Содержание к диссертации
Введение
1 История и современное состояние вопроса исследования (аналитический обзор литературы) ...10
2 Природные условия района исследования 25
3 Объекты, методы и объем исследования 34
4 Сопротивление почв размыву и эрозионная устойчивость склоновых земель под культурной растительностью... 50
4.1 Соотношение величин сопротивления почв размыву под культурами и в условиях чистого пара как коэффициент почвоупрочняющей способности культур 50
4.2 Сопротивление размыву почв ненарушенной структуры под сельскохозяйственными культурами и их почвоупрочняющая способность 54
4.3 Показатель почвозащитной эффективности сельскохозяйственных культур 80
4.4 Влияние удобрений на сопротивление почв размыву 84
5 Сопротивление почв размыву и эрозионная устойчивость склонов под естественной травянистой растительностью 89
5.1 Соотношение значений сопротивления почв размыву в естественном состоянии и при нарушенной структуре без растительности 90
5.2 Коэффициент почвоупрочняющей способности и показатель почвозащитной эффективности естественной травянистой растительности 106
5.3 Сравнительная оценка сопротивления размыву почв под сельскохозяйственными культурами и естественной травянистой растительностью 109
5.4 Показатель почвозащитной эффективности для расчета эрозионной устойчивости склоновых земель в рамках ГИС 114
5.5 Сопротивление почв размыву и дефляции 116
5.6 Соотношение эрозионной устойчивости склонов в условиях агро- и естественных ландшафтов 120
5.7 Обоснование фитомелиоративных мероприятий при оптимизации эрозионной устойчивости склоновых земель 131
Выводы и рекомендации 137
Список литературы 141
Приложения 160
- История и современное состояние вопроса исследования (аналитический обзор литературы)
- Природные условия района исследования
- Соотношение величин сопротивления почв размыву под культурами и в условиях чистого пара как коэффициент почвоупрочняющей способности культур
Введение к работе
Актуальность темы. На протяжении XX в. роль эрозии как главного фактора деградации почвенного покрова и основной причины снижения естественного плодородия все более осознавалась обществом. И хотя мнение Ж. Дорста (1968) об эрозии как о самой большой угрозе человечеству представляется некоторым преувеличением, снос склоновыми потоками за агрикультурный период до половины и более мощности плодородного гумусового горизонта на 18,9 % пашни России свидетельствует о серьезности проблемы.
Кроме того, эрозия почв — один из наиболее мощных современных релье-фообразующих процессов, перемещающих огромные массы вещества в пределах хозяйственно освоенных земель, существенный источник загрязнения окружающей среды химическими компонентами почвы и привнесенными в нее загрязнителями, одна из первопричин заиления малых рек и деградации агро-ландшафтов.
Современная эрозия почв - географическое явление с двумя равнозначными составляющими: природной и антропогенной. Это обстоятельство, а также взаимосвязанность и взаимообусловленность влияния основных природных и антропогенных факторов вызывают необходимость комплексности и системности анализа, как самого явления, так и его пространственно-временных распределений.
Экологические последствия эрозии почв многообразны и многоуровенны. Они территориально не ограничиваются ареалами агроландшафтов, за пределами которых их влияние проявляется в комплексе с воздействием других при-родно-антропогенных процессов. Поверхностная склоновая эрозия в большинстве случаев - малозаметное явление, но в то же время одно из самых экологически значимых явлений, имеющих не только экономические, но и социальные, в том числе медицинские последствия. Широко известны примеры «самовытеснения» человека из обширных по площади регионов как следствие применения эрозионноопасных катастрофических для почвенного покрова технологий сельскохозяйственного землепользования. Сельскохозяйственные источники загрязнения вод, среди которых первенствует эрозия почв, обеспечивают поступление в водоемы до 80 % фосфора (Арманд, 1965; Гудзон, 1974). Экономический ущерб от эрозии почв в развитых странах составляет ежегодно десятки млрд. долларов (Литвин, 2002).
Решение экологических задач и задач масштабного проектирование проти-воэрозионных мероприятий невозможно без исследований географических закономерностей основных факторов и интенсивности проявления процессов.
Несмотря на известные достижения в изучении эрозии почв и разработки почвозащитных мероприятий, ряд важных вопросов данной проблемы как в России, так и за рубежом далек от необходимого решения.
