Протиерозійні заходи

Протиерозійний захист – це свого роду "нульовий" цикл, фундамент всієї конструкції агроландшафту, ступінь надійності якого повинен відповідати ступеню небезпеки ерозії. Блоки концептуальних моделей агроландшафтів, що наведені в підрозділі 4.1.1, визначаються за грунтово-кліматичними, геоморфологічними умовами, ступенем небезпеки ерозії і іншими макрохарактеристиками великих землеробських регіонів України. Таким чином, складається загальна схема процесу проектування агроландшафту. За результатами передпроектного обстеження повинні бути одержані всі необхідні характеристики території, яка буде агроландшафтно упорядковуватися. Перелік параметрів, у першу чергу, визначається математичною моделлю ерозії, яка використовується як розрахунковий інструмент при проектуванні. Саме модель ерозії визначає всі етапи і специфіку проектних операцій.

При розробці проекту протиерозійного захисту необхідно вирішити, як мінімум, дві задачі:

• 1) забезпечити надійний захист грунту від ерозії, що надає необхідні умови для відтворення його родючості;
• 2) передбачити швидку і високу окупність витрачених на грунтоохоронні заходи коштів.

Це означає, що для виконання принципу достатності протиерозійного захисту треба зробити тільки все необхідне і нічого зайвого. Ширина робочої ділянки, конструктивні особливості інфраструктури поверхневого стоку, гідротехнічних споруд та лісосмуг розраховуються на підставі моделі ерозії. Математична модель ерозії як розрахункова кількісна база повинна бути всебічно верифікована і адаптована для умов території, що упорядковується. Перевагу слід віддавати теоретичним моделям, які істотно різняться за складністю і рівнем адекватності природним процесам. Всі сучасні моделі ерозії можна використовувати лише в інтерактивному комп'ютерному режимі. Для того, щоб процес проектування був дійсно автоматичним, необхідне програмне вирішення комп'ютерного розподілу території, що упорядковується заходами постійної дії (гідротехнічні споруди, лісосмуги, елементи інфраструктури скидання надмірного поверхневого стоку, дороги тощо), а також складання технологічного процесу для кожної виділеної робочої ділянки.

При цьому система лісосмуг має вирішувати такі основні задачі:

• 1) протиерозійний захист;
• 2) досягнення максимально можливого покращення гідротехнічних параметрів приземного шару повітря і діяльної поверхні грунту за рахунок своєї агромеліоративної дії, що дозволить забезпечити більш сприятливі умови щодо зволоження рослин, зменшити негативну дію атмосферних і грунтових посух та суховіїв;
• 3) виконувати роль напрямних при здійсненні агротехнічних операцій.

Але незважаючи на досить високий грунтозахисний і гідрологічний ефект, протиерозійне навантаження цілком на лісосмуги не покладається, бо вони неспроможні затримати поверхневий стік в періоди екстремальної водовіддачі. Тому при інженерному підході до проектування протиерозійного захисту головне протиерозійне навантаження повинні нести гідротехнічні споруди: вали-тераси, вали-канави тощо.

Ґрунтозахисно-меліоративне впорядкування агроландшафту – спосіб кардинального вирішення ґрунтозахисно-меліоративної проблеми, перший етап аґроландшафтоґенезу. Термін аґроландшафт широко застосовується як простий синонім сільськогосподарських угідь. Це цілком аналогічно збідненню, якому піддали протягом десятиліть вихідний споріднений термін "ландшафт" – за ним залишився в основному поверхневий, пейзажний зміст. Ф.М. Мільков визначав ландшафт як природний територіальний комплекс. Це найбільш визначене розуміння ландшафту, і воно стосується тільки природних систем, які здатні зберігати себе, повертатися у стан рівноваги з середовищем після відхилень із природних причин (або після незначних антропогенних втручань), навіть відновлюватися після знищення своєї біотичної складової на деякій частині ареалу.

Сільськогосподарські угіддя позбавлені перелічених вище властивостей природних ландшафтів. їхнє підтримання і відновлення потребує втручання людини, постійного, дорогого, екологічно безпечного. Створенню угідь передує знищення природних ландшафтів. Угіддя – це післяландшафтні утворення, залишки природних ландшафтів, які й надалі руйнуються сільськогосподарським виробництвом. Не виключено і перетворення угідь у "неугіддя", каталандшафти. Щоб вживання терміну "агроландшафт" було виправданим, угіддя мають отримати (зрозуміло, від людини) високу екологічну стійкість, якомога більшу здатність до саморегуляції і навіть до самовідновлення, а для початку позбутися процесів, що руйнують природно-ресурсний потенціал. Агроландшафт – інтегрована антропогенно-природна, природно-виробнича територіальна система, економічно ефективна та екологічно раціональна.

