Способ защиты почв от эрозии Советский патент 1992 года по МПК A01B13/16 A01B79/00 

Изобретение относится к системе агро- фитомелиоративных мероприятий по защите почв от дефляции и водной эрозии на склонах, улучшения водного и питательного режимов почв при возделывании сельскохозяйственных культур, преимущественно виноградников, и может быть использовано при создании и эксплуатации других многолетних насаждений, а также при выращивании продовольственных культур, повышении естественного плодородия не только пахотных земель с однолетними культурами и многолетними травами, но и луговсгпастбищных угодий.

Известна почвозащитная технология контурно-полосного почвозащитного земледелия, включающая разделение склоновых массивов лесополосами в сочетании с простейшими гидротехническими сооружениями, содержащими водопоглощающие канавы с органическими заполнителями и водоудерживающие земляные валы, образующими ступенчатые (по рельефу местности) хозяйственные полосы, внутри которых выполняются все технологические операции (процессы) по выращиванию винограда и других продовольственных культур.

Однако данная технология не только не обеспечивает достаточно высокой хозяйственной эффектности использования стока и перераспределения атмосферных осадков. -ю из-за быстрого заиливания водопоглоща- ющих канав не создает оптимальных условий защиты почв от водной эрозии и не

VJ с о

00 О

ел

снижает перегрузок на объекты природной среды, существующих в результате ант- ропогенных факторов и действий, связанных со сплошной распашкой угодий и монокультуры многолетних насаждений и плантаций.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является комплексная противоэрозионная технология, применяемая на виноградниках, которая включает разделение склонов на гидрологические отрезки с размещением на используемых участках простейших гидротехнических противоэрозионных устройств: водозадер- живающих земляных валов, водопоглощаю- щих канав с органическими заполнителями, распылителей стока и шпор-перемычек, залуженных водотоков с сетью лесных полос, сопряженных с валами-канавами и магистральными межквартальными дорогами, причем внутри производственных участков, выполненных в виде вытянутых поперек склона хозяйственных полос (гидрологических отрезков), размещают виноградные насаждения, при этом ширину гидрологических отрезков устанавливают по разности высот (отметок местности) между соседними валами-канавами, которые являются верхней и нижней сторонами производственных участков. Водозадерживающие земляные валы и во до поглощающие канавы располагают в виде прямых линий, повторяющих ход базовых горизонталей рельефа местности

Недостатки известной технологии следующие: не обеспечивается надежное регулирование и перераспределение стока атмосферных осадков из-за отсутствия буферных угодий из лугово-травянистой растительности контурно-полосного характера, размещение лесополос в сочетании с валами-канавами в виде узких полос на пахотных (паровых) землях не обеспечивает

эффективной защиты почв от эрозии; выращивание лесополос требует значительных материальных затрат и времени; строительство валов-канав и создание лесополос с отклонением от расположения горизонталей рельефа местности снижает объем прудков у водозадерживающих земляных валов, увеличивает стоимость сооружений и эксплуатационные затраты; не снимает антропогенных перегрузок на объекты природной среды и сохраняет монокультуру виноградных насаждений.

Целью изобретения является повышение противоэрозионного эффекта, обеспечение более равномерного увлажнения почв за счет аккумуляции склонового стока атмосферных осадков в корнеобитаемомгори- зонте почв и перевода избыточной влаги в грунтовый сток, снижение стоимости строительства и уменьшение антропогенных перегрузок на объекты природной среды, в том числе за счет устранения негативных факторов монокультