СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВОДОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ ЛЕСНОЙ ПОЛОСЫ НА СКЛОНЕ Российский патент 1997 года по МПК A01B13/16 

Предлагаемый способ относится к сельскому хозяйству и может быть использован для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, производства экологически чистой продукции растениеводства и защиты почвы от эрозии.

Известен способ создания 3-х, 4-х рядной водорегулирующей лесной полосы из высокоствольных деревьев и кустарников с прерывистой траншеей глубиной 1,2-1,5 м и с водозадерживающим валом по нижней опушке.

Обладая высокой стокорегулирующей способностью, такая лесная полоса имеет в целом низкую экологическую эффективность.

Вода в траншее глубоко просачивается до 4 м и глубже. Во всей толще почвогрунт насыщается водой лишь до наименьшей влагоемкости и она используется в основном для роста и развития самих деревьев. Последними почва на большую глубину сильно иссушается, что препятствует жизнедеятельности полезной энтомо-, мезофауны, земноводным и другим животным. Кроме того, лесная полоса требует дорогостоящего ухода. Проводят рубки ухода для поддержания оптимальной продуваемости, утепляют траншеи различными органическими остатками: соломой, навозом, ветвями и т.д. (контурное земледелие и организация механизированных работ на склонах /Под ред. И.П.Здоровцова, В.М.Солощенко. "Контурное земледелие и организация механизированных работ на склонах" Воронеж: Центр.-Чернозем. Кн.изд-во, 1991.-С.86-102).

Известен также способ создания двухрядной тополевой полосы с траншеей внутри ее и водозадерживающим валом по нижней опушке. По своим признакам она наиболее близка к предлагаемому решению и принимается за его прототип. Двухрядная тополевая лесная полоса имеет ряд существенных недостатков. (Там же, стр.97).

Как в многорядной полосе, так и в рассматриваемой двухрядной, вода из траншеи глубоко просачивается и выходит за пределы корневой системы. Почвогрунт увлажняется до наименьшей влагоемкости. При длительной засухе запасы влаги используются для поддержания жизни самих деревьев в лесной полосе и почти не влияют на увлажнение надземных слоев воздуха в межполостном пространстве. Влажность воздуха повышается всего на 3-9% В такой полосе ограничены условия жизни птицам, полезной энтомофауне, мезофауне почвы, земноводным. Идет обрушивание траншеи, она сильно сполаживается, уменьшается по глубине и через 3-5 лет приходит в нерабочее состояние, особенно в зимы с частыми оттепелями. В таких условиях весной во время снеготаяния вода в траншее не просачивается. По этой причине ее утепляют соломой и другими органическими материалами. Через каждые 2-3 года (после перегнивания) утепление возобновляют, что значительно повышает затраты на эксплуатацию лесной полосы. К тому же сооружение в целом недолговечно. Через 40-60 лет тополь подгнивает и сваливается, дает древесину годную лишь для сжигания. Полоса сильно затеняет посевы. По этой причине урожай зерновых вблизи ее (10-15 м) снижается на 5-10 ц/га.

Цель изобретения повышение водорегулирующей и экологической эффективности лесной полосы за счет прерывистого задержания воды водонепроницаемыми резервуарами, а также за счет формирования лесной полосы из разновременноцветущих древесных и травинистых растений.

На фиг. 1 изображены элементы создания водорегулирующей лесной полосы по предлагаемому способу.

Способ включает посадку высокоствольных разновременноцветущих деревьев 1, посадку и выращивание травинистого растения топинамбура 2 вблизи берегов канавы 3 и установку водонепроницаемого резервуара 4 с водой 5, кустарника 6, водозадерживающего вала 7 по нижней опушке лесной полосы (фиг.1). Траншея 3 заполняется мульчей 10 из растительных остатков топинамбура (фиг. 2).

Устройство для выполнения способа включает резервуар 4 водонепроницаемый в виде параллелипипеда (фиг. 1 и 2) с гофрированным дном в форме правильных трапеций, со сниженными поперечными стенками 11 (фиг.2) и с плавающим устройством 9 (фиг. 2). Например, длина резервуара 5 м, высота не менее 1,4, ширина- 0,8 м. Ширина унифицируется с шириной захвата рабочего органа - траншеекопателя. Такие габариты удовлетворяют требованиям удобства изготовления, транспортировки и установки резервуаров.

Способ осуществляется следующим образом. После уборки культуры на намеченной трассе лесной полосы проводят глубокую обработку почвы. Весной почву выравнивают и по центру ширины лесной полосы проводят посадку топинамбура с междурядием, превышающим ширину будущей канавы на 40-50 см, а затем с солнечной стороны склона проводят посадку высокоствольных разновременноцветущих деревьев: березы, липы, дикой груши и белой акации. С теневой стороны высаживают кустарник, смородину золотистую.

