Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Овражно-балочные земли северной лесостепи и их рациональное использование

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Овражно-балочные земли северной лесостепи и их рациональное использование"

РГ6 од

На правах рукописи НИКОЛАЕВА Надежда Егоровна

ОВРАЖНО-БАЛОЧНЫЕ ЗЕМЛИ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ И ИХ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Курск -1998

Работа выполнена во ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии и на кафедре экологии и охраны природы Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И.ИВАНОВА в 1982-1997 гг.

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук

А.Г. РОЖКОВ

заслуженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАЕН А.И. СТИФЕЕВ

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор O.E. ПРИВАЛО

доктор сельскохозяйственных наук А.И. КРУПЧАТНИКОВ

Ведущая организация: Белгородская государственная сельскохозяйственная академия

Защита диссертации состоится "J^" ¿¿¿¿^ 998 г.

часов на заседании диссертационного совета Д. 120.25.01. в Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. ИВАНОВА, по адресу: 305021, г. Курск, ул. К. Маркса, 70.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. ИВАНОВА.

ol $

Автореферат разослан"_" ^ ^ ^ 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных

наук, доцент --* В.А. КЛЕЙМЕНОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В районах, интенсивного земледелия с сильно пересеченным рельефом местности значительные площади занимают земли гидрографического фонда (овражно-балочные земли). В зависимости от густоты древней гидрографической сети и степени пощаженное™ оврагами на их долю приходится от 10 до 25 процентов общей водосборной площади. Овражно-балочные земли характеризуются большим разнообразием экологических условий, что связано с наличием склонов разной крутизны и экспозиции, пестротой почвенного и растительного покрова и подстилающих пород, различием в увлажненности почв по дну и склонам балок и другими природными особенностями.

В доагрикультурный период, как отмечал В.В. Докучаев (1951), по речным долинам рек Ворсклы, Сумы и Пела ... "дремучие леса процветали искони веков... лесные языки распространялись также по оврагам и балкам". В современный период абсолютное большинство балочных земель используется в качестве пастбищ. Вследствие бессистемного выпаса животных урожайность естественных пастбищ Черноземья не превышает 40 ц/га зеленой массы (Г.Н.Черкасов, 1996). Сильно изреженный травостой и чрезмерное уплотнение почвы на крутых склонах балок привели к интенсификации эрозионных процессов. По данным генехемы защиты почв от эрозии Курской области (1983) почти 80% площади пастбищ занимают смытые почвы, в том числе 39% смыты в сильной и средней степени. На склонах балок занятых сенокосом, смытых почв значительно меньше, а на склонах с естественным лесом они практически отсутствуют полностью.

В балки й овраги поступают талые и ливневые воды со всей водосборной площади, которые транспортируют в реки и пруды большое количество почвог-рунта, удобрений и пестгащцов, смываемых с пашни. Лесные и кормовые угодья на овражно-балочных землях выполняют важные хозяйственные, природоохранные и санитарно-гигиенические функции. Для более полного выполнения указанных функций необходимо обосновать оптимальные соотношения площади, отводимой под основные угодья (лес, сенокос, пастбище) и их пространственное размещение в пределах конкретной овражно-балочной системы.

Тема является составной частью научно-технической программы Госкомитета по науке и технике (задание 051.01.14.Н1), которая включена в план НИР ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии.

Цель и задача исследования. Цель исследований - комплексное изучение овражно-балочных земель (ОБЗ) в связи с повышением их хозяйственной и природоохранной значимости.

В соответствии с целью исследований были поставлены и решены следующие задачи:

- установлена пораженность балочных земель овражной эрозией;

- определена площадь овражно-балочных земель с различной крутизной склонов и расстоянием между соседними оврагами;

- выявлена площадь овражно-балочных земель с разной мощностью гумусового горизонта почв;

- определена урожайность травостоя и продуктивность основных древесных пород на овражно-балочных землях.

Научнаа новизна. Впервые для условий северной лесостепи проведены комплексные исследования, выявлены экологические особенности ОБЗ и их пораженность плоскостной и овражной эрозией. Дана количественная оценка распределения площади ОБЗ по степени смытости почв, крутизне склонов, расстоянию между оврагами. Определена продуктивность естественного травостоя и основных древесных пород. Определены потери почвогрунта с площади ОБЗ за агрикультурный период. Обоснован комплекс мер по повышению эффективности использования ОБЗ.

Практическая значимость работы. Выявленные природные особенности распределения площади овражно-балочиых земель по эродиро-ванности почв, крутизне склонов, пораженности оврагами и расстоянию между ними и мощности почв могут быть использованы проектными организациями системы "Гипрозем" и Гипролесхоз" в проектах землеустройства при обосновании площади, отводимой под лес, сенокосы и пастбища, что позволит сократить смыв и размыв почв по дну и склонам балок, а также задержать значительную часть почвы, удобрений и пестицидов, смываемых с полей талыми и ливневыми водами и, как следствие, защитить водоемы от заиления и загрязнения.

Выводы и предложения могут быть теоретической основой в конструировании экологически устойчивых ландшафтов на овражно-балочных землях колхозов, акционерных обществ и фермерских хозяйств.

Апробация работы. Основные положения диссертации неоднократно докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова и ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии.

Основные положения, выносимые на защиту. В результате проведенных исследований на защиту выносятся следующие положения:

1. Выявленные экологические особенности овражно-балочных земель и их значение в обосновании отвода площади балок под различные угодия.

2. Обоснование комплекса мер по повышению продуктивности травянистой растительности и искусственных лесных насаждений на смытых и несмытых почвах.