Существенным недостатком большинства методических разработок является отсутствие дифференцированного подхода к выявлению количественного влияния отдельных факторов на эрозию почв при разработке противоэрозион-ных мероприятий. Одной из сложных задач в осуществлении противоэрозион-ной защиты земель является надежное эколого-экономическое обоснование проектов внутрихозяйственного землеустройства и отдельных почвозащитных мероприятий на расчетной основе. Возможность такого обоснования, например, на базе теории эрозионной устойчивости может быть максимально реализована при наличии массовых региональных количественных данных о сопротивлении почв размыву и другой исходной информации.
В прямой зависимости от эрозионной устойчивости склоновых земель находится устойчивость ландшафтов, представляющая одну из главных проблем географической науки (Бастраков, 1985,1994).
Таким образом, анализ, прогноз и регулирование устойчивости земель — важное направление в познании экзогенного рельефообразования и эволюции ландшафтов, в решении многих народно-хозяйственных задач. Цель работы: теоретическое обоснование и разработка практического применения фитомелиоративных мероприятий, направленных на повышение эрозионной устойчивости склоновых земель.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
- выявление основных показателей состава, свойств почв и растительности, определяющих величину сопротивления размыву;
- установление степени влияния сухой массы корней и проективного покрытия стеблей на сопротивление почв размыву под культурной и естественной травянистой растительностью;
- оценка роли фактора сопротивления размыву почв ненарушенной структуры в формировании значений эрозионной устойчивости пахотных земель;
- сравнительная оценка сопротивления почв размыву под сельскохозяйственными культурами и естественной травянистой растительностью;
- оценка влияния минеральных и органических удобрений на сопротивление почв размыву;
- анализ эрозионной устойчивости склонов в условиях агро- и естественных ландшафтов.
Объекты исследования: сельскохозяйственные культуры и естественная травянистая растительность на серых лесных и дерново-подзолистых почвах.
Исследования проводились с 2001 по 2005 годы. Методы исследования:
- полевое описание флористического состава луговых фитоценозов и сельскохозяйственной культурной растительности (по А.Д. Булохову);
- определение величины биомассы травянистой растительности и ее структуры (по В.В. Добровольскому);
- полевое изучение экспериментальных объектов, их эрозионной ситуации с отбором почвенных образцов; - лабораторный анализ почвенных образцов нарушенной и ненарушенной структур на сопротивление размыву методом компактной струи (по Г.В. Баст-ракову);
- лабораторный гранулометрический анализ почвенных образцов и определение содержания гумуса (по И.В. Тюрину);
- статистическая обработка (корреляционный, регрессионный, дисперсионный и факторный анализы) на компьютере с помощью прикладных программ - «Excel - 2003» и «Statistika».
Научная новизна:
- получена новая региональная количественная информация о сопротивлении почв размыву под культурной и естественной травянистой растительностью;
- установлена степень влияния сухой массы корней и проективного покрытия стеблей на сопротивление размыву почв ненарушенной структуры;
- установлены математические зависимости, характеризующие количественную связь сопротивления размыву под культурами с проективным покрытием и сухой массой корней;
- получены коэффициент почвоупрочняющей способности и показатель почвозащитной эффективности культурной и естественной травянистой растительности;
- проведен сравнительный анализ почвоупрочняющей, почвозащитной эффективности культурной и естественной травянистой растительности;
- оценено влияние минеральных и органических удобрений на сопротивление почв размыву.
Положения, выносимые на защиту:
1. Общими факторами, которые в наибольшей степени определяют величину сопротивления размыву почв ненарушенной структуры под сельскохозяйственными культурами и естественной травянистой растительностью, являются сухая масса корней и проективное покрытие стеблей. Их влияние проявляется в зависимости от биологических особенностей культур, предшественника, степени гумусиро ванн ости и механического состава почв.
2. По почвозащитной эффективности сельскохозяйственные культуры подразделяются на хорошо, слабо и очень слабо защищающие почву от эрозии.
3. Значительное влияние на сопротивление почв размыву, интенсивность эрозионных процессов оказывают удобрения. Между нормами удобрений (У) и сопротивлением размыву почв под сельскохозяйственными культурами (Rg) установлена положительная корреляционная связь (г = 0,54).
