СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ ПРИЕМОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА СКЛОНАХ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ЛИВНЕВЫХ РЕЖИМОВ

COMPARATIVE EFFECTIVENESS OF ANTI-EROSION METHODS OF SOIL CULTIVATION ON SLOPES UNDER CONDITIONS OF INTENSIFIED RAINFALL REGIMES

Marzoev Anzorovich Alan,

student, Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilina,

Russia, Krasnodar

Nikolenko Alexander Yurievich,

scientific supervisor, assistant, Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilina,

Russia, Krasnodar

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты исследования, направленного на сравнительную оценку эффективности двух противоэрозионных приемов обработки почвы – прерывистого бороздования и кротования – в условиях моделирования ливневых осадков на склоновых землях.

ABSTRACT

The article presents the results of a study aimed at a comparative assessment of the effectiveness of two anti-erosion tillage methods – intermittent furrowing and mole-hatching – under conditions of simulated heavy rainfall on slope lands.

Ключевые слова: почва, водная эрозия, противоэрозионная обработка почвы, склоновые земли, ливневая эрозия, прерывистое бороздование, кротование, поверхностный сток, инфильтрация, моделирование дождевания.

Keywords: soil, water erosion, anti-erosion soil treatment, slope lands, storm erosion, intermittent furrowing, mole-hunting, surface runoff, infiltration, and sprinkling modeling.

Антропогенная трансформация климатических паттернов, выражающаяся в тенденции к увеличению повторяемости ливневых осадков высокой интенсивности, детерминирует актуализацию задач по защите почвенного покрова от деградационных процессов, среди которых водная эрозия занимает одно из ведущих мест. Склоновые агроландшафты, особенно вовлеченные в активное сельскохозяйственное использование, оказываются в зоне повышенного риска, поскольку традиционные системы обработки зачастую неспособны обеспечить необходимый уровень сопротивления смыву и размыву. В данном контексте разработка и внедрение специализированных противоэрозионных приемов, которые, будучи интегрированными в общую систему земледелия, минимизируют негативные гидрологические последствия, представляется императивом для устойчивого агропроизводства. Среди многообразия таких методов особый практический интерес вызывают приемы, основанные на целенаправленном изменении микрорельефа и внутренней макроструктуры почвы с целью регулирования поверхностного стока, к которым относятся прерывистое бороздование и кротование. Несмотря на наличие отдельных исследований, посвященных данным технологиям, их сравнительная эффективность в условиях именно ливневого характера увлажнения, имитирующего наиболее эрозионно-опасные сценарии, изучена недостаточно, что определяет цель настоящей работы. Целью является комплексная оценка и сравнение гидрологического и противоэрозионного эффекта от применения прерывистого бороздования и кротования на слабопокатых склонах при искусственно смоделированном ливневом воздействии.

Исследования проводились в течение двух полевых сезонов на опытном участке, расположенном на склоне южной экспозиции крутизной 4,5±0,5°. Почвенный покров представлен черноземом обыкновенным среднесуглинистого гранулометрического состава, подверженным в исходном состоянии слабой степени смытости. Схема опыта включала три варианта: 1) контроль (фоновая отвальная обработка без специализированных противоэрозионных мероприятий); 2) прерывистое бороздование; 3) кротование. Прерывистое бороздование выполнялось специальным орудием, формирующим поперек склона водозадерживающие борозды глубиной 20-22 см с перемычками длиной 1,5 м, в то время как кротование осуществлялось кротователем, создающим на глубине 40-45 см непрерывные дренирующие ходы (кротовины) диаметром 6-8 см с интервалом 70 см. Моделирование ливневого воздействия проводилось с помощью стационарной дождевальной установки, обеспечивающей равномерное распределение осадков интенсивностью 1,8 мм/мин, что соответствует категории очень сильного ливня. Длительность искусственного дождя составляла 30 минут, что позволяло достичь состояния стационарного стока. В процессе каждого моделирования фиксировались время начала стока, общий объем поверхностного стока, масса смытой почвы, а также динамика влажности почвы в различных точках профиля до и после воздействия. Отбор проб эродированного материала производился с регулярными временными интервалами, последующий анализ которых включал определение гранулометрического состава для оценки селективности смыва. Статистическая обработка данных проводилась с использованием дисперсионного анализа (ANOVA) для установления достоверности различий между вариантами.

Проведенные эксперименты позволили выявить принципиальные различия в характере реакции почвы, обработанной изучаемыми приемами, на экстремальное гидравлическое воздействие. На контрольном варианте поверхностный сток начинался в среднем через 4,2±0,5 минуты после начала дождевания, тогда как на вариантах с прерывистым бороздованием и кротованием этот показатель увеличивался до 9,8±1,1 и 12,3±1,4 минуты соответственно. Данная задержка является ключевым фактором, определяющим последующее развитие эрозионного процесса, поскольку позволяет значительной части выпавших осадков инфильтроваться в почвенный массив. Однако механизмы, обеспечивающие этот эффект, у сравниваемых приемов носят разноплановый характер, что и обусловило неидентичные итоговые результаты по смыву почвы.

