Основні теоретичні положення та проблеми формування системи захисту земель від деградаційних процесів у сучасних агроландшафтах

Таким чином, українське Полісся в цілому характеризується слабкою ерозійною небезпекою або її відсутністю. Винятком є території з виразним рельєфом, де грунти утворилися на лесах. Всього в Поліссі визначено 6 грунтово-ерозійних районів у відповідності з агрогрунтовим районуванням.

Грунтово-кліматична зона Лісостепу також розподіляється на три агрогрунтові провінції. Західний Лісостеп характеризується дуже сильною і сильною ерозійною небезпекою. Правобережний Лісостеп характеризується дуже сильною ерозійною небезпекою. Лівобережний Лісостеп - помітною ерозійною небезпекою. Винятком є деякі території Лівобережного Лісостепу, де має місце дуже сильна ерозійна небезпека (50<ІЗГ<100) - 12 ЛЛ.

Грунтово-кліматична зона Степу розподіляється на три підзони: Північну, Південну і Суху. Північний Степ, в свою чергу, розподіляється на п`ять агрогрунтових провінції: правобережну, лівобережну, південно-західну, задонецьку і донецьку. Південно-західна провінція характеризується сильною ерозійною небезпекою. Правобережний північний Степ в цілому має помітну небезпеку. Лівобережний Степ має слабку ерозійну небезпеку. Задонецька агрогрунтова провінція має сильну ерозійну небезпеку, частина її - помітну ерозійну небезпеку. Донецька агрогрунтова провінція характеризується слабкою ерозійною небезпекою, деяка частина провінції – помірною. Південний Степ має в цілому помітну ерозійну небезпеку. Сухий Степ характеризується слабкою ерозійною небезпекою або її відсутністю.

Таким чином, територія України (без урахування гірських частин) за ступенем ерозійної небезпеки розподіляється на 25 грунтово-ерозійних регіонів. 

Цілком природно, що концептуальні моделі агроландшафтів повинні відповідати ступеню ерозійної небезпеки.

Блоки концептуальних моделей агроландшафту, які відповідають за захист грунтового покриву від процесів водної ерозії мають такий вигляд:

І. В грунтово-ерозійних районах, де відсутня небезпека проявлення водної ерозії (ІЗГ>300), конструкція агроландшафту може не мати протиерозійної спрямованості. Тому, у Західному Поліссі і Сухому Степу планувати заходи захисту грунтів від водно-ерозійних процесів немає необхідності.

ІІ. При другому (слабкому) ступені (200<ІЗГ<300) ерозійної небезпеки з`являється імовірність еродування грунтів. До цього блоку відносяться грунтово-ерозійні райони з високою фактичною еродованістю сільськогосподарських угідь.

Водно-ерозійний блок агроландшафтів для другого ступеня небезпеки має такі характеристики:

1. Розораність загальної території не перебільшує 45%;

2. Основні обробітки виконуються за контуром.

3. Напрямок посівів культур - за контуром.

4. Довжина лінії стоку не більше 600 метрів.

5. Вирощування просапних культур після культур суцільного посіву виконується за безполицевими технологіями обробітку грунту.

6. В екстремальних випадках можливе проектування найпростіших земляних гідротехнічних споруд (ГТС).

Тобто, в основу покладений спрощений варіант застосування протиерозійних агротехнічних заходів. Назва цього блоку “Агротехніка”.

ІІІ. Третій ступінь (помітної) небезпеки (100<ІЗГ<200) водно-ерозійних процесів характеризується такими особливостями:

1. Розораність загальної території не перевищує 40% (співвідношення ріллі до природних угідь не перевищує одиниці).

2. Технологічний блок агроландшафтів проектується на кількісній розрахунковій основі переважно інженерними методами. Для цього будь-яка технологічна операція повинна мати кількісну характеристику її протиерозійної ефективності. Крім того, обов`язкова процедура грунтово-екологічної експертизи цих операцій.

3. Співвідношення і розміщення сівозмін, розміри робочих ділянок, максимально допустима довжина лінії стоку визначаються тільки інженерними методами на підставі математичних моделей ерозії.

4. В окремих випадках проектується ГТС.

5. Створюється дієва система полезахисних дерево-чагарникових смуг (розташуванні одна від одної на відстані не більше 10-15 височин), яка окрім істотного покращання мікроклімату приземного шару повітря і діяльності поверхні грунту виконує роль постійних напрямних виконання технологічних операцій при вирощуванні культур тільки поперек схилу.

Таким чином, передбачається використання усіх можливостей технологічного блоку, який підсилюється системою полезахисних смуг. Назва даного водно-ерозійному блоку агроландшафту “Інженерна агротехніка”.

