Экологические проблемы использования почв Белгородской области

Изучение и прогнозирование свойств почвенной влаги является одной из важнейших задач в орошении, так как именно для её регулирования орошение и предназначено. К почвенной влаге относят влагу, содержащуюся в верхнем слое земли в пределах зоны аэрации. Ключевым параметром, характеризующим почвенную влагу, является её подвижность, в зависимости от величины которой почвенную влагу разделяют на кристаллизационную, твёрдую (лёд), парообразную, прочносвязанную, рыхлосвязанную и свободную. Задачей орошения является создание определённой влажности, которая бы обеспечивала максимальный урожай засеиваемой на данном участке сельскохозяйственной культуры. При этом выделяют несколько видов влажности почвы, что позволяет максимально точно рассчитывать её свойства:

Максимальная  гигроскопичность позволяет оценить, сколько влаги может содержать почва прежде чем прекратится процесс впитывания

Наименьшая  влагоёмкость показывает, сколько воды останется в почве, после того как стечёт вся гравитационная вода

Полная влагоёмкость определяет максимальное количество влаги, способное содержаться в почве

Влажность завядания  — влажность, при которой прекращается процесс усвоения влаги из почвы  определённым растением, соответственно, данная характеристика зависит не только от типа почвы, но и от сорта сельскохозяйственной культуры.

Скорость впитывания воды в почву можно определять по формуле:

, где

u - скорость впитывания, мм/мин.

- редукционный параметр

K - параметр, имеющий размерность скорости впитывания

t - время от начала впитывания

Проинтегрировав это выражение, можно получить слой впитавшейся влаги за время t

Для того чтобы  не начался процесс ирригационной  эрозии, требуется, чтобы вся поступающая влага впитывалась в почву.

Для оценки водоотдающих свойств тех или иных почв можно  использовать коэффициент водоотдачи, который равен отношению объёма свободновытекающей из грунта воды к  объёму этого грунта, выраженный в  процентах. Значения коэффициента водоотдачи составляют от 0,01 для глин до 20 у мелкозернистых песков

К основным способам орошения относится:

• полив по бороздам водой, подаваемой насосом или из оросительного канала;
• разбрызгиванием воды из специально проложенных труб;
• аэрозольное орошение - орошение мельчайшими каплями воды для регулирования температуры и влажности приземного слоя атмосферы;
• подпочвенное (внутрипочвенное) орошение - орошение земель путем подачи воды непосредственно в корнеобитаемую зону;
• лиманное орошение- глубокое одноразовое весеннее увлажнение почвы водами местного стока.
• дождевание - орошение с использованием самоходных и несамоходных систем кругового или фронтального типа.

                             2.5 Переуплотнение почв.

В условиях интенсивного ведения сельскохозяйственного производства значительно усиливается воздействие на почву ходовых систем сельскохозяйственных агрегатов. Чрезмерное уплотнение почвы, происходящее под интенсивным воздействием ходовых систем мощных тракторов, тяжелых сельскохозяйственных машин и транспортно-технических средств, стало серьезной угрозой плодородию почвы, приводит к её разрушению и является одной из причин развития эрозионных процессов. Неизменным спутником роста энергетической насыщенности машин является значительное увеличение их массы. Так, эксплуатационная масса трактора К-701 составляет 13,5 т, а посевного агрегата с ним и новой широкозахватных сеялкой СЗС-12, загруженной семенами более 25 т. Масса комбайна "Дон-1500" с заполненными бункерами составляет более 18 т.

Последствия уплотнения почвы:

1) при уплотнении увеличивается объемная масса и снижается пористость, что сдерживает развитие корневой системы (уменьшается общая масса и проникновение вглубь не только пахотного, но и подпахотного слоев), уменьшается влагообеспеченность растений;

2) происходит ухудшение водно-физических свойств почв, таких как влагоёмкость, пористость, скорость впитывания поливной воды, уменьшение водопроводимости, снижение нитрификационной способности;

3)снижается аэрация и биологические процессы;

4) усиливаются поверхностный сток воды и смыв мелкозема;

в конечном итоге - снижение плодородия в среднем  на 5-20%, а в редких случаях и  более.

При разовых  проходах тракторов по полю плотность  почвы (чернозем типичный глубокий) может  превысить 1,3-1,35 г/см3 (верхняя граница оптимального уплотнения для большинства сельскохозяйственных культур), твердость - достичь допустимого предела (20 кг / см2), содержание воздуха в пахотном слое - снизиться ниже критического уровня (15%), а водопроницаемость почвы - уменьшиться до 40-30 мм / ч и ниже.