По материалам диссертации опубликованы 4 работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 173 страницах машинописного текста и содержит введение, 6 глав, выводы и предложения производству, 22 рисунка, 39 таблиц в тексте и 7 в приложении. Список использованной литературы включает 203 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Состояние вопроса

Территория северной лесостепи характеризуется долинно-балочным рельефом, большой расчлененностью и интенсивным проявлением эрозионных процессов. Около 60% площади пашни и абсолютное большинство естественных кормовых угодий размещается на склонах различной длины, крутизны и экспозиции, наиболее интенсивно смыв и оврагообразование наблюдается на крутых склонах балок площадь которых используется под постоянное пастбище. Вследствие бессистемного выпаса животных травостой на пастбищах сильно изреживается, почва переуплотняется. Размещаясь в нижней части склонов они испытывают наибольшую эрозионную нагрузку, поверхностный сток талых вод с них в несколько раз больше чем с прилегающих склонов пашни и достигает 100 мм и более в'год.

Земли овражно-балочных систем характеризуются большим разнообразием геоморфологических, почвенно-геологических, гидрологических и микроклиматических условий, что существенно осложняет их изучение и рациональное использование. Особенно наглядно разнообразие и пестрота природных условий проявляется на балочных системах сильно пораженных донными и склоновыми оврагами (В.Мосальский, 1897; А.Ф.Гужевая, 1948; А.С.Козменко, 1954; Г.А.Харитонов, 1958; С.С.Соболев, 1960, 1961; И.Д.Брауде, 1965; К.А.Дроздов, 1965).

Эрозинно-аккумулятивные процессы постоянно протекающие в овражно-балочных системах, существенно отражаются на формировании

почвенного покрова и свойствах почвы. В пределах любой балки встречаются почвы несмытые и разной степени смытости и намытости, а на оврагах - недоразвитые. Под влиянием эрозии ухудшаются агрофизические и агрохимические свойства почв, снижается их плодородие и продуктивность (Н.П. Каличенко, В.В. Ильинский, 1976; Г.П. Сурмач, 1976; В.М. Иво-нин, 1983; Г.Н. Черкасов, 1984,1996; B.C. Бобылев, Ж.М. Теплицкая.1988).

Проблема защиты почв от эрозионных процессов на балочных землях впервые возникла еще в прошлом веке. В монографиях и статьях 3.3.Керна (1897), В.Мосальского (1897), В.Демянко (1901), В.В.Докучаева (1951) особое внимание уделялось разрушению склонов и днищ балок оврагами, исчезновению родников, обмелению рек.

В современное время острота проблемы заключается не только в экономических последствиях эрозии, вызывающих снижение плодородия почв и недобор урожая, но и в экологических последствиях, связанных с сокращением пашни за счет роста оврагов, потерей плодородного слоя почвы, заилением и загрязнением водных объектов.

Для решения проблемы защиты почв от эрозии на овражно-балочных землях и охраны водоемов одни ученые предлагали всю площадь отводить под облесение (3.3.Керн 1987; В.В.Докучаев,1951). Н.П.Калиниченко, В.В.Ильинский (1976), Ю.К.Телешек и др. (1985), А.Г.Рожков и др. (1990) считают, что только балки сильно разрушенные всеми типами оврагов следует полностью облесить, а непораженные и слабопораженные оврагами балочные земли использовать под кормовые угодия.

Многие ученые придерживаются мнения, что на конкретных овражно-балочных системах целесообразно размещать два-три угодия (лес-сенокос, лес-сенокос-пастбище).

Анализ литературных данных по хозяйственной и природоохранной значимости овражно-балочных земель, их использование под различные угодия с учетом природных особенностей и ряду других характеристик показывает, что степень их изученности остается крайне недостаточной. Достоверная количественная информация по многим показателям отсутствует. Особенно по площади почв разной степени смытости и их пространственному размещению; по площади склонов разной крутизны; по водорегулирующей, почвозащитной и кольматирующей роли пастбищ, сенокосов и леса; по задержанию ими удобрений и ядохимикатов, смываемых с пашни; по организации территории этих земель и пространственному размещению различных угодий. В то же время в связи с продолжающимся интенсивным разрушением, особенно за счет овражной эрозии, их площадь постоянно увеличивается, а природоохранная значимость возрастает. Все это указывает на необходимость дальнейшего изучения ОБЗ в целях более рационального использования и повышения природоохранной и хозяйственной эффективности.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследований явились овражно-балочные земли северной лесостепи Курской области, расположенные в бассейне р. Курица. Общая площадь бассейна 411 кв.км, длина реки с притоками 72 км. Преобладающая длина склонов 300-900 м. Преобладающие почвы: чернозем выщелоченный и серая лесная тяжелого гранулометрического состава. Подстилающая материнская порода - лессовидный суглинок. Распаханность превышает 70 %, лесистость - 6 %. Естественные кормовые угодия занимают около i5 % площади и размещаются в основном на овражно-балочных землях. Коэффициент расчленения балочных земель оврагами 3,4 км/кв.км., коэффициент плотности 53 шт/км2.

Исследования проводились на двух ключевых участках, расположенных на территории колхоза "Прогресс" Фатежского района и Центрального отделения учхоза N1 Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И.Иванова.

Ключевые объекты с достаточной полнотой отражают природные особенности северной лесостепи, почвенную и рельефную ситуацию и степень хозяйственного использования овражно-балочных земель.

На ключевых объектах проводился сбор по пораженности балочных земель современными формами размыва и распределения площади по угодиям.

Учет перечисленных показателей проведен по 97 балкам, в том числе по 82 на территории колхоза "Прогресс" и 15-ти на территории учхоза КГСХА.