4. Оценка сельскохозяйственных культур и естественной травянистой растительности по влиянию на эрозионную устойчивость (Р ) склоновых земель подтверждает большее почвоулрочняющее (U) и почвозащитное (К) свойство последней, увеличивающей показатель Рх в 50 - 60 раз. Культурная растительность, характеризующаяся более низкими значениями RK, U и К, соответственно увеличивает эрозионную устойчивость склоновых земель только в 2 (пропашные) - 5 (озимые) и только многолетние травы в 10 - 20 раз.
5. При увеличении сопротивления почв размыву увеличивается показатель сопротивления почв дефляции. Культуры, имеющие высокий показатель почвозащитной противоэрозионной способности, обладают высокой противо-дефляционной способностью, так как противоэрозионная способность культур, на основе полученных нами данных, зависит от тех же показателей, что и про-тиводефляционная способность растительности.
Практическая значимость работы.
Проведенные исследования позволили количественно оценить степень влияния культурной и естественной травянистой растительности на сопротивление почв размыву и эрозионную устойчивость склоновых земель.
Результаты работы могут быть использованы при оценке и прогнозе эрозионной устойчивости склоновых земель; при проектировании фитомелиора-тивных противоэрозионных мероприятий на серых лесных и дерново-подзолистых почвах. Достоверность и обоснованность выводов и рекомендаций основывается на 4-х летних исследованиях эрозионной устойчивости склоновых земель под культурной и естественной травянистой растительностью, а также применением адекватных методов исследований, обширным фактическим материалом, использованием современных методов анализа материалов.
Апробация и публикации результатов исследования.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научно-практических конференциях: «Использование достижений современной биологической науки при разработке технологий в агрономии, зоотехнии и ветеринарии» (Брянск, 2002); «Теоретические и прикладные вопросы изучения и использования почвенно-земельных ресурсов» (Минск, 2003); «Регіон - 2003: стратегія оптимального розвитку» (Харьков, 2003); «Отечественные путешественники: прошлое и настоящее» (Орел, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы природопользования и экологии Брянской области» (Брянск, 2002); Девятнадцатое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Белгород, 2004).
Основное содержание диссертации отражено в 8 опубликованных работах. Личный вклад автора. Исследования выполнены при личном участии автора на всех этапах исследований: сборе и анализе материалов, обосновании выводов, подготовке текста диссертации, а также научных публикаций и докладов, в том числе в соавторстве.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа изложена на 230 страницах, включает пять глав (11 рисунков, 28 таблиц), выводы и предложения, список литературы (215 наименований, в том числе 13 на иностранных языках), 11 приложений.
История и современное состояние вопроса исследования (аналитический обзор литературы)
Эрозия почв является наиболее распространенным и опасным видом их деградации. Она вызывает губительные для человека и окружающей среды последствия, так как угрожает самому существованию почвы как основному средству сельскохозяйственного производства и незаменимому компоненту биосферы (Добровольский, 1972).
Представляя важнейший современный экзогенный геоморфологический процесс, эрозия почв тесно взаимосвязана со всеми компонентами природных и антропогенных факторов. Под ее влиянием происходят существенные изменения в природной среде. В результате смыва почвы ухудшаются питательные, водно-физические и другие эдафические условия развития растительности, что резко снижает ее продуктивность (Косов, 1984; Соболев, 1961).
Трактовка эрозии почв как одного из современных геоморфологических процессов, исследование которых требует характерного для географической науки системного подхода, обеспечивает наиболее успешное выявление механизма и закономерностей смыва, рассматриваемых в тесной взаимосвязи со всем природно-антропогенным фоном (Маккавеев, 1984).