Осенью в междурядиях топинамбура выкапывают траншею и через равные промежутки в ней устанавливают водонепроницаемые резервуары. Растения топинамбура корневой системой закрепляют стенки траншеи и предохраняют ее от сполаживания. Основная масса стеблей нависает над траншеей и зимой снегом втягивается в нее. При этом часть клубней выклинивается из стенок траншеи и спадает на дно ее, где они прорастают и дают дополнительную растительную массу для утепления траншеи. Таким образом, происходит автоматическое заполнение траншеи свежей органикой, постоянное возобновление утеплителя.

Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Водонепроницаемый резервуар устанавливают в траншею так, чтобы верхний по склону борт был на уровне поверхности почвы, что создает возможность входу стекающей с поля воды в резервуар. Его устанавливают на крупностебельную мульчу (стебли кукурузы, подсолнечника в смеси с соломой) слоем не менее 20-25 см после уплотнения. Во время весеннего снеготаяния вода с поля поступает в лесную полосу и непосредственно в резервуар. Резервуар заполняется водой и собственными запасами снеговой воды, а поступающая вода с полей его переполняет, изливается в траншею через боковые сниженные борта и очищает от плавающих растительных остатков. Поскольку резервуар имеет гофрированное дно и установлен на слой мульчи, то вода под него свободно поступает и просачивается. Под резервуаром дно всегда будет талым, сильно пронизано землеройными животными, жизнедеятельность которых и такое состояние почвы обеспечивают полное просачивание поступающей с полей воды.

В теплое время года резервуар заселяют земноводные. Для выхода их в поле резервуар снабжается плавающим устройством, которое одним концом закрепляется за продольный борт резервуара со свободным вращением в вертикальной плоскости.

Во время вегетации культур вода из резервуара испаряется и увлажняет приземные слои воздуха, создает мощные очаги росообразования на поле.

Через 3-5 лет, накопленный ил и органические остатки, удаляют из резервуаров разбрасывателями жидкого навоза (МЖА-Ф-7), МЖТ-10 и др.). Для качественной очистки резервуаров заборный рукав МЖТ перемещают по всему пространству дна резервуара. Жидкий субстрат вносят после уборки культуры. Одна тонна субстрата из резервуара дает возможность получить дополнительно 3-4 кг зерна, например, озимой пшеницы. В целом малое орошение с одного километра траншеи полосы позволяет получить 25-35 центнеров зерна.

Для предлагаемого способа характерными являются следующие признаки: посадка вдоль траншеи травянистого многолетнего растения топинамбура с установкой в траншею через равные промежутки водонепроницаемых резервуаров и формирование лесной полосы из разновременноцветущих деревянистых и травянистого растений.

Указанные признаки лесной полосы в сочетании с водоулавливающими резервуарами создают благоприятные условия роста и развития полевых культур, прекращение эрозии, привлечение на поля полезной орнито-, мезофауны почвы, земноводных.

Испарение воды с открытой поверхности резервуаров дополнительно увлажняет приземный слой воздуха в межполосном пространстве, смягчая вредоносное влияние засухи на урожай полевых культур.

Наличие резервуаров с открытой поверхностью воды в лесной полосе стимулирует росообразование на полях. Только за счет этого фактора в летнее время из атмосферы можно извлечь в условиях Центрально-Черноземной зоне РФ до 80 мм и более влаги, что равно июльской норме осадков для этого региона.

В зимнее время дно траншеи не замерзает, благодаря утепляющему действию воды. Весной талая вода свободно поступает под гофрированное дно резервуара и полностью просачивается.

Способ предусматривает утепление дна траншеи и стенок в промежутках между резервуарами за счет автоматического заполнения свежими растительными остатками топинамбура, растущего по берегам и дну траншеи. Поступление их в траншею способствует резкому возрастанию численности дождевых червей и других представителей мезофауны, создающие условия интенсивного просачивания воды в почву в любое время года.

Очень важно наличие в лесной полосе разновременноцветущих деревьев, кустарников, травянистого растения. Они создают возможность растянуть фазу цветения в лесной полосе на весь теплый период года. В результате привлекается на поля полезная энтомофауна, беспрерывно ведется сбор высококачественного меда. А открытая поверхность воды привлекает на поля птиц, земноводных. Предусмотренное размещение ряда высокоствольных деревьев с солнечной стороны склона сводит к минимуму отрицательное влияние затенения полевых культур, поскольку тень от деревьев не выходит за пределы ширины лесной полосы.

Таким образом, благодаря самозаполнению траншеи растительными остатками, длительному цветению компонентов лесной полосы, открытой водной поверхности, предлагаемое устройство лесной полосы обладает высокой экологической эффективностью, выражающейся в интенсивном просачивании стекающих вод в любое время года, в гарантированном увлажнении приземистых слоев воздуха на полях, в привлечении полезных насекомых, птиц, земноводных на поля, дождевых червей в почву.