В полевых условиях на четырех типичных балочных и лощинных водосборах проводилось картирование овражно-балочных земель с целью выделения почв несмытых, разной степени смытости и недоразвитых, а также склонов разной крутизны.

Почвенно-эрозионное картирование осуществлялось по "Союзной инструкции..." (1973) в основном методом прикопок, бурения скважин и зачисток откосов оврагов по профилям, размещенным поперек балки с расстоянием один от другого через 100-300 м. По этим же профилям определялась крутизна склона с градацией до .1° ; 1° -8° ; 8° -12° ; 12° -20° и более 20° . Такая градация принята согласно "Единым нормам выработки на механизированные работы... (1982). Степень заовраженности земель определялась согласно методических рекомендаций по учету оврагов... (1990).

Учет перечисленных показателей на четырех типичных балках проводился только на площади овражно-балочных земель занятых пастбищем и сенокосом, так как они являются наиболее эрозионноопасными.

На основе материалов полевых исследований для каждой балки составлялись следующие картограммы: степени смытости почв, крутизны склонов, степени заовраженности, а также интегральная картограмма.

Урожайность, ботанический состав трав и продуктивность лесных пород определялись по общепринятым методикам.

ПОЧВЕННО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОВРАЖНО-БАЛОЧНЫХ ЗЕМЕЛЬ

ПОРАЖЕННОСТЬ БАЛОК ОВРАГАМИ И ПРОМОИНАМИ

Степень пораженности балочных систем современными формами размыва зависит от многих показателей, основными из которых являются размер водосборной площади и хозяйственное использование овражно-балочных земель. На изучаемых 97 объектах около 50 % балок имеют водосборную площадь менее 0,5 кв.км, 39 % от 0,5 до 1,0 и лишь 11% более 1,0 кв.км. Количество балок непораженных или очень слабо пораженных овражной эрозией составляет 35% . Это преимущественно балки с водосборной площадью до 25-30 га. 31 % балок имеют среднюю степень пораженности оврагами и столько же сильную с числом вершин соответственно 4-17 и 17-67 шт/кв.км овражно-балочных земель.

Помимо оврагов практически все балки поражены большим количеством промоин. Особенно часто они встречаются на склонах балок, которые постоянно используются в качестве пастбищ и травостой которых сильно изрежен. Длина промоин изменяется от десятков метров до 100 м и более. Их глубина не превышает одного метра. Промоины усиливают поражен-ность земель оврагами и затрудняют работу техники при мелиорации этих земель (таблица 1.). . .

1. Пораженность балок оврагами и

промоинами

Назва- Пло- Длина Овраги Промоины

ние щадь балки, коли- длина, пло- расч- % плот- коли- длина, пло- расч- % плот-

балки ОБЗ, км чество км щадь. ленен- площа- ность, чество км щадь, ленен- площа- ность,

кв.км га ность, км/ кв. км ди от площади балки шт./ кв.км га ность км/-кв.км ди от площади балки шт./ кв.км

лог

"Один-

надца-

тый" 0,51 2,40 1 0,20 0,68 0,39 1,33 1,96 20 0,48 0,40 0,94 0,78 39,2

лог

"Дес-

—1 ятый" 0,71 2,92 12 1,47 3,53 2,07 4,97 16,90 53 1,20 0,91 1,69 1,28 74,6

лог

"Сем «

идеся

тый" 0,24 1,62 5 0,79 2,00 3,29 8,33 20,83 11 . 0,56 0,23 2,33 0,96 45,8

Уро-

чище

Го-

кань 1,70 7,68 67 9,73 26,28 5,41 14,36 37,82 102 4,24 1,79 2,36 0,98 56,7

ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ, КРУТИЗНА СКЛОНОВ

Почвенный покров на овражно-балочных системах характеризуется большой пестротой, мелкоконтурностью и сложной конфигурацией. На любой отдельно взятой овражно-балочной системе в самом различном сочетании встречаются несмытые зональные почвы, почвы разной степени смытости, намытости и неразвитые, что подтвердили и наши исследования, проведенные на ключевых объектах (табл.2). Из таблицы видно, что на балках учхоза КГСХА лог "Десятый" и лог "Одиннадцатый" несмытые и слабосмытые почвы занимают соответственно 43 и 67 % площади. Эти балки относятся к средней и слабой степени пораженности оврагами и промоинами соответственно. На долю средне и сильносмытых почв приходится от 56% до 33 % площади соответственно. Это дает возможность идентичные балочные системы с плодородными неразрушенными эрозионными процессами землями использовать под проективные и экологически устойчивые сенокосные угодия, а более смытую часть балки отводить под лесные угодия.

На балках колхоза "Прогресс" несмытые почвы или отсутствуют, или занимают 13 % площади. На среднесмытые и сильносмытые почвы приходится от 37 % до 69 % площади. Эти балки в сильной степени поражены современными формами размывов. Недоразвитые овражные почвы занимают от 8 % до 20 % площади. Такого типа балки целесообразно использовать под лес и частично под сенокос.

В результате сочетания лесных и луговых угодий на ОБЗ будет происходить оптимизация ландшафта. Смытые овражные земли балочных систем возможно будет использовать для целей рекреации ках, например, ур.Крутое в северо-западной части г. Курска.

Более радикальная трансформация угодий предлагается на землях балки ур.Гокань колхоза "Прогресс', которая очень сильно поражена эрозионными процессами (табл.3).