Главное для ландшафта в специфике эрозии почв и свойствах почвы заключается в следующем:
- антропогенная эрозия почв наиболее мощный и распространенный по площади фактор перераспределения вещества на земной поверхности, и основной поставщик наносов и химических элементов в реки и водоемы (Литвин, 1997);
- эрозия почв относится к агентам ближнего переноса. Ее действие распространяется только на склоны, а дальнейшее перемещение наносов производится потоками высших звеньев флювиальной сети с другой пространственной структурой стоко- и наносообразующих площадей и во многом отличающимися механизмами транспорта и аккумуляции. В связи с этим интенсивность склоновой денудации лишь по общему уровню коррелирует с интенсивностью деігудации в бассейнах верхних звеньев эрозионной сети и тем более рек (Маккавеев, 1981);
- в пределах склонов часто вмещается весь цикл образования, транспорта и аккумуляции склоновых наносов, т. е. смыв почвы сопровождается их частичным или полным переотложением на самих склонах, аккумуляцией наносов в пограничных склонам «ловушках» (в зоне тыловых швов поймы, террас, днищах балок и суходолов), площадь которых гораздо меньше площади эродируемых ареалов. Это свойство эрозии важно учитывать при прогнозах перераспределения опасных химических или радиоактивных загрязнителей, высокие концентрации или большие количества которых уже сами по себе опасны для человека. Оно также служит основной причиной образования так называемых химических и радиационных «бомб», т.е. локальных скоплений веществ, которые при изменении геохимической обстановки могут проявится как загрязнители или могут подвергнутся разовому выбросу в водоемы (Литвин, 2002).
Обладая целым рядом «положительных» экологических функций (Добровольский, 1986), почва при ее эрозионном перемещении в ландшафте может сама рассматриваться как фактор, снижающий качества водных ресурсов (аномальные мутности вод) или фактор неблагоприятной эволюции (деградации) ландшафта (заиление источников, русел рек, опустынивание).
Почвы отличаются экологической полифункциональностью и многообразием взаимодействий с различными природными компонентами (Добровольский, Никитин, 1986). Решающее значение в осуществлении экологических функций почвы имеют свойства верхних почвенных горизонтов. Следовательно, сопротивление почв размыву, эрозионная устойчивость склоновых земель и интенсивность самой эрозии являются основными индикаторами экологической опасности эрозии.
Современные процессы смыва и размыва почв снижают качество почвенных ресурсов не только вследствие деградации почвенного покрова (прирост доли эродированных земель), но и за счет выноса огромной массы питательных веществ и удобрений, гибели посевов, заноса пойменных земель малоплодородным субстратом. Экологическая опасность современной эрозии для почв как ресурса плодородия заключается, прежде всего, в обеспечении прироста площадей смытых почв и выносе с пахотных склонов питательных веществ. Эрозионная функция почвы заключается во влиянии свойств почвы на впитывание воды, скорости стекания и, главное, на сопротивление разрушению стекающей водой. Большая часть эрозионного эффекта изменений эрозионно-значимых почвенных свойств определяется степенью и характером антропогенного преобразования почвенно-растительного покрова (Каштанов, Шишов, 1999).
Формирование эрозиоведческих исследований в России началось в 18 в. и имело, в основном, отрывочный характер. В последующий период (вторая половина 19 в.) вопросам изучения эрозии почв и мер борьбы с ней уделяют большое внимание Л.И. Воейков (1884), П.А. Костычев (1886, 1893), В.В, Докучаев (1892), А.А. Измаильский (1893), Н.М Сибирцев (1893) и другие. Дальнейшее развитие исследований эрозионных и гидрологических процессов на склонах было сделано в 20 веке такими учеными как Я.В. Корнев (1937), А.М. Панков (1937), А.С. Козменко (1938, 1956), С.С. Соболев (1948, 1950, 1961), Н.И. Сус (1949), СИ. Сильверстов (1949, 1955), Н.И. Маккавеев (1955) и другими. В этот период, особенно после Великой Отечественной войны, формируется сеть опытных станций, открываются научно-исследовательские институты или отделы, где проводятся систематические полевые и лабораторные исследования в указанном направлении. Все это дало возможность выделения данной проблемы в самостоятельной направление. Значительный вклад в проблему защиты почв от эрозии и становления эрозиоведения как научного напавления принадлежит Ц.Е. Мирцхулаве (1967, 1970, 1988), Г.П. Сурмачу (1971, 1976, 1992), All. Каштанову (1974), Г.И. Швсбсу (1974, 1981), MIL Заславскому (1979,1983,1987), М.С. Кузнецову (1981), А.Г. Рожкову (1981), ГЛ. Ларионову (1993), Г.В. Бастракову (1993) и ряду других ученых России и стран бывшего СССР. С долговременным воздействием эрозии на почвы связано, как правило, падение водопроницаемости и сопротивления размыву.