За период подготовки почвы до уборки урожая разнообразные  машины проходят по полю 5-15 раз. Суммарная  площадь следов ходовых систем нередко  вдвое превышает площадь поля, а на поворотных полосах - в 6-20 раз. Вследствие этого резко ухудшаются такие важные для роста и развития растений свойства почвы, как плотность, твердость, воздухо- и водопроницаемость.

При взаимодействии грунтов с ходовыми системами  мобильной техники (тракторов как  базовых машин для бульдозеров, скреперов, грейдеров) почва деформируется. Степень этой деформации зависит от исходного ее состояния: плотности и влажности во время прохода техники, величины контактного давления на почву и кратности воздействия.

Степень деформации также зависит от времени года: установлено, что в зимнее время плотность почвы под колесами трактора увеличивается незначительно, а значит использование тяжёлой техники относительно безопасно в этот период. Рассматривая почву как трехфазную систему, этот факт можно объяснить тем, что жидкая фаза - вода, которая, будучи в жидком состоянии, обволакивает поверхность твердых частиц грунта наподобие смазки, снижает трение частиц грунта между собой, при приложении нагрузки способствует уплотнению. Превратившись в лёд, вода уже не снижает силу трения, а оказывает дополнительное сопротивление. Переуплотнение почвы наиболее опасно осенью и весной, когда почва бывает сильно насыщена водой. Летом степень переуплотнения зависит от выпавшего количества осадков (засушливое или дождливое лето).

Влажность почвы в момент воздействия на нее техники является важнейшим фактором, определяющим степень уплотнения при одной и той же нагрузке. Глубина деформации, определяемая выше названными факторами, а также единичной массой техники, давлением на ось и напряжением на глубине 50 см, варьирует от 20-30 до 50-60 см. Следствием этого является снижение урожайности зерновых и пропашных культур на 15-30% (контроль - участки с оптимальным уплотнением).

Плотность почвы  повышается под воздействием техники  от 0,05 до 0,4 г/см3, то есть величина прироста плотности изменяется от 3-4% до 35-40%, составляя в среднем 15-20%. Плотность почвы по следам движения сельскохозяйственной техники в пахотном слое составляет от 1,2-1,3 г/см3 до 1,4-1,5 и 1,5-1,6 г/см3. Нормальная (или слабая) степень уплотнённости до 1,0-1,1 г/см3, такая плотность присуща окультуренным почвам. К переуплотненным относятся почвы с плотностью: 1,3-1,5 г/см3 (средняя степень уплотнения) и 1,5-1,6 г/см3 и выше (сильная степень уплотнения).

При средней  степени уплотнения снижение урожая при прочих равных условиях достигает 20-30% на всех типах пахотных почв. При сильной степени уплотнения потери урожая могут достигать 50-60%. Последствия разового интенсивного уплотнения сохраняются в течение 2-5 лет. Многократное из года в год воздействие техники на почву ведет к "накоплению" уплотнения. Отметим, что уплотнение почв идет не только в вертикальном, но и в горизонтальном от центра следа направлении - на 35-70 см.

Однако переуплотнению почвы нельзя считать неизбежным, для его предотвращения необходимо. Борьбу с переуплотнением почвы возможно проводить при помощи следующих методов:

при ранневесеннем  бороновании применять только гусеничные тракторы, имеют небольшое давление на грунт;

применять минимизацию  обработки, сочетание операций, уменьшение глубины разрыхления, увеличение ширины захвата агрегатов;

все работы по возделыванию сельскохозяйственных культур проводить  при физической спелости почвы и  его влажности 20-22%;

предпочтительно использовать гусеничные тракторы, ограничивать применение колесных тракторов типа К-700;

исключать проходы  сельскохозяйственных агрегатов и  других машин по полю без надобности;

заправлять  агрегаты семенами, удобрениями, топливом только на краю поля без заезда на него транспортных средств;

широко применять маршрутизацию движения машинно-тракторных агрегатов при выращивании сельскохозяйственных культур, то есть большинство технологических операций выполнять при движении агрегатов по одним и тем же путям;

разрыхлять  и заравнивать следы от колес  тракторов и сельскохозяйственных машин;