Недоразвитые, средне и сильносмытые почвы составляют 61,5%, в том числе 15 % (26 га) занято оврагами; на долю крутых склонов приходится 63 га (47%), из них крутизной более 20° - 32 га (19%). Несмытые н слабо-смытые почвы площадью 51,6 га (38,5%) сосредоточены в основном на двух участках - в устье балки и в средней части и днище. Поэтому устье балки с широким днищем и плодородными почвами предлагается площадью около 20 га и в дальнейшем использовать в качестве улучшенного пастбища, что весьма целесообразно и с организационной точки зрения, т.к. устье впадает в ручей с широкой поймой, которая используется также под пастбище. Средняя часть балки, днище и верховье урочища Гокань со слабосмытыми почвами в перспективе должна использоваться в качестве сенокоса. Остальную площадь существующих пастбищ с преобладанием средне- и сильносмытых почв и крутых склонов пораженных всеми типами оврагов и промоинами предлагается отвести под лесонасаждения. Донные овраги, площадью около 6 га, недоступные для мелиоративной техники в будущем подлежат самомелиорации.

Таким образом в перспективе естественные кормовые угодия на балочной системе ур.Гокань будут занимать около 42% площади, в т.ч. сенокос 30% и пастбище 11,8%, а лес - 54,8%.

2. Сводные данные распределения почв по степени смытостн и количеству выделов

Наи- Пло- Коли- Мощность, степень смытости

мено- щадь, чество Несмытые Слабосмытые Среднесмытые Сильносмытые Недоразвиты

вание га выде- < 60 см 40-60 см 20-40 см < 20 см 0-5 см

балки лов пло- коли- пло- коли- пло- коли- пло- колн- пло- коли-

щадь, чес- щадь, чес- щадь, чес- щадь, чес- . щадь, чес-

га тво га тво га тво га тво га тво

выде- выде- выде- выде- выде-

лов лов лов лов лов

лог

"Дес-

ятый" 44,11 11 5,82 1 13,38 1 22,16 7 2,75 2 - -

> лог

"Один-

надца-

тый" 27,55 13 4,90 4 13,54 2 5,35 4 3,76 3 - -

Уро-

чище

Го-

кань 134,24 82 18,05 2 39,11 3 22,26 6 28,54 4 26,28 67

лог

"Семи-

десятый' 24,30 5 - - 5,50 1 9,60 1 7,20 2 2,00 1

3. Распределение площади пастбищ на балке ур. "Гокань" по степени смытости почв и крутизне склонов

Степень смытости почв, га Всего

Уклон, Несмытая у Средне- Сильно-

град. слабо смытая смытая и га /о

смытая недораз-

витая

< 8 24,7 2,1 5,9 32,7 24,4

8-12 19,9 14,2 4,3 38,4 28,6

12-20 7,0 5,9 18,4 31,3 23,3

>20 5,5 26,3 31,8 19,0

всего, га 51,6 27,7 54,9 134,2 .

% 38,5 20,6 40,9 - 100,0

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕ ОБЗ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Экологизация сельскохозяйственного производства предполагает необходимость реконструкции системы земледелия с целью более рационального использования природных ресурсов, повышения продуктивности земель, охраны окружающей среды.

Овражно-балочные земли (ОБЗ) занимая от 10 до 20% общей водосборной площади, оказывают существенное влияние на природную среду. В дальнейшем к процессам, которые происходят непосредственно на ОБЗ (смыв, размыв и др.) через них транспортируется в реки и водоемы огромное количество талых и ливневых вод и смываемой почвы с водосборной площади, а вместе с ней удобрения и ядохимикаты. Таким образом почвенный покров на балочных землях испытывает как бы двойной пресс: от стока воды с собственной площади склонов и стока с водосборной площади (с пашни).

Экологическое влияние ОБЗ на окружающую природную среду зависит от интенсивности проявления эрозионных процессов и от продуктивности травянистой и лесной растительности, произрастающей по дну и склонам балок и оврагов.

Наиболее интенсивно эрозионные процессы проявляются на балочных системах занятых пастбищем, где растительность отсутствует или сильно изрежена. На таких балках большинство почвенного покрова смыто, а склоны изрежены густой сетью промоин и оврагов.

Согласно многочисленным публикациям, с одного гектара слабосмы-тых почв смыто менее одной трети гумусовых горизонтов АВ или в среднем 10-15 см почвы, что при объемной массе 1,2г/куб.см составляет 1800 т/ га. По данным земельного фонда и генеральной схемы защиты почв от эрозии Курской области слабосмытые почвы на пашне занимают 85 % от общей площади эродированных почв. Доля средне- и сильносмытых почв составляет соответственно 13 и 2%. Таким образом с одного гектара эродированных почв на пашне в среднем смыто почвы около 1500 тонн.

В таблице 4. приведены фактические данные по объему смытой почвы и рыносу грунта из оврагов на ключевых объектах.

Из приведенных данных следует, что с одного гектара ОБЗ смыто почвы и вынесено из оврагов грунта в 1,5-4,5 раза больше, чем с одного гектара пашни, расположенной на склонах более одного градуса. Наибольший вынос почвы и грунта отмечается на тех балках на которых

4. Объем смытой почвы и вынос грунта из оврагов на овражно-балочных системах за агрикультный период

Наименование балки Площадь, га Объем смытой почвы и выноса из оврагов, тысяч тонн Потери почвы и грунта, т с га ОБЗ Потери гумуса со смытой почвой

ОБЗ в том числе оврагов промоин Всего в том числе смыто почвы выноса из оврагов и промоин т/га млн. к кал на га

слабо-смытая средне смытая сильно-смытая смыто почвы выноса из оврагов выноса из промоин