Сопротивление размыву - это способность почв, горных пород и искусственных материалов оказывать сопротивление силовому воздействию движущейся воды (Бастраков,1994). Оно представляет собой отношение мощности размывающей почву струи воды к скорости размыва и измеряется в ньютонах (Н), является важнейшим свойством почв, которое в большой степени определяет интенсивность и характер проявления эрозии, эрозионную устойчивость склонов и динамику склоновых эрозионно-аккумулятивных форм рельефа.
В практике эрозионных исследований известно множество приемов и показателей для оценки способности почв и горных пород противостоять разрушающему действию воды. С различной степенью подробности эти подходы рассмотрены в работах БТусака (1950), ДГ.Виленского (1938), Н.И.Маккавеева (1984), С.Д.Воронкевича (1961), Ц.Е.Мирцхулавы (1970), МСКузнецова (1973), Г.И. Швебса (1974), М.Н. Заславского (1984), в «Методическом пособии по инженерно-геологическому изучению горных пород» (1970) и в других источниках.
Природные условия района исследования
Почвенно-климатические условия Брянской области благоприятны для развития эрозионных процессов. Эрозией затронуто почти 750 тыс. га пашни.
По оценкам М.Е. Васильева (1993, 2002), сток с пашни Брянщины составляет 1,27 млрд. т/год, смыв - 32 - 38 млн. т, потери гумуса - 238 - 246 тыс. т, фосфора и калия - по 5 - 6 тыс. т/год. На средне- и сильносмытых полях урожайность зерновых снижается на 3 - 7 ц/га, картофеля, овощей, кормов - на 19 -27 %. Общий экономический ущерб от эрозии - до 40 млрд. рублей ежегодно.
Влияние эрозии в Брянской области на пахотные земли и кормовые угодья не ограничивается смывом верхнего плодородного слоя почвы. Продуктами смыва заносятся угодья, расположенные у подножья склонов, в поймах рек. Большой ущерб наносит эрозия почвы водному хозяйству области, так как продуктами смыва заиливаются реки, пруды и искусственные водоемы (Ге-нер.схема..., 1974).
Рекогносцировочная оценка средней эрозионной устойчивости земель по административным районам области показывает, что лишь в двух районах из 27 отсутствует необходимость систематического и широкого внедрения противо-эрозионного землеустройства.
Брянская область расположена на юго-западе Нечерноземья России в центральной таежно-лесной почвенно-биоклиматической области, входящей в состав бореального (умеренно-холодного) почвенно-климатического пояса. На ее территории площадью 34,9 тыс. км стыкуются две почвенные зоны (Южная подзона дерново-подзолистых почв, Лиственно-лесная зона серых лесных почв) в их составе - четыре почвенные провинции (Белорусская провинция дерново-подзолистых слабогумусированных почв и низинных болот, Среднерусская провинция дерново-подзолистых среднегумусированных почв, Украинская и Среднерусская провинция серых лесных почв) (Почвенно-геологические условия..., 1984).
Поверхность территории области представляет собой слабоволнистую равнину с общим пологим склоном с северо-запада на юго-запад, расположенную по западной окраине Среднерусской возвышенности и переходящую на западе в восточную окраину Днепровской депрессии (Просянников, Прищеп, Воробьев, 1989). При общем равнинном характере поверхности Брянской области отдельные ее части все же различаются между собой по рельефу. Восточная часть (западные склоны Среднерусской возвышенности) наиболее возвышенна (250 - 274 м). Овраги и многочисленные реки расчленяют возвышенности своими долинами. Правобережье Десны (средняя часть области) - равнина с высотами 225 м на востоке и до 180 м на западе. К западу и северо-западу средняя часть области представляет собой слабоволнистую или почти горизонтальную равнину. Абсолютные высоты в западной части области понижаются с 274 м на востоке до 150 м на западе.
Брянская область расположена на северо-западной окраине Воронежского кристаллического массива докембринекого времени, возраст которого более 70 млн. лет. Породы докембрия представлены в основном гранитами, гнейсо-гранитами, слюдистыми сланцами. На них располагается платформенный чехол осадочных горных пород. Верхняя его часть, лежащая непосредственно под почвой и являющаяся ее материнской породой, состоит из отложений четвертичного периода кайнозойской эры.
