм. Це пояснюється недостатнім затриманням стоку на розораних схилах, які розташовані вище лісонасаджень.

Водорегулюючі лісосмуги не тільки зменшують змив ґрунту зі схилів, які лежать нижче, але якоюсь мірою затримують змитий матеріал з полів, що знаходяться поруч. При цьому частина його відкладається безпосередньо в лісосмузі, а частина — перед нею на полі. Намивання й відкладання змитого ґрунту перед лісосмугою під час злив відбувається завдяки дії утворених на ріллі валків або великій потужності шару снігу, що фактично виконує захисну функцію.

У тих випадках, коли не відрегульовано стік води, яка концентрується вздовж верхніх границь лісосмуг, лісонасадження можуть зумовлювати розвиток процесів ерозії.

 

На основі групування ґрунтів та усереднених показників їх властивостей проведено оцінку агровиробничих груп ґрунтів, що дозволило концентрувати ґрунтозахисні заходи.

Під час ерозійно небезпечного зимово-весняного періоду грудочкуватість (вміст агрегатів розміром понад 1 мм) всіх ґрунтів республіки нижча порога вітростійкості. Тому абсолютно стійких проти ерозії ґрунтів не існує. Сформувати ерозійно стійку поверхню можливо тільки за допомогою заходу, створеного самою природою, — суцільного покриву живою або відмерлою рослинністю.

Деякою мірою таким захистом можуть бути посіви багаторічних трав та озимих культур. За існуючих сівозмін і технологій обробітку сільськогосподарських культур проективне покриття поверхні ґрунтів у ерозійно небезпечні періоди становить 20 — 35 % і лише в липні - серпні воно досягає задовільного рівня (70—80 %).

Щоб системи землеробства на Україні були ґрунтозахисними, вони повинні задовольняти таким вимогам:

забезпечувати замкнутий цикл біологічного кругообігу речовин і насамперед позитивний баланс гумусу, а також активного кальцію;

формувати оптимальні рівні агрофізичних, агрохімічних та інших властивостей ґрунтів, що зумовлюють продуктивний розвиток рослин, особливо в екстремальних умовах (посухи, суховії, перезволоження тощо);

створювати цілорічне проективне покриття, не менше 70—80 %, ґрунтів живою рослинністю чи рештками, що в поєднанні з іншими заходами забезпечить зниження ерозійних процесів до допустимого рівня [14].

Нині для боротьби з вітровою ерозією застосовують такі методи:

збільшують на поверхні ґрунту вміст вітростійких агрегатів, а також формують різні нерівності з самого ґрунту (гребені, канави), які зменшують швидкість потоку та уловлюють частинки, що переносяться вітром (короткостроковий захід);

створюють захисний екран з живої рослинності чи її решток;

застосовують смугове розміщення ерозійно небезпечних фонів з культурами, які здатні захистити грунт;

створюють бар'єри (полезахисні лісові і буферні смуги, куліси).

Ці ж заходи у поєднанні з лісомеліоративними та гідротехнічними застосовують для боротьби з водною ерозією ґрунтів.

Ефективність кожного з перерахованих методів захисту ґрунтів або їх поєднання залежить від кліматичної зумовленості ерозійних процесів та характеру землекористування.

На Поліссі та в західному Лісостепу (райони достатнього та надмірного зволоження) структура посівних площ і технології вирощування культур такі, що під час ранньовесняного періоду тільки 30 % площ захищено рослинністю. Тому в цих районах особливо важливе значення мають післяукісні та післяжнивні посіви, а також проміжні посіви багаторічних трав.

У Лісостепу в районах з переважанням водної ерозії на схилах крутістю 2° дуже ефективна оранка впоперек основного стоку. На крутіших схилах необхідні такі додаткові заходи, як щілювання, нарізування валів-канав тощо.

За останні роки у районах недостатнього зволоження (особливо в лівобережному Лісостепу) з успіхом застосовують технології вирощування сільськогосподарських культур з використанням плоскорізних знарядь і залишенням післяжнивних решток (стерні) на поверхні ґрунту. Часто ці технології поєднують переваги як полицевого, так і безполицевого обробітку.

Захисні властивості сільськогосподарських культур залежать від способу їх обробітку та розвитку, що визначають процентом проективного покриття і задерніння поверхні ґрунту. У зимово-весняний період найбільш стійкі фони багаторічних трав та озимих культур у фазі 5 — 7 листків (проективне покриття понад 80 %), посіяних упоперек напрямку основного стоку. На цих фонах, якщо і відбувається стік води, то відчуження часток ґрунту не перевищує допустимих меж. Менш стійка поверхня ґрунту під озимими після непарових попередників. Як правило, вони припиняють розвиток перед виходом у зиму в фазі 2—4 листків (проективне покриття 40— 60 %). Протиерозійну стійкість таких фонів підвищують за допомогою допосівного щілювання [21].

Просапні культури за ґрунтозахисною ефективністю у 2—3 рази поступаються культурам суцільного посіву. Щоб утворити ерозійностійку поверхню, їх вирощують по стерньових фонах (соняшник) або в смугах між культурами суцільного посіву (озима пшениця, багаторічні трави). Не рекомендується розміщувати просапні на схилах понад 3°.

Ґрунтозахисна здатність післяжнивних решток залежить від їх кількості та положення. Для захисту ґрунтів від зливової ерозії необхідно 600—700 шт./м2 післяжнивних решток колосових культур довжиною 18 — 22 см. Найбільш ефективна стерня, розміщена у рядках впоперек схилу. Стерня заввишки 7—8 см знижує еродованість лише у 3 — 4 рази. При такій висоті зрізу на полі залишається тільки 200 —300 шт./м2 післяжнивних решток, що практично нижче кількості, необхідної для формування вітрозахисної поверхні (250 — 300 шт./м2). За осінньо-зимовий період стерня сильно мінералізується (30 — 50 % вихідної кількості). Збирання зернових колосових культур на низькому зрізі призводить до того, що в ерозійно небезпечний період на поверхні ґрунту міститься лише 100 — 150 шт./м2 післяжнивних решток.

Навесні на схилах можливий частковий або повний змив напіврозкладеної стерні талими і дощовими водами, що призводить до значного розвитку ерозійних процесів. Тому на стерньових фонах потрібні заходи, які запобігають розвитку стоку.

Відкриті парові та зяблеві фони після просапних культур не вдається захистити від ерозії без додаткових прийомів, а саме: сівба куліс, буферних смуг, а також смугове розміщення відкритих фонів між смугами багаторічних трав, озимих або стерні.

У районах, де поряд з вітровою проявляється ще й водна ерозія, ширину смуг визначають за нормативами для захисту ґрунтів від водної ерозії. Смуги розміщують упоперек стоку, тобто близько до горизонталей, водотоки залужують.

Для захисту ґрунтів від вітрової ерозії захисна зона дії буферних смуг і куліс на рівних ділянках без лісових смуг повинна становити десять висот бар'єра. На вітроударних схилах дальність захисної дії бар'єрів зменшується. Так, на схилах до 5° вона знижується на 20—30 %, а на крутіших — на 50—60%. Оптимальну орієнтацію бар'єрів визначають з врахуванням напрямку ерозійно небезпечних вітрів.

Велике значення має правильне розміщення та формування вітрозахисних бар'єрів, а також полів, зайнятих озимими культурами і багаторічними травами. Їх розміщують рівномірно по території землекористування, не зосереджуючи на одній ділянці.