_ лог

- "Дес-

ятый" 44,1 11,5 22,2 2,8 3,5 0,9 125,2 82,1 34,0 9,1 1870 930 56,1 280,5

лог

"Один-

надца-

тый" 27,5 13,6 5,4 3,7 0,7 0,4 61,9 47,9 10,0 4,0 1740 500 52,2 261,0

лог

"Семи-

десятый ' 24,3 5,5 9,6 7,2 2,0 0,25 145,1 65,6 77,0 2,5 2700 3910 81,0 405,0

Уро-

чище

Го-

кань 134,2 39,1 22,3 28,5 26,3 1,8 1338,2 238,2 1082,0 18,0 1770 6040 53,1 265,5

5. Сравнительные данные объемов смытой почвы и грунта с площади ОБЗ и пашни

Название балки

Площадь, га

всего водосбора

пашни

в том числе с уклоном > 1

ОБЗ

в том числе смытой

Суммарный объем смытой почвы и грунта, тыс.тонн

с пашни с ОБЗ

лог "Десятый"

лог "Одиннадцатый"

лог "Семидесятый"

Урочище Гокань

183 175 128 558

112,2 125,0 103,7 388,4

66,0 75,0 62,0 233,0

44,1 27,5 22,3 134,2

36,5 22,7 22,3 116,2

79 90 88 335

125,2 61,9 145 1338,2

больше площадь оврагов, средне и сильносмытых почв. Так с балки ур. "Гокань", где овраги занимают более 15% площади, а средне и сильно-смытые почвы около 60% смыто почвы и грунта более 8000 т/га или в 3,5 раза больше, чем с балки лог "Одиннадцатый", где площадь оврагов составляет 2,5% от площади ОБЗ, а средне и сильносмытые почвы 33%.

Суммарный объем смытой почвы и фунта с площади ОБЗ нередко превышает суммарные потери почвы со склоновых земель, занятых пашней на остальной площади водосбора. Особенно существенны эти различия на балочных системах в значительной степени пораженных овражной эрозией (табл.5 )

Если учесть, что площадь ОБЗ в три и более раз меньше площади склоновых земель на остальной площади водосбора, занятой пашней, то становится понятным какую экологическую опасность, особенно для малых рек, представляют овражно-балочные земли при их нерациональном использовании. Эрозионные процессы протекают на ОБЗ весьма интенсивно, а их негативное влияние на природную среду по масштабности и ущербу сравнимо с суммарным объемом потерь почвы от эрозии со всей площади пашни.

ПРОДУКТИВНОСТЬ ТРАВЯНИСТОЙ И ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

Продуктивность естественного травостоя на ОБЗ зависит от многих условий и прежде всего от плодородия почв, их степени смытости, экспозиции склонов, погоды, хозяйственного использования, качественного состава травостоя, дернины и ряда других. В зависимости от перечисленных условий согласно литературных данных урожайность сена естественных сенокосов составляет 10-12 ц/га (Н.Г.Андреев, 1985; И.В.Ларин и др., 1990; Г.Н.Черкасов, 1991).

Проведенные нами исследования по изучению продуктивности травостоя на естественных пастбищах показали, что урожайность их остается низкой (табл.6)

Например, на балке лог "Одиннадцатый" в среднем за 1991-1995 гг. урожайность зеленой массы в целом по балке составила 25,0 ц/га, а сена - 7 ц/га. Наиболее низкая урожайность сена получена на склонах южной экспозиции (4,3 ц/га) с колебаниями от 3,5 ц/га в нижней части склона до 6,3 ц/га в средней. На склоне северной экспозиции урожай сена в среднем составил 8,4 ц/га или в два раза выше по сравнению с южной экспозицией, такое различие объясняется тем, что на южной экспозиции преобладали сильно и среднесмытые почвы мощностью 20-40 см и менее 20 см, а на склоне северной экспозиции в нижней и частично в средней части склона почва слабо смытая, урожай сена на них был в 2 и в 2,3 раза выше чем на среднесмытых.

Существенные различия на склонах разной экспозициии смытости почв выявлены в общем количестве растений на одном кв.метре и их ботаническом составе. На средне и сильносмытых почвах на склонах северной и южной экспозиции более 50% растений приходится на разнотравье. Доля злаков на таких почвах в разных частях склона от 35 до 50%, а бобовые травы менее 10%. На слабосмытых почвах на разнотравье и злаки приходится примерно одинаковое количество растений. Продуктивность лесных насаждений на ОБЗ как и продуктивность травостоя, также зависит от многих факторов и, прежде всего, от состояния почвенного покрова балочных склонов (за исключением днищ балок не поврежденных разрушению донными оврагами) и откосов оврагов, которые по своим водно-физическим и агрохимическим свойствам, мощности, т.е. по плодородию, значительно уступают зональным несмытым почвам. Однако соз-

6. Влияние экспозиции склона и степени смытости почв на ботанический состав и продуктивность травостоя, средние данные за 1991-1995 гг. (балка лог "Одиннадцатый")

Показа- Северная экспозиция Южная экспозиция Днище

тели со- Верхняя Средняя Средняя Нижняя Верхняя Средняя Нижняя Заболоч

стояния часть часть часть . часть часть часть часть ено

балки по 20-40 см 20-40 см 40-60 см 40-60 см менее 20-40 см 20-40 см 40-60 см

продук- 20 см

тивности

Шт. стеблей,

1 кв.м

злаки 465,0 321,0 1690,0 1768,0 401,0 466,0 881 -

бобовые 67,0 103 84,0 64,0 63,0 14,0 1 -

разнотравье 537 310 2243,5 1601,0 670,0 847,0 268,0 66,0

осоки 23 15 4 22,5 - - - 192,0

Урожай Ц/га

зеленой

массы 16,62 15,3 32,2 34,42 10,9 16,38 10,96 66,2

Сена 5,16 4,41 1.3,10 10,82 4,28 6,27 2,53 19,6

давамые на ОБЗ лесные насаждения, задерживая снег и поглощая значительную часть талого и ливневого стока улучшают влагообаспеченность почв и тем самым создают условия для лучшего, роста и развития древесной и кустарниковой растительности.