За своєю суттю він наближається до моделей контурно-меліоративного землеробства (Тараріко О.Г. та інш., 1990). Цей блок агроландашфту повинен відповідати першому ступеню надійності протиерозійного захисту: розрахунки робляться на середньорічний змив з 1 га сівозмінної площі (Булигін С.Ю. та ін., 1990).

IV. Для четвертого ступеня (сильної) небезпеки водно-ерозійного процесу:

1. Розораність загальної території не перевищує 40%. Співвідношення ріллі і природних угідь не перебільшує одиниці. Малорозвинені грунти, водоохоронні зони виводяться з ріллі без винятку. Ці площі підлягають суцільному облісненню.

2. Технологічний блок створюється аналогічно блоку “Інженерна агротехніка”. Його протиерозійний ефект враховується (принциповий момент).

3. Проектується система заходів постійної дії (ЗПД). Розрахунки виконуються на змив 10-ої забезпеченості з гектара сівозмінної площі (друга ступінь надійності) на основі математичної моделі ерозії. При опрацюванні проекту системи ЗПД враховується грунтоохоронна дія технологічного блоку.

4. Створюється дійсна система полезахисних смуг, яка поєднується з іншими елементами системи ЗПД і інфраструктура для безпечного відводу поверхневого стоку в екстремальні періоди водовіддачі.

Розробка проекту агроландшафтного упорядкування конкретної території на підставі цього блоку концептуальної моделі агроландшафту являє собою вже повністю інженерний процес, який може кваліфіковано виконуватись лише спеціальними установами. Назва цього блоку “Зелений вал”.

V. Для п`ятого ступеня небезпеки водно-ерозійних процесів (ерозія дуже сильна - катастрофічна)  враховуються такі особливості (при цьому беруться до уваги і характеристики блоку IV):

1. Система ЗПД розробляється без урахування протиерозійної ефективності технологічного блоку, який не має регулярної інженерної надійності. Вона повинна забезпечувати захист грунтового покриву від ерозії без застосування протиерозійної агротехніки і при відсутності рослинного покриву чи рослинних решток. У випадку неможливості надійного захисту грунту, що обробляється, земельна ділянка виводиться з обробітку під залуження чи суцільне обліснення.

2. Технологічний блок проектується, наперед усе, для реалізації усіх переваг агроландшафтної меліорації приземного шару повітря і діяльної поверхні грунту (покращання забезпеченості вологою, підвищення концентрації вуглекислого газу (СО2), зменшення втрат продукції від шкідників і хвороб і т. і.). Його протиерозійна характеристика не є домінантною, а тільки бажаною, навіть якщо вона досить істотна.

Даний блок концептуальної моделі агроландшафту має назву “Інженерна будова”. Вона повинна відповідати найбільшому ступеню надійності протиерозійного захисту (розрахунки проводяться на імовірний змив 10%-ої забезпеченості в полі чорного пару без протиерозійної агротехніки).

Таким чином, для кожного із п`яти ступенів водно-ерозійної небезпеки визначені відповідні блоки концептуальних моделей агроландшафту [4].

Для оцінки водно-ерозійних процесів на території ТОВ «Земля»необхідно розрахувати середньорічні потенційні втрати грунту від водної ерозії.

Середньорічні потенційні втрати грунту в т/га обчислюються за формулою Г.І.Швебса :

W= Кгм*10-3*f(Ln*Ір)*jr*к*Е*Z                       (3.1)

де, W - прогнозований змив грунту, т/га

Кгм - коефіцієнт гідрометеорологічного показника зливового стоку

Ln - довжина схилу

Ір - значення ухилу в проміле

jr - середнє значення відносної змитості грунту

к - коефіцієнт, який враховує ступінь змитості грунтів

Е – вплив агрофона або рослинності на змив грунту

Z - поправочний коефіцієнт, який враховує змив грунту від стоку талих вод.

Для отримання більш точних результатів ділимо територію господарства на 3 масиви.

Враховуючи це, необхідно визначити 3 показники середньорічних потенційних втрат грунту W1,W2,W3.

W1= Кгм*10-3*f(Ln*Ір)*jr*к*Е*Z    

1 масив

33-г - сірі опідзолені глеюваті легкосуглинкові

Кгм= 7,5*0,25

Ln=16500,5

Ір=17 1,4

Jr=3,8

К= 1

Е=1

Z=1,2

W1=7,5*0,25*10-3*16500,5*17 1,4*3,8*1*1*1,2 = 18,33 т/га

         W2=Кгм*10-3*f(Ln*Ір)*jr*к*Е*Z

          2 масив

              29-в – сірі опідзолені супіщані

          W2=7,5*0,25*10-3*15000,5*17 1,4*3,8*1*1*1,2=17,48 т/га

          W3=Кгм*10-3*f(Ln*Ір)*jr*к*Е*Z  

          3 масив

              179-в - дернові глейові осушені супіщані

           W3=7,5*0,25*10-3*8500,5*17 1,4*3,8*1*1*1,2= 13,16 т/га                

              Визначаємо норматив ерозії для кожного масиву. Норматив ерозії визначається за формулою (3.2):    

Р= 0,1%*Н, т/га  (3.2),

де Р – норматив ерозії, т/га

Н – потужність верхнього гумусового горизонту

Р1= 0,1%*Н, т/га

33-г - сірі опідзолені глеюваті легкосуглинкові

Н = 22 см = 220 мм

0,1% - 0,22мм

1мм -10 т/га

Р1 = 0,1*22 = 2,2 т/га

Середньорічні потенційний змив грунту перевищує норматив ерозії (W1>Р1), тому ерозія на 1 масиві присутня.