для повышения  устойчивости почв против уплотнения шире применять обычные приемы окультуривания (внесение органических удобрений, кальцийсодержащих  мелиорантов и др.), мульчирование  поверхности почвы. [9]

В проблеме переуплотнения почв. важное значение, наряду с вопросами прогноза, снижения и предупреждения негативных явлений, приобретают вопросы их разуплотнения и саморазуплотнения. Основным приемом разуплотнения переуплотненных почв является механическая обработка, на долю которой приходится 50—60%. На долю другого важного фактора разуплотнения и саморазуплотнения — набухания при увлажнении приходится до 35% от общего уменьшения плотности и на долю замерзания — оттаивания —10—15%. Последствия разового интенсивного уплотнения сохраняются в течение 2—5 лет. Меры по снижению уплотняющего воздействия на почву и по их разуплотнению включают систему агротехнических, организационно-технологических и технических решений. Агротехнические мероприятия по повышению устойчивости почв к уплотнению и по их разуплотнению включают все приемы по поддержанию бездефицитного или (при необходимости) положительного баланса гумуса, применение разноглубинной качественной обработки при влажности физической спелости, глубокое рыхление. Организационно-технологические приемы снижения уплотняющего воздействия на почву включают использование технологий с минимально возможным проходом по полям тяжелой, особенно колесной, техники. Эти технологии должны включать минимализацию обработки, разделение техники на полевую и дорожную, перенос части операций по уборке зерновых и семенников многолетних трав на стационары, заправку машин горючим, сеялок зерном и т.п. на краю поля. Техническое решение проблемы связано с модернизацией ходовых систем существующей техники и разработкой новой техники с допустимым давлением на почву в соответствии с ГОСТ 26955-86. Эффективные пути решения технической задачи включают замену шин колесной техники на более широкие с низким давлением (45—60 кПа), применение пневмогусениц, снижение металлоемкости и т.д. [10]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        3. Использования почв с.-х. производства

К землям сельскохозяйственного  назначения относятся земли за чертой поселений," предоставленные для  нужд сельского хозяй­ства, а также  предназначенные для этих целей (ст. 77 ЗК). Эти цели включают ведение сельскохозяйственного производства, крестьянского (фермерского) хозяйства, личного подсобного хозяйства, садоводства, животноводства, оленеводства, огородничества, научно-исследовательскую, учебную деятельность, создание за­щитных насаждений и иные цели, связанные с сельскохозяйствен­ным производством.

Земли сельскохозяйственного назначения неоднородны по качеству почв и ландшафтным характеристикам. Земельные участки различаются по климатическим и другим природным условиям, местоположению, удаленности от дорог, других объектов инженернотранспортной и производственной инфраструктуры.

С учетом подобных характеристик земель определяется состав земель сельскохозяйственного  назначения, который включает:

• сельскохозяйственные угодья,
• земли, занятые производственными объектами и объектами сельскохозяйственной инфраструктуры,
• земли, занятые древесно-кустарниковой растительностью, замкнутыми водоемами;
• фонд перераспределения земель.

Сельскохозяйственные  угодья используются для выращивания сельскохозяйственных культур, выпаса скота, заготовки кормов. К ним относятся пашня, сады, луга, сенокосы, пастбища. Самостоятельную категорию угодий составляют оленьи пастбища, обладающие самостоятельным правовым режимом и подлежащие особой охране. К угодьям относятся также залежные земли, т.е. пашня, которая более одного года, начиная с осени, не используется для посева сельскохозяйственных культур и не подготовлена под пар. Сельскохозяйственные угодья — наиболее ценные земли, характеризуемые высоким естественным плодородием, либо мелиорированные земельные участки. Они закрепляются за сельскохозяйственными предприятиями различного типа, фермерскими хозяйствами, учебными и научно-исследовательскими организациями.

3.1. С.-х. культуры, возделываемые на черноземах и на серых лесных почвах, и их продуктивность.

Центрально-Черноземный  район относится к основным сельскохозяйственным районам страны. Удельный вес аграрного сектора в районе в валовом общественном продукте составляет почти 25% (в среднем по России — 14%). Плодородные почвы, обеспеченное на значительной части района увлажнение, длительный теплый период создают возможности для получения здесь высоких урожаев сельскохозяйственных культур. По средней многолетней урожайности зерновых культур район несколько уступает Северному Кавказу, а по валовой продукции на 100 га сельскохозяйственных земель занимает первое место в Российской Федерации.