В полевых условиях была изучена продуктивность основных лесообра-зующих пород на балочном склоне и в прибалочных лесополосах ( табл.7).

Средняя высота деревьев дуба на всех частях склона северной экспозиции крутизной 9-18 градусов изменялась от 16.8м в нижней части до 16,1 м в. средней части склона. Наибольший средний диаметр (20,6 см) отмечен у деревьев в нижней, и наименьший (18,2 см) в верхней части склона. Общий запас древесины и среднегодовой прирост на всех частях склона был примерно одинаковым около 200 куб.метров/га и 4,0 куб.метров / га в год соответственно. По этим показателям насаждения, согласно таксационным таблицам, относятся, к первому бонитету. Состояние насаждений хорошее, деревья прямоствольные, суховершинные деревья практически отсутствуют. В подлеске появились разные виды кустарниковых . пород, в основном бересклет бородавчатый, крушина, а в при-опушечных рядах шиповник и реже боярышник.

По другим лесообразующим породам наибольшей продуктивностью отличаются насаждения лиственницы сибирской, затем в убывающем порядке по среднегодовому приросту тополь, сосна, береза.

7. Рост и продуктивность дуба семенного на склоке балки северной экспозиции

Часть склона Крутизна, град. Возраст лет Средняя Запас древесины, куб.м/га Среднегодовой прирост, куб. м/га Тип почвы

Высота, м Диаметр, см

темно-

Верх- 17-18 , 50 16,4 18,2 197 4,0 серая,

няя средне-

:углини

с-тая,

слабо

смытая

Сред- 50 к

няя 9-11 16,1 20,2 198 4,0 1» 1»

Ниж-

няя 14-15 50 16,8 20,6 207 4,2 и

слабо-

замытая

Проведенная нами выборка из данных таксационного описания лесов по Обоянскому лесничеству показала, что среднегодовой прирост дуба семенного был одинаковый как на плато, так и на склонах и составил в среднем 3,6 куб.метров/га. Небольшое расхождение отмечалось и в насаждениях березы, а по осине наоборот, годовой прирост на балочных склонах на 20% выше, чем На ровной поверхности.

В целом по продуктивности Лесные насаждения на ОБЗ с эродированными почвами в значительной мере превосходят естественный травостой особенно при пастбищном использовании. Так среднегодовой прирост древесины в переводе на вес воздушно-сухой массы (при 12-15% влажности) составляет у дуба 2,5-3 т/га, березы 2,7-3,2т/га, лиственницы -4,3, сосны 2,7 и тополя 3,3 т/га, в то время как средняя урожайность сена составляет 0,5 - 2 т/га или в 3-5 раз ниже продуктивности лесонасаждений.

¥ Перечисленные и ряд других различий лесной и травянистой расти-

тельности на ОБЗ, влияющих на почвообразование, интенсивность эрозионных процессов, продуктивность и охрану природной среды в целом, убедительно указывают на целесообразность использования этих земель в основном для создания лесных насаждений, особенно, на балках средне- и сильнопораженных эрозионными процессами.

ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ОСНОВНЫХ УГОДИЙ НА ОБЗ

Проведенные нами исследования показали, что на всех овражно-балочных системах, используемых в качестве пастбищ, встречаются участки неоднородные по мощности и степени эродированности почв, крутизне склонов, пораженности оврагами и промоинами, состоянию травостоя и дернины, что в большинстве случаев затрудняет или полностью исключает возможность применения единого способа освоения этих земель и размещение на них одного вида угодий.

Исходя из природно-хозяйственных особенностей вся площадь конкретной овражно-балочной системы может использоваться под одно или несколько угодий: сенокос, Пастбище, лес, сенокос-лес, сенокос-пастбище, пастбище-лес, сенокос-пастбище-лес, сенокос-плодовоягодные насаждения и другие.

С природоохранных позиций наивысший результат достигается, если вся площадь балки используется под лесные насаждения, так как лес практически полностью прекращает смыв почвы и оврагообразование, кольматирует значительную часть почвы смываемой с пашни, задерживает большое количество воды, удобрений и гербевддов, поступающих с полей и в конечном итоге защищает водные объекты от заиления и загрязнения.

Близкую роль по эффективности выполняет использование овражно-балочных земель под сенокос-лес. При этом размещаться в пределах балки, они могут как крупными так и небольшими участками. При таком использовании почва балочных склонов надежно защищается от эрозии, а водоемы от заиления, но меньше задерживается вода и ядохимикаты стекающие с пашни.

Наименьший природоохранный эффект по защите почвы, так и водоемов достигается при использовании всей площади балки под пастбище-сенокос и, особенно, только под пастбище. Для повышения природоохранных функций пастбищ необходимо проводить нормированный выпас животных, предоставлять пастбищам отдых для естественного обсеменения растений, регулярно проводить подсев трав в дернину и вносить удобрения. Однако и при полном выполнении перечисленных приемов пастбищное использование балочных земель не в состоянии задержать сток талых и ливневых вод, почву и химикаты, как с собственной площади, так и поступающих с пашни, а, следовательно, не могут предотвратить загрязнение воды в реках и прудах. Сочетания на одной балке площадей, занятых лесом и пастбищем, также малоэффективны, так как при выпасе животных сложно уберечь молодые лесонасаждения от повреждения, а во взрослых насаждениях полностью уничтожается подрост, лесная подстилка и сильно уплотняется почва, что, в конечном итоге, приводит к значительному снижению водопоглащающей и кольматирующей способности леса.

