Растениеводство и эрозия почвенного покрова
Почвенная эрозия и ее причины. Земледелец стремится к поддержанию агроэкосистемы в стабильном, высоко продуктивном состоянии в течение многих лет. Между тем нередко экологическая неграмотность человека, его непродуманные действия приводят к деградации отдельных агробиоценозов и агроландшафтов в целом. А поскольку агроландшафты стали доминирующим типом наземных экосистем, их деградация может иметь негативные последствия для биосферы в целом.
Среди причин деградации агроэкосистем видное место занимает разрушение почвенного покрова, или эрозия почвы. Если эрозия почвы протекает под действием воды, то она называется водной эрозией, а если под действием ветра, то ветровой эрозией.
Слово эрозия происходит от латинского слова erosio — разъедание, разрушение. Наиболее вредоносный вид водной эрозии — овражная эрозия (оврагообразование), а ветровой — пыльные, или черные, бури, способные всего лишь за несколько часов уничтожить посевы и снести верхний слой почвы, засыпать оросительные сети и водоемы.
Каковы же причины водной и ветровой эрозии? Среди факторов эрозии можно назвать климат, почвенный и растительный покров, рельеф местности, а также хозяйственную деятельность человека.
Из климатических факторов на развитие водной эрозии наиболее существенное влияние оказывают осадки и режим их выпадения, особенно ливневые дожди. Они наиболее опасны для вспаханной почвы в периоды отсутствия растительности на полях.
Один из важнейших факторов водной эрозии — рельеф местности. Установлено, что смыв почвы увеличивается пропорционально уклону. С увеличением уклона почвы от 2 до 4 градусов смыв почвы возрастает почти в 2 раза, а от 4 до 8 градусов — в 3-4 раза.
В возникновении эрозии исключительно велика роль растительности. Растительный покров может уменьшить или полностью предупредить развитие ветровой и водной эрозии. Ну, а поскольку в агроэкосистемах растительность формирует человек, то в первую очередь от него зависит эрозия почвенного покрова.
Водная эрозия преимущественно наблюдается в Центральном, Центрально-Черноземном, Поволжском, Северо-Кавказском и Западно-Сибирском регионах Российской Федерации. Ветровая эрозия — на Северном Кавказе и в ряде районов Сибири.
Эрозия почв, если ее вовремя не предотвратить, — большое экономическое и экологическое бедствие, которое грозит потерей ценных земель и деградацией агроландшафта. История знает немало примеров того, как человек в погоне за получением максимального урожая «сегодня» своими непродуманными действиями губил почву, которая кормила его и могла бы прокормить будущие поколения.
Крестьяне Месопотамии, Греции, Малой Азии и других мест, не зная законов природы, выкорчевывали леса, осушали болота, чтобы получить таким путем пахотную землю. Тем самым они положили начало нынешнему запустению этих стран, лишив их центров скопления и сохранения влаги.
Сухая, разрыхленная земля, лишенная естественной защиты из диких трав, кустарников и деревьев, рассыпается на отдельные, ничем не связанные легкоподвижные крошки. Почва теряет способность впитывать и пропускать воду. Все это порождает прогрессирующее иссушение почвы, делает ее нестойкой к ветрам и ливням.
«Дикие» степи и леса противостояли любой буре. Ho распаханные земли утратили эту способность. В результате пыльные бури стали уносить почву при скоростях ветра в 30-40 метров в секунду, а позднее и при менее сильных — в 10 и даже 7 м/сек. Пустыни, занимающие в настоящее время огромные площади в Средней Азии и Северной Африке, своим происхождением обязаны уничтожению человеком лесных массивов, когда-то существовавших в этих местах.
Испанские колонизаторы на Кубе выжигали леса на склонах гор и вызвали тем самым развитие водной эрозии. За одно поколение людей тропические ливни смыли незащищенный верхний слой почвы, оставив лишь обнаженные скалы.
В нашей стране интенсивная эрозия почв началась во второй половине 19 века и была сопряжена с распашкой целинных и залежных земель. Если в 1846 г. в Центрально-Черноземной зоне России под пашней находилось 41 % территории, под лесом — 20, а под целиной — 23 %, то к 1887 г. леса и целина занимали только 6-7 %. Неудивительно, что запасы гумуса лучших в мире русских черноземов за 70 лет после распашки уменьшились на 250 т/га!