Очевидно, що агроландшафт не можна створити одномоментно, в результаті якогось обмеженого в обсязі і часі комплексу робіт. Але угіддя слід перевести на агроландшафтний шлях розвитку. Найперший етап агроландшафтного розвитку – припинення антропно прискорених процесів ерозії (водної ерозії) і дефляції (вітрової ерозії) грунту. Якщо на момент створення сільськогосподарських угідь на місці природних ландшафтів родючий ґрунт був найпершою природною умовою сільськогосподарського виробництва, у процесі сільськогосподарського використання грунт усе більше стає також і соціальною його умовою. Але цей релікт природного ландшафту в Україні (як і в цілому в світі) руйнується повсюдно і з катастрофічною інтенсивністю. Тому першим етапом дійсно культурного, цілеспрямованого, науково обгрунтованого агроландшафтогенезу має стати його грунтозахисне упорядкування. Воно є фактично найважливішою і екологічно бездоганною загальною меліорацією природних умов сільського господарства і умов його ведення, уможливлює ефективне виконання ряду спеціальних меліорацій. Найефективнішими проти ерозії та дефляції є ті заходи, що зменшують напруженість, інтенсивність їхніх безпосередніх агентів – відповідно поверхневого стоку й вітру. Завдяки цьому перекриваються головні канали втрат води атмосферних опадів і грунту, а збережена вода може бути використана культурами. Додаткове вологопостачання культур для умов України в цілому можна визначити приблизно як 100-150 мм/рік, що навіть за невисокої агротехніки забезпечить приріст урожаю 10-15 ц/га в перерахунку на зерно. Це основне джерело безпосередньої, поточної економічної ефективності грунтозахисно-меліоративного упорядкування агроландшафту, його практично моментальної окупності (максимум за 2-3 роки, тобто задовго до вступу в дію головного меліоративного компонента – полезахисних смуг) і незрівнянної з іншими заходами та технологіями прибутковості капітальних вкладень і поточних витрат. І це без урахування того, що не буде пущено за водою й вітром головне багатство нинішнього та прийдешніх поколінь – родючий грунтовий покрив.

Людська діяльність – фактор створення, збереження й розвитку агроландшафту, антропний компонент майбутнього агроландшафгу – включає принаймні два субкомпонента проектування: технологічний та просторово-структурний. Технологічний субкомпонент створюваного агроландшафту включає:

• а) ґрунтомеліоративну складову – спеціальні меліорації (усунення чітко виражених негативних явищ: засолення, солонцюватість, токсичність, горизонти з несприятливими властивостями, особливо з надмірним ущільненням тощо) і загальне поліпшення грунтів, розвиток їх у напрямі агроземів (збагачення органічною речовиною і інтенсифікація гумусоутворення, збільшення потужності гумусованих і кореневмісних горизонтів);
• б) власне раціональну (у тому числі, грунтозахисну) виробничу (рослинницьку, тваринницьку, лісогосподарську тощо) технологію. Вона має забезпечити:
  • – підвищення стійкосгі грунту до ерозії і дефляції, зокрема його високу інфільтраційну здатність;
  • – створення і функціонування протиерозійного (водозатримного, а головним чином стоковідвідного) нанорельєфу поверхні – досягається постійним виконанням контурного стоковідвідного обробітку грунту;
  • – створення розвиненого (зімкненого), постійного в часі або, принаймні, тривалого грунтозахисного покриву культур, трав "природних" кормових угідь;
  • – за вимушеної відсутності рослинного покриву – захист грунту рослинними рештками культур, що зберігаються на поверхні за допомогою його мульч-обробітку. До цього переліку слід залучити і сівозмінне зонування земель за мікрозонами схилу.

Проектуючи технологічну грунтозахисну складову агроландшафту, слід мати на увазі:

• а) з природних причин (особливо внаслідок динаміки погод) ґрунтозахисні заходи не завжди здійсненні і не завжди ефективні, а тривалість їхньої дії обмежена в часі;
• б) у реальних умовах господарювання не завжди можна виконати всі потрібні заходи;
• в) постійне відновлення стоковідвідного контурного нанорельєфу можливе лише в контурно-смугових робочих ділянках;
• г) грунтозахисні заходи можуть знижувати врожай або вести до недоодержування прибутку;
• д) грунтозахисна технологія нездатна забезпечити захист грунту у випадках "стихійних лих", а саме вони завдають майже всю ерозійно-дефляційну шкоду. Отже, грунтозахисні раціональні виробничі технології конче потрібні і незамінні, але їх слід застосовувати в екологічно жорстких рамках ландшафтно стабільної грунтозахисно-меліоративної просторової структури агроландшафту. Покладання виключно тільки на грунтозахисні технології і спеціальні грунтозахисні заходи приводить до фатальних наслідків.