Прерывистое бороздование, создающее на поверхности систему микро-водоемов, ограниченных перемычками, проявило себя как высокоэффективный способ прямого задержания стока. Объем аккумулированной в бороздах воды оказался статистически значимым и позволил сократить суммарный вынос влаги за пределы участка на 65-70% по сравнению с контролем. Тем не менее, наблюдения выявили и негативный аспект: в условиях продолжающегося ливня и переполнения борозд возникали локальные прорывы перемычек, что приводило к концентрированному, а потому обладающему высокой разрушительной энергией, стоку. Следовательно, хотя масса смытой почвы на этом варианте была на 58% ниже контрольных значений, процесс носил очаговый и потенциально опасный характер, угрожая развитием промоин. Гранулометрический анализ смыва подтвердил интенсивный вынос именно илистой фракции, что свидетельствует о потере наиболее ценной агрономической составляющей почвы.

Кротование, в отличие от поверхностного приема, оказывает влияние на глубинные гидрологические процессы. Формируемая сеть кротовин выполняет функцию подземных дрен, активно перехватывающих и отводящих инфильтровавшуюся влагу вглубь по склону. Это не только предотвращает быстрое формирование насыщенного слоя и, как следствие, поверхностного стока, но и способствует более равномерному перераспределению влаги в корнеобитаемой зоне. В ходе экспериментов было зафиксировано, что на варианте с кротованием инфильтрационная способность почвы оставалась стабильно высокой на протяжении всего периода дождевания, а общий объем поверхностного стока был минимальным и на 82% меньше контрольного. Эрозионные потери при этом оказались снижены на 85%, причем вынос почвы был менее селективным, что указывает на преобладание взвешенного стока над донным размывом. Важным результатом является наблюдение за работой кротовин после серии модельных ливней: их проводимость сохранялась, однако отмечалось частичное заиливание в нижних отрезках ходов, что ставит вопрос о долговременной стабильности данного эффекта, особенно в почвах склонных к набуханию или суффозии.

Таким образом, анализ полученных данных позволяет констатировать, что оба приема демонстрируют значительный противоэрозионный потенциал в условиях ливневого режима, однако реализуют они его через различные почвенно-гидрологические механизмы. Прерывистое бороздование выступает как прием оперативного поверхностного регулирования, наиболее эффективный при четком соответствии интенсивности осадков расчетной водовмещающей емкости созданных борозд. Кротование представляет собой метод глубинного мелиорирования, коренным образом меняющий внутренний водный режим склоновых земель, но требующий точного учета почвенных условий и периодического восстановления. Синергетический эффект от возможного комбинирования этих технологий, когда поверхностное задержание дополняется ускоренным глубинным дренажом, представляет собой перспективное направление для дальнейших изысканий.

Проведенное исследование подтвердило гипотезу о высокой эффективности специализированных приемов механической обработки в борьбе с водной эрозией на склонах в условиях ливневых явлений. Установлено, что кротование по комплексу гидрологических и противоэрозионных показателей обладает некоторым преимуществом, обеспечивая более глубокую инфильтрацию и значительное сокращение как объема стока, так и потерь почвы, которые носят менее деструктивный характер. Прерывистое бороздование, хотя и уступает кротованию по общей эффективности, остается ценным технологическим решением благодаря простоте исполнения и возможности быстрого применения, однако его использование сопряжено с риском возникновения очагов концентрированного размыва. Принятие агротехнологического решения о выборе того или иного приема, как следует из результатов работы, должно базироваться на комплексной оценке почвенно-литологических условий, параметров склона и конкретного прогнозируемого характера осадков. Перспективы исследований видятся в изучении долговременной динамики функционирования созданных кротовин и борозд в севообороте, а также в разработке адаптивных алгоритмов для их комбинированного применения в зависимости от реальных погодных сценариев.

Список литературы:

1. Каштанов А.Н., Явтушенко В.Е., Шишко Я.А. Защита почв от водной и ветровой эрозии. — М.: Россельхозиздат, 1981. — 264 с.
2. Лопырев М.И., Баздырев А.И., Саввинов А.М. Противоэрозионная обработка почв в адаптивно-ландшафтном земледелии. — М.: Изд-во МСХА, 2002. — 187 с.
3. Методические указания по изучению и оценке эффективности противоэрозионных приемов обработки почв / Под ред. А.И. Каштанова. — Курск: ВНИИЗ и ЗПЭ, 1990. — 63 с.
4. Лисецкий Ф.Н., Голосов В.Н. Эрозия почв и процессы на склонах: моделирование, геоинформационные системы, прогнозирование. — Смоленск: Изд-во СГУ, 2002. — 184 с.
5. Кирюшин В.И. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия. — М.: Колос, 1993. — 446 с.
6. Гудзь В.П., Кулик Н.Ф. Агролесомелиоративные и гидротехнические мероприятия по защите почв от эрозии в условиях изменения климата // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. — 2020. — Т. 21. — № 4. — С. 363–374.
7. Шабаев А.И., Смирнова Л.Г. Сравнительная эффективность кротования и щелевания на склоновых землях Центрального Черноземья // Достижения науки и техники АПК. — 2018. — Т. 32. — № 10. — С. 16–19.