Потери почвы от ветровой эрозии в отдельные годы достигают здесь 50-100 т/га, а потери самого плодородного гумусового слоя почвы во время пыльных бурь составляют от 1 до 10 см. Для сравнения отметим, что на создание только 1 см гумусового слоя природе требуется 100 лет и более.
По данным исследователей из США, в результате эрозии почва теряет в 20 раз больше элементов питания растений, чем их выносится с урожаем. А ученые нашей страны подсчитали, что в результате смыва с полей и пастбищ ежегодно теряется 5,4 млн. т азота, 1.8 млн. т фосфора, и 3,6 млн. т калия.
Однако ущерб, наносимый водной и ветровой эрозией, не ограничивается снижением почвенного плодородия. В результате поверхностного смыва почвы ухудшается микрорельеф, водный режим на пахотных землях, многие реки и озера заиливаются. Смыв с полей в водоемы азота и других питательных элементов может привести к бурному размножению в них водорослей и создать угрозу для других обитателей водных экосистем.
Между тем можно привести немало примеров, когда, опираясь на законы природы, человек предупреждает эрозию, охраняет и целенаправленно повышает плодородие почв, продуктивность и устойчивость агроэкосистем. А помогают ему в этом растения: оказалось, что наши зеленые друзья способны не только нас кормить, но и «заботиться» о здоровье почвы.
Почву защищают культурные растения. Как показали многочисленные наблюдения и эксперименты, растительный покров может уменьшить или полностью предупредить развитие водной и ветровой эрозии. Зависимость здесь прямая чем лучше развит растительный покров и выше покрытие им почвы, тем слабее эрозионные процессы.
Причем охрану почвы несут как надземные, та и подземные органы растений. Вегетативная масса, в основном листья, защищает почву от разрушительной силы дождевых капель. А корневые системы растений скрепляют почвенные частицы, препятствуя тем самым размыву и смыву почвы.
Возможность защиты растениями почвы от эрозии ученые выражают коэффициентом эрозионной опасности под различными культурами и под паром (т. е. полем, не занятым растениями). Эрозионная опасность тем выше, чем выше значение этого коэффициента (табл. 18).
Как мы видим, наилучшими защитными свойствами обладают многолетние травы. Развитая вегетативная масса и мощная корневая система этих растений надежно предохраняют почву от эрозии и обогащают ее органическими веществами. На втором месте по почвозащитным свойствам стоят озимые культуры, а на последнем — пропашные культуры и чистый пар.
Различная почвозащитная способность сельскохозяйственных культур обусловлена их биологическими и агротехническими свойствами, а также режимом выпадения осадков. Большую роль играет и продолжительность периода, в течение которого почва полностью покрыта растениями и практически не смывается (рис. 25).
Многолетние травы при хорошем травостое покрывают почву в течение всего года, но степень покрытия осенью, зимой и весной невысокая. Озимые зерновые покрывают почву в течение 9-11 месяцев (в зависимости от природной зоны), максимальная степень покрытия приходится на май-июль. Яровые зерновые культуры защищают почву лишь в течение 3 месяцев, а пропашные — 1-1,5 месяца.
Почвозащитная способность сельскохозяйственных культур зависит также от массы корней и их расположения в почве. Растения, обладающие мощной корневой системой (например, многолетние травы) задерживают сток воды и смыв почвы не только своей надземной частью, но и корневой системой.
Почвозащитную способность растений иллюстрируют следующие данные. На склоне 6-8° годовые потери почвы от водной эрозии в зависимости от растительного покрова составляют:
Вероятно, эти данные не нуждаются в дополнительных пояснениях и убедили читателя в способности культурных растений служить надежными защитниками почвы. Задача земледельца состоит в том, чтобы использовать эту способность растений наиболее эффективно. А помогают в этом особые севообороты, которые получили название почвозащитных.
Почвозащитные севообороты организуют в районах ветровых и водных эрозий. В таких севооборотах преобладают растения, у которых почвозащитная способность выражена наиболее сильно.