На правобережье Ипути, Беседи и Снов, а также в Мглинском районе широкое распространение получили маломощные покровные суглинки, подстилаемые мореной и водноледниковыми отложениями.
Вдоль правого берега Судости и верхней Десны морена перекрыта лессовидными и реже покровными суглинками. Мощность их в отдельных местах достигает 10 - 15 м. Правобережье Десны, а также возвышенные плато юго-востока области сложены с поверхности мощными лессовидными суглинками, залегающими на коренных породах верхнего мела. Низкие левобережные террасы рек сложены древнеаллювиальными песками. В бассейне Десны ближе к водоразделам они сменяются водноледниковыми песками и супесями, а также покровными суглинками (Миллер, 1965).
Густота речной сети составляет 25,4 км на 100 км2, в настоящее время коэффициент полного горизонтального расчленения в пределах области варьирует от 0,3 км/км до 3,5 км/км2. Средневзвешенная длина линий стока изменяется от 3840 до 140 м (Зюзько, Карату ша, 1990).
Климат области умеренно-континентальный с теплым летом и умеренно-холодной зимой. Среднегодовая температура воздуха составляет 4,7 - 5,9 тепла. Температура января составляет от — 7,2 до — 9,0 , июля - +18,0 — +19,0. Общая продолжительность теплого периода составляет 220 - 230 дней. Период со среднесуточными температурами воздуха выше 10 начинается в конце апреля - начале мая и заканчивается в начале октября, продолжительность его составляет 140 - 150 дней. Сумма активных температур (выше +10) возрастает с севера на юг с 2150 до 2450 (Ахромеев, 2000).
Среднемноголетнее количество осадков, выпадающих на территории области, за год составляет 560 - 600 мм. В среднем за год бывает около 170 дней с осадками. Наименьшее количество осадков выпадает в зимние месяцы, наи- большее - в июле (140 - 190 мм за холодный период и 390 - 450 мм за теплый) (Агроклиматический справочник.., 1960).
Гидротермический коэффициент, характеризующий осадки и температурный режим периода активной вегетации, в среднем составляет 1,8. Коэффициент увлажнения варьирует в пределах от 0,9 - 1,3 (Просянников, Прищеп, Воробьев, 1989).
Промерзание верхних слоев почвы начинается с наступлением отрицательных температур. В среднем по области суглинистые почвы промерзают на 60 - 90 см, а супесчаные на 60 - 80 см.
Снеготаяние начинается, по средним многолетним данным, в начале марта. Средняя продолжительность таяния снега 18-22 дня. Это время наиболее интенсивной водной эрозии почв.
На территории области в течение большей части года преобладают ветры западных направлений. Средние месячные скорости движения воздуха изменяются в пределах 2,5 - 5,0 м/сек, на открытых равнинных местах они увеличиваются. Летом скорость ветра составляет 2,5 - 3,5 м/сек, а в остальные времена года - 4,0 - 5,0 м/сек. В году бывает до 18 дней с сильным ветром (15 м/сек и более), который может вызывать дефляцию почв (Природное районирование.., 1975).
Почвенный покров области разнообразен и имеет все переходы от сильноподзолистых песчаных почв до оподзоленных черноземов. В западной части области почвенный покров представлен, главным образом, песчаными, дерново-, слабо- и среднеподзолистыми почвами. В северной и северо-восточной частях наряду с подзолистыми распространены серые лесные, в южной и юго-восточной частях области темно-серые почвы переходят в выщелоченные и оподзоленные черноземы (Воробьев, 1993).
Соотношение величин сопротивления почв размыву под культурами и в условиях чистого пара как коэффициент почвоупрочняющей способности культур
Методические трудности количественной оценки почвозащитной эффективности растительности обусловлены комплексностью и неоднозначностью влияния растительности на формирование стока воды и наносов, а с другой стороны, трудностями дифференцированного анализа влияния отдельных свойств целостного по своей природе объекта (Литвин, 2002).