У процесі проектування ґрунтозахисно-меліоративної просторової структури агроландшафту було б корисно взагалі відкласти проектування технологічного субкомпонента агроландшафту, тобто абстрагуватися від грунтозахисної ролі виробничої технології, а спочатку одержати таку просторову структуру агроландшафту, яка і без грунтозахисної технології була би грунтозахисно достатньою (наприклад, щоб розрахована при оцінці проекту структури сума ерозійних і дефляційних втрат грунту не перевищувала прийнятого граничного рівня). Можна також вважати результат проектування задовільним, якщо таке зменшення втрат грунту досягається з додатковим включенням у розрахунки втрат грунтозахисної ролі сільськогосподарських культур і "звичайної", "традиційної" технології, не ускладненої спеціальними грунтозахисними заходами, тим більше проблематичними напрямами, ще не повністю дослідженими і не освоєними виробництвом (наприклад, "нульовий обробіток", "прямий посів" тощо). Якщо і за цієї умови бажане зниження втрат не досягається, слід обумовити переведення ділянки у склад квазіприродних кормових угідь із обов'язковим виконанням пасовищної модифікації грунтозахисно-меліоративного упорядкування агроландшафту.

Просторово-структурний субкомпонент антропного компонента агроландшафту створюється на першому, основоположному етапі дійсно культурного агроландшафтогенезу – етапі його грунтозахисно- меліоративного упорядкування. Ґрунтозахисно-меліоративні заходи постійної дії є , єдино можливим засобом створення грунтозахисно- меліоративної просторової структури агроландшафту та її закріплення. Постійна, цілорічна й багаторічна дія цих заходів принципово відрізняє їх від технологічних заходів, дія яких скороминуща в часі (виняток – постійний рослинний покрив "природних" кормових угідь). Функціонально найважливішими для агроландшафту (обов'язковими елементами мінімізованої структури) є такі групи заходів постійної дії:

• а) протиерозійні вздовжсхилові (концентровані) ланки стоковідвідної інфраструктури агроландшафту. Ці ланки підрозділяють схил на сектори, кожний з яких перетворюють на схиловий блок контурно-смугових робочих ділянок, орних чи пасовищних.
• б) полезахисні смуги, які, крім своєї головної полезахисної (і протидефляційної) ролі, виконують не менш важливу ландшафтно- організаційну, ландшафтно-структурну функцію по закріпленню меж смугових виробничих робочих ділянок (на схилах – поперечносхилових безпечно стоковідвідних меж контурно-смугових робочих ділянок) і тим уможливлюють неухильне додержання потрібного напряму агротехнічних операцій. Заходи постійної дії цих названих двох груп формують первинну просторову структуру агроландшафту. Саме її слід запроектувати і реалізувати безпомилково, щоб вона, по-перше, прослужила без значних змін тривалий час (принаймні термін життя полезахисних смуг, у тому числі і після можливого їхнього порослевого відновлення), по-друге, була придатна для вписування в неї навіть без спеціального проектування систем елементів вторинної просторової структури. Це заходи постійної дії третьої найважливішої групи, яку складають:
• в) стоковідвідні гідротехнічні земляні споруди. Разом із контурним стоковідвідним орним нанорельєфом усієї поверхні вони складають польову (повсюдну, розосереджену) ланку стоковідвідної інфраструктури агроландшафту. Через неї, приблизно від середини контурно-смугової робочої ділянки до вздовжсхилових ланок, уповільнено, без ерозії, з максимальним поглинанням ґрунтом відводиться вода, яка не змогла бути засвоєна грунтом там, де опади надійшли на поверхню грунту.

У комплексі заходів із протиерозійного облаштування вздовжсхилових ланок стоковідвідної інфраструктури агроландшафту використовуються також, за потреби, різноманітні споруди по боротьбі з ярами, малі протиерозійні ставки по улоговинах стоку і мілководні лимани по верхів'ях цих улоговин, заліснення улоговин стоку, прияркові і прибалкові лісові насадження.