В целом это создает условия расширенного воспроизводства плодородия, высокой противоэрозионной устойчивости почвы и получение экологически чистой продукции при помощи природных, биологических средств.

Пример конкретного выполнения. Поле озимой пшеницы. Почвы- типичный чернозем; несмытый, слабо и среднесмытый. Уклон поля 0-7^oC. Длина склона 400 м. Склон южной экспозиции.

Сразу после уборки озимой пшеницы намечают трассу 2-х рядной лесной полосы по границе слабосмытой и среднесмытой почвы. От водораздела лесная полоса будет располагаться на расстоянии 200-250 м. На трассе лесной полосы проводят два дисковых лущения, а затем глубокую вспашку на 28-30 см. Весной почву выравнивают боронами и по центру ширины трассы высаживают клубни топинамбура с междурядием шире будущей водоулавливающей траншеи на 40-50 см. Затем с солнечной стороны полосы высаживают высокоствольные деревья: березу, липу, дикую грушу и белую акацию и с теневой высаживают ряд кустарника смородины золотистой. Осенью в междурядиях топинамбура выкапывают траншею глубиной 1,5 м, шириной 0,8 с расстоянием от берегов до растений топинамбура 20-25 см, и вынутым грунтом из траншеи образуют по нижней опушке лесной полосы водозадерживающий вал. После завершения этих работ в траншею устанавливают резервуары, выполненные из жесткой, грубой резины, асбоцемента или полимерных материалов с гофрированным дном, например, длиной 5,0 м, шириной 0,8 м, с высотой продольных бортов 1,4 м, поперечных 1,3. Устанавливают его на слой мульчи из соломы толщиной после уплотнения 25-30 см. Устанавливают резервуары через каждые 1-5 метров траншеи.

При таком оборудовании уже в первый год лесная полоса выполняет свое функциональное назначение и обладает высокой водорегулирующей и противоэрозионной эффективностью. Реализуется ее и экологическое предназначение за счет открытой поверхности воды, цветения кустарника и топинамбура.

С вступлением в фазу цветения высокоствольных деревьев функция буферной полосы реализуется максимально.

По сравнению с прототипом за счет улучшения ажурности лесной полосы запасы снеговой воды возрастут на 15-20 процентов, а благодаря высокой поглатительной способности дна и стенок траншеи водопоглащение увеличится на 20-30 процентов. Сток 50%-ной обеспеченности в Центрально-Черноземной зоне при сближении предлагаемых лесных полос до 150-200 м полностью будет задерживаться.

Урожайность культур за счет повышения увлажнения почвы и воздуха в межполостном пространстве по отношению к прототипу возрастет на 10-15% Кроме того, предлагаемая конструкция лесной полосы позволяет собрать 60-80 кг/га меда и до 56-70 кг/га экологически чистой плодово-ягодной, а также вести выборочный сбор клубней топинамбура, пригодных для диетического, лечебного питания. Ко всему малое периодическое орошение из резервуаров одного км траншеи дает возможность получить дополнительно 25-35 центнеров зерна.

Лесная полоса предлагаемой конструкции обладает высокой долговечностью (свыше ста лет) не затеняет прилегающие к ней культуры. Все это дает значительные преимущества перед прототипом.

Использование: в области сельского хозяйства для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, борьбы с эрозией и засухой. Сущность изобретения: способ создания водорегулирующей лесной полосы включает посадку деревьев, рытье траншеи с валом, при этом полосу устраивают из одного ряда высокоствольных деревьев, одного ряда кустарника и двух сближенных рядов высокостебельного многолетнего травянистого растения. В междурядиях последнего устраивают траншею и устанавливают в нее водопроницаемые емкости, занимающие 0,5-0,9 объема траншеи. Воду из емкостей периодически используют на орошение. На нижней опушке лесной полосы насыпают водозадерживающий вал грунтом, вынутым из траншеи. Высокоствольные деревья высаживают с солнечной стороны, чем устраняется негативное воздействие затенения на посевы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ создания водорегулирующей лесной полосы на склоне, включающий посадку деревьев, рытье траншеи с валом, утепление ее дна, отличающийся тем, что водорегулирующую полосу устраивают из одного ряда высокоствольных деревьев, двух сближенных рядов высокостебельного многолетнего травянистого растения и одного ряда кустарника, а траншею устраивают в междурядьях травянистого растения после вступления его в фазу плодоношения и устанавливают в нее резервуары, занимающие 0,5 0,9 объема траншеи. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве высокостебельного многолетнего травянистого растения используют топинамбур, ряды которого устраивают в средней части полосы по обе стороны от траншеи и выполняют с междурядьем, превышающим ширину траншеи на 40 50 см. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ряд высокоствольных деревьев высаживают с солнечной стороны склона с 1/3 рано-, средне- и позднецветущих деревьев. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержимое резервуаров периодически используют на малое орошение.