Зависимость противоэрозионной почвозащитной способности растительности от состояния других природно-антропогенных факторов эрозии при отсутствии детерминированных количественных моделей, описывающих эти связи, заставляет использовать эмпирические оценки, полученные методом «черного ящика», которые имеют региональный характер и неопределенную степень достоверности. Все эти обстоятельства требуют проведения огромного числа опытов.
Так при составлении карт эрозионноопасных земель для оценки почвозащитной способности агроценозов при ливневом стоке использовались методические принципы модели USLE (Wischmeier, Smith, 1965, 1978), адаптированные к агроландшафтным условиям и системам земледелия Северной Евразии привлечением отечественных данных (Жаркова, 1987, Ларионов, 1993).
В рамках эмпирических моделей эрозии для оценки факторов растительность - агротехника, чаще всего применяется принцип сравнения параметров стока наносов при испытуемом состоянии растительности со смывом при содержании склона под паром или пропашными культурами (Ларионов, 1993).
Многолетние экспериментальные измерения почвозащитной способности естественной растительности на территории России единичны (Баженов и др., 1997) и поэтому для количественной оценки используют в основном дождевание, методы «шпилек» и водороин. Опытами с дождеванием установлено, что в самых разнообразных ландшафтных условиях процессы ускоренной эрозии на пастбищах начинаются при снижении проективного покрытия до 60 % (Петров, 1977; Реймхе, 1986; Ларионов, 1993). Главенствующая роль проективного покрытия ярко выразилась в опытах В.Н.Петрова (1977), Заславского , Жарковой, (1986) и др.
Почвозащитная эффективность растительности, интенсивность эрозионных процессов, эрозионная устойчивость земель в значительной степени определяются почвоупрочняющей способностью растительности.
Коэффициент почвоупрочняющей способности (0) представляет собой соотношение сопротивления почвы размыву под культурой (RK ) к сопротивлению размыву почвы нарушенной структуры (R« ) (в условиях чистого пара).
Количественная оценка почвоупрочняющей способности сельскохозяйственных культур позволяет составить структуру посевных площадей таким образом, чтобы максимально использовать растительный покров для защиты почв от эрозии.
Сильный смыв на пахотных землях обусловлен в основном плохими поч воупрочняющими свойствами полевых культур по сравнению с естественными сообществами. Количественная оценка довольно затруднена в связи с наличием большого количества факторов, обуславливающих эти свойства (биологические особенности, агротехника возделывания, последействие корневых и пожнивных остатков, влияние удобрений и т.д.). Кроме того, почвоупрочняющая, почвозащитная способность полевых культур сильно изменяется в течение вегетационного периода: в периоды всходов она минимальна, а период цветения и созревания культуры имеют наилучшие почвозащитные свойства (Долганова, Артю хов, 2002; Козменко, 1963).
Следует также отметить, что смыв почвы под одной и той же культурой при прочих равных условиях в различных районах страны неодинаков и зависит от внутригодового распределения осадков: если максимум осадков выпадает в период всходов, то в этом районе почвозащитная способность данной культуры низкая, если же максимум осадков приходится на период созревания, то почвозащитная способность культуры будет относительно хорошей (Швебс, 1974; Wischmeier, 1978).
Оценивая почвоупрочняющую способность различных культур по динамике проективного покрытия, мы, вместе с тем, принимаем во внимание, что эта способность может проявляться только при выпадении осадков, вызывающих сток и эрозию.
Показатель почвоупрочняющей способности растительности определяет эрозионную устойчивость склоновых земель и интенсивность смыва почвы.
Повышение эрозионной устойчивости склонов может осуществляться двумя путями: путем снижения эродирующей силы склоновых потоков и путем повышения сопротивления размыву (Бастраков, 1985,1993).
Снижение эродирующей силы склоновых потоков возможно за счет уменьшения слоя активного стока, например, увеличением водопроницаемости и влагоемкости почв, повышением аккумулирующей способности и шероховатости поверхности, регулированием стока. Все эти мероприятия могут быть осуществлены путем внедрения известных противоэрозионных приемов обработки почвы, стокоперехватывающих систем, лесолугомелиорации. Мероприятия данного типа способствуют увеличению влажности почвы.
Сопротивление почвы размыву может быть повышено за счет специальных способов обработки, включения эффективных в противоэрозионном отношении сельскохозяйственных культур, внесения в почву специальных препаратов, мульчирования и др.