Р2= 0,1%*Н, т/га

29-в – сірі опідзолені супіщані

Н = 22 см = 220 мм

0,1% - 0,22мм

1мм -10 т/га

Р2 = 0,1*22= 2,2 т/га

Середньорічні потенційний змив грунту перевищує норматив ерозії (W2>Р2), тому ерозія на 2 масиві присутня.

Р3= 0,1%*Н, т/га

179-в - дернові глейові осушені супіщані

Н = 15 см = 150 мм

0,1% - 0,15 мм

1мм -10 т/га

Р3 = 0,1*15 = 1,5 т/га

Середньорічні потенційний змив грунту перевищує норматив ерозії (W3>Р3), тому ерозія на 3 масиві присутня.

Середньорічні потенційний змив грунту на кожному масиві перевищує норматив ерозії, тому ерозія на даній території  присутня.

Для того, щоб обрати концептуальну модель агроландшафту, необхідно визначити індекс збереження грунтів (ІЗГ) в роках для кожного масиву.

ІЗГ= Мн/ W  (3.3)

Мн = 10000м2*ЩГ*Н   (3.4),

де Мн – маса верхнього гумусового горизонту, т/га

ІЗГ1= Мн/ W

Мн1 = 10000м2*ЩГ1*Н

33-г - сірі опідзолені глеюваті легкосуглинкові

Мн1= 10000*1,3*0,22= 2860 т/га

ІЗГ1 = 2860/18,33=156 р.

              За розрахованим індексом збереження грунтів визначаємо концептуальну модель агроландшафту (додаток А) для 1 масиву. Це модель «Інженерна агротехніка» - ступінь небезпеки – помітна,  100<156<200. Розораність загальної території не перевищує 40%, співвідношення ріллі до природних угідь не перевищує одиниці. Технологічний блок проектується на кількісній розрахунковій основі, проводиться процедура грунтово-екологічної експертизи кожної технологічної операції. Створюється дієва система полезахисних смуг.

ІЗГ2= Мн/ W

Мн2 = 10000м2*ЩГ*Н,

29-в – сірі опідзолені супіщані

Мн2 = 10000*1,3*0,22=2860 т/га

ІЗГ2 = 2860 /17,48 = 164 р.

За розрахованим індексом збереження грунтів визначаємо концептуальну модель агроландшафту (додаток А) для 2 масиву. Це модель «Інженерна агротехніка» - ступінь небезпеки – помітна,  100<164<200. Розораність загальної території не перевищує 40%, співвідношення ріллі до природних угідь не перевищує одиниці. Технологічний блок проектується на кількісній розрахунковій основі, проводиться процедура грунтово-екологічної експертизи кожної технологічної операції. Створюється дієва система полезахисних смуг.

ІЗГ3= Мн/ W

Мн3 = 10000м2*ЩГ*Н,

179-в - дернові глейові осушені супіщані

              Мн3 = 10000*1,5*0,15 = 2250 т/га

              ІЗГ3 = 2250/13,16 = 171р.

За розрахованим індексом збереження грунтів визначаємо концептуальну модель агроландшафту (додаток А) для 2 масиву. Це модель «Інженерна агротехніка» - ступінь небезпеки – помітна,  100<171<200. Розораність загальної території не перевищує 40%, співвідношення ріллі до природних угідь не перевищує одиниці. Технологічний блок проектується на кількісній розрахунковій основі, проводиться процедура грунтово-екологічної експертизи кожної технологічної операції. Створюється дієва система полезахисних смуг.

3.2. Оцінка небезпеки дефляційних процесів і система заходів щодо їх профілактики.

На території України пилові бурі відмічались ще в середині дев’ятнадцятого століття, коли почали роз­орювати землі у степовій зоні. Розширення орних угідь призводило і до збільшення ерозійних про­цесів. Нині, коли площі оброблюваних земель досягли максимального рівня, вітрова ерозія грунтів локально проявляється практично щоро­ку. Пилові бурі бувають раз у 5—9 років. Причинами цього явища вважають не тільки вітер, а й підвищену розпорошеність грунту, зумовлену невідповідністю полицевого способу обробітку грунту новим умовам землеробства — його знач­ній інтенсифікації.