Анализ материалов собранных нами на изученных балочных системах показывает, что с природоохранных позиций целесообразно существенно сократить площади пастбищ и увеличить площадь леса и сенокоса.

В целом по четырем изученным балочным системам, на основе природно-хозяйственных особенностей и в целях более рационального использования природных ресурсов как для повышения продуктивности земель, так 1; для усиления их природоохранных функций в структуре угодий на

перспективу предлагается в 10 раз сократить площадь пастбищ, резко увеличить площадь сенокосов и в 2,0 раза - под лесонасаждения ( табл. 8).

8. Существующие и предлагаемые состав и структура _угодий ( в среднем по 4-м балкам)_

Ед. Структура угодий

измер. пастбище сенокос лес овраги

Имеется га % 200,36 63,7 1,60 0,5 80,28 25,5 32,5 10,3

Предлагается га % 20 6,4 123,6 39,3 167,3 57,3 9,6 3,0

В среднем доля естественных кормовых угодий (сенокосы и пастбища) с 64% в современный период, в перспективе должна составить около 46%, а доля леса на ОБЗ увеличивается с 25,5 до 52%.

Следует еще раз отметить, что на конкретных овражно-балочных системах вся площадь может использоваться в качестве сенокоса, пастбища или леса, а также в различном их сочетании.

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ОБЗ при современном их использовании являются наиболее эрозио-опасными, особенно интенсивно смыв и размыв почвы проявляется при использовании в качестве пастбищ.

Проведенные расчеты показывают, что с каждого гектара пастбищ в среднем ежегодно смывается и выносится из оврагов 24 тонны почвогрун-та, в то время как на сенокосах и под лесом смыв и размыв почвы практически отсутствует, следовательно, перевод 100 га низкопродуктивных пастбищ в равных долях под сенокос и лес позволит предотвратить потери 2400 тонн почвогрунта и вынос его в водоемы, а также задержать значительную часть почвы, удобрений и ядохимикатов, смываемых с пашни.

Производство качественного корма на 50 га сенокоса увеличится примерно в 1,5 раза при поверхностном улучшении пастбищ и более двух раз - при коренном улучшении.

Ежегодный прирост древесины на площади 50 га составит более 200 куб.метров, что весьма важно для обеспечения древесиной лесодефицит-ных районов. Трансформация пастбищ под сенокосные и лесные угодия будет способствовать обогащению биоразнообразия биоты и расширению рекреационных лесов. С учетом сокращения ущерба окружающей природной среде и существенного оздоровления, эколого-экономическая эффективность перевода значительной части пастбищ на ОБЗ под лес и сенокос крайне необходима и целесообразна.

ВЫВОДЫ

1. В районах интенсивного земледелия с сильно пересеченным рельефом местности значительные площади занимают ОБЗ. В зависимости от густоты древней гидрографической сети и степени поражения земель оврагами на их долю приходится от 10 до 20 % общей площади.

Земли овражно-балочных систем характеризуются большим разнообразием экологических условий, что связано с наличием склонов разной крутизны, длины и экспозиции, пестротой почвенного покрова и подстилающих пород, различием увлажненности почв по дну и склонам, интенсивностью стока воды и смыва почвы и, как следствие, различной продуктивностью. Отмеченные разнообразия экологических условий присущи как

всей совокупности балочных систем, так и отдельно взятой балке, что создает определенные трудности при изучении таких сложных объектов.

2. ОБЗ являются наиболее эрозиоопасными, . так как они занимают самую крутую, нижнюю часть склонов, на которые поступает огромный объем талых и ливневых вод с прилегающих полей, что при неправильном хозяйственном использовании этих земель приводит к интенсивному разрушению их эрозионными процессами.

С одного гектара балочных склонов занятых пастбищем или сенокосом, только при снеготаянии в среднем стекает около 100 мм воды в год и примерно в 2-3 раза больше на них поступает воды с полей, т.к. на один гектар ОБЗ приходится 4-6 га склонов, занятых пашней.

3. На балках сильно пораженных размывом, береговые и склонные овраги нередко размещаются через 100-200 м один от другого, а. промоины через 10-25 м. При этом плотность оврагов в максимуме достигает 40-60 вершин на кв.км, а промоины в 1,5-2 раза больше.

4. Почвенный покров ОБЗ, занятых естественными кормовыми уго-диями, сильно подвержен плоскостному смыву. В среднем по четырем обследованным балкам смытые и недоразвитые почвы занимают 89 % площади, в том числе 31,7% слабосмытые, 27% среднесмытые, 19,3 - сильно-смытые и 11 % недоразвитые (откосы и дно оврагов). Несмытые почвы в основном приурочены к склонам северной и западной ориентации.

Контуры несмытых и в разной степени смытых почв встречаются как в различных частях балки от вершины до устья, так и на разных частях склонов ( нижней, средней и верхней). Площадь отдельных контуров изменяется в широком диапазоне от десятых долей гектара на склонах сильно пораженных оврагами и промоинами, до 10-15 га и более на склонах без оврагов.

Несмытые и слабосмытые почвы в основном находятся на склонах крутизной до 12 градусов., а средне и сильносмытые - преобладают на более крутых склонах.