До грунтозахисно-меліоративних заходів постійної дії відносяться також протиерозійні (стокорегулюючі) лісові смуги. Саме на них у попередні роки намагалися покласти функцію розосередження і поглинання ґрунтом вод вздовжсхилового стоку. Відповідно ці смуги мали бути дійсно лісовими – багаторядними, загущеними, з участю чагарників. Внаслідок своєї щільної конструкції ці лісові смуги не могли справляти ефективний полезахисний (і протидефляційний) вплив на прилеглі землі і призводили до значних незручностей при користуванні ними. їхня ж стоко- і наносозатримна, водовбирна ефективність теж була більш удаваною, бо вздовжсхиловий стік надходить до лісових смуг не суцільною габою, а в концентрованому вигляді і проривається крізь них по вздовжсхилових улоговинах.

В агроландшафті протиерозійні лісові смуги слід застосовувати як поодинокі, на специфічних позиціях в агроланшафті, в окремих місцях, не включаючи їх у систему, оскільки вся просторова структура агроландшафту націлюється на недопущення вздовжсхилового стоку.

Протиерозійні заходи можна поділити на профілактичні (запобіжні), тактичні (оперативні) і перспективні (довгострокові).

Профілактичні заходи спрямовані на підвищення екологічної стійкості грунтового покриву і ступеня захищеності його рослинністю.

Основу оперативного блоку складають агротехнічні заходи. їх переваги:

• 1) "миттєва" ефективність після виконання технологічних операцій;
• 2) легко вписуються в технологічний процес вирощування культур і тому майже не потребують додаткових витрат;
• 3) позитивно впливають на підвищення ефективної родючості грунтів.

Але вони також мають істотні вади:

• – не забезпечують захист грунтів з необхідною регулярністю і ефективністю;
• – не забезпечують захист Грунтів при прояві ерозійних процесів у вигляді стихійного лиха.

Завдання протиерозійної агротехніки – максимальне покриття рослинами або їх рештками поверхні грунту, що застосовується головним чином після колосових культур суцільного посіву. Після просапних культур ефективність такого заходу значно знижується. Впровадження протиерозійної агротехніки повинно бути зонально диференційованим. В Поліссі вона ефективна лише весною і під час зяблевого обробітку, а влітку майже не впливає на протиерозійну стійкість. В Степу, де вітрова ерозія може виникати від січня до травня, Грунтозахисна система обробітку після колосових культур знижує рівень вітрової ерозії, але для водної ерозії вона є лише періодично діючою перепоною. Для районів Лісостепу і Північного Степу можна застосовувати Грунтозахисні системи за принципом "напівпару", в Південному і Сухому Степу потрібна мінімалізація обробітку аж до нульової схеми.

Перспективні заходи зупиняють ерозійні процеси на десятки років. Вони поділяються на землевпорядні, організаційні і конструкційні. Один з основних заходів – зниження розораності території шляхом виведення з ріллі земель, непридатних для обробітку. Це піщані землі і осушені торфовища в Поліссі, схили більше 5°, розмиті, заплавні, заболочені, засолені грунти, мочари, солонці, тощо.

Оптимальна площа орних земель на думку С.Ю. Булигіна (2005), повинна становити:

• – для Полісся – 15-25% від загальної площі,
• – для Лісостепу і Північного Степу – 40-45%,
• – Південного Степу-35-40%,
• – Сухого Степу – 25-35%.

Це означає, що з загальної площі ріллі України потрібно вилучити майже 10 млн. га (Сайко В.Ф., 2000).

Найважливіше завдання – збільшення площі лісів та посилення агролісомеліоративних заходів. В Поліссі необхідно довести лісистість до 40-50% від загальної площі, а також створити систему лісосмуг, щоб знизити видування і перенесення забрудненого радіонуклідами пилу. Для захисту грунтів від водної ерозії лісосмуги слід створювати вздовж гідротехнічних споруд (наорні вали-тераси, вали-канави тощо).

Проте, найбільш цілісне і екологічно раціональне вирішення проблеми захисту грунтового покриву від ерозійних процесів – перехід до утворення ґрунтоохоронно-меліоративно упорядкованих агроландшафтів (АЛ). Просторову основу АЛ складають системи гідротехнічних та лісомеліоративних заходів. При проектуванні АЛ враховують геологічні, геоморфологічні, ґрунтові, гідрологічні, гідротермічні, геоботанічні та інші особливості території. Тип протиерозійно упорядкованого АЛ визначається співвідношенням небезпеки водної та вітрової ерозії з урахуванням всіх інших негативних процесів і явищ.