5. Для ОБЗ весьма характерна большая пестрота по крутизне склонов. Наряду с почти, ровными участками в устье балок, значительные площади занимают пологие склоны, крутизной 1-8 градусов, которые в основном размещаются выше бровки балок на бывшей пашне, разрушенной оврагами и промоинами и узкой полосой вдоль их дна. Склоны крутизной выше 12 градусов занимают до 40-50% площади.

Размещаются они небольшими участками в средней- и верхней части балочных склонов практически по всей длине балок. Разнообразие склонов по крутизне затрудняет, а нередко полностью исключает возможность применения серийной техники при производстве мелиоративных и хозяйственных работ.

6. Экологическое влияние ОБЗ на природную среду зависит от интенсивности проявления на них эрозионных процессов, и от состояния произрастающей-на них растительности, ее возможности задерживать стекающую с пашни воду, смываемую почву, удобрения и другие химикаты.

Современное состояние ОБЗ представляет основную экологическую опасность для природной среда и, особенно, для водных объектов и почвенного покрова.

Исходя из фактических площадей оврагов, и почв разной степени смы-тости впервые установлено, что с одного гектара ОБЗ потери смытого почвогрунта в 1,5-4,5 раза превышают потери почвы с одного гектара пашни, расположенной на склонах более одного градуса.

Суммарный объем смытой почвы и выноса из оврагов со всей площади ОБЗ области, занятых пастбищем и сенокосом, за агрикультурный период времени достигает почти 900 млн.тонн, а смыто с пашни 724 млн,тонн, в то время как общая площадь ОБЗ примерно в три раза меньше площади склонов на пашне.

7. На ОБЗ в основном размещаются три вида угодий: пастбище, сенокос, лес. Они занимают около 90 % площади. На другие угодия (дороги,

пруды, хозяйственные строения и т.д.) приходится 5-6%. Овраги, как вид угодия, в среднем занимают 5% площади ОБЗ, с колебаниями на конкретных балках от нуля до 10-15 % и более. На конкретных балочных системах состав и структура угодий изменяется в широком диапазоне. На части балок преобладают два и три основных угодия (пастбище-лес, пастбище-сенокос, сенокос-лес-пастбище). Основное количество балок используются в качестве малопродуктивных пастбищ.

Продуктивность основных видов угодий на овражно-балочных землях в значительной мере не однородна. Наибольшей продуктивностью обладают лесные насаждения. Среднегодовой прирост древесины основных лесо-образующих пород ( дуб, лиственница, береза, тополь, сосна) в среднем составляют 5,3 куб.м/га или 3,2 т/га воздушно-сухой массы, в то время как урожайность пастбищ _редко превышает 2,0-3,0 ц/га зеленой массы или 0,5-1,0 т/га сена. Урожайность сенокоса в два, три раза превышает продуктивность пастбищ, но значительно уступает продуктивности леса. Продуктивность травостоя резко снижается (1,5-3,0 раза) с увеличением степени смьгго-сти почв, а у лесных культур прирост древесины уменьшается лишь на 15-20%.

8. Для предотвращения дальнейшей деградации почвенного и растительного покрова пастошц и повышения природоохранной роли угодий на овражно-балочных землях необходимо значительную часть пастбишиых земель, наиболее пораженных смывом и размывом почвы, перевести в сенокосные и лесные угодия.

9. Трансформация части площади пастбищ в сенокосные и лесные угодия позволит существенно сократить интенсивность эрозионных процессов на овражно-балочных землях, значительно повысить их продуктивность и природоохранную значимость.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В условиях северной лесостепи значительную часть овражно-балочных земель, используемых в качестве малопродуктивных пастбищ, предлагается трансформировать под другие угодия, позволяющие существенно повысить их хозяйственную и природоохранную значимость. Под лесные насаждения отводить пастбища с преобладанием средне и сильно-смытых почв и сильно пораженные донными, береговыми и склонными оврагами, а под сенокос площади с преобладанием слабо и среднесмытых почв и среднепораженных береговыми оврагами и промоинами, с применением приемов поверхностного и коренного улучшения травостоя.

2. При размещении на балочных системах двух-трех угодий (пастбище-сенокос, пастбище-лес, пастбище-сенокос-лес) под пастбище следует отводить в основном устьевую часть с широким днищем и реже среднюю часть балки и устье.

3. В перспективе площада пастбищ на ОБЗ целесообразно уменьшить в 34 раза, при этом увеличив плошадь сенокосов и лесных насаждений.

РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Николаева Н.Е. Состояние овражно- балочных земель и перспективы их мелиорации// Эффективность почвозащитных мероприятий в Курской области: Тездокл.шувд.-практ.коференции ВНИИЗиЗПЭ. - Курск, 1988,- С.3842.

2. Николаева Н.Е. Характеристика овражно-балочных земель колхоза "Прогресс" и перспективы их использования// Науч.техн.бюллетень ВНИИЗиЗПЭ.- Курск 1990. - Вып.№2(65).-С.23-27.

3. Николаева Н.Е. Исследование состояния овражно-балочных земель северной лесостепи/ / Совершенствование технических средств и технологии возделывания сельскохозяйственных кульг/р; Материалы науи.-практ.конференции 1-4 февраля 1994 г. - Курск: Изд-во КГСХА, 1995,- С.62-66.

4. Николаева Н.ЕГ. Продуктивные и почвозащитные особенности природных травостоев на балочных склонах и пути их улучшения// Вопросы современного земледелия: материалы научн.конференции 12-14 марта 1997 г. - Ч.2.- Курск: Изд-во КГСХА, 1997,- С.33-36.

Формат 60 х 84 1/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать на копировальном аппарате. Усл. печ.л. 1,0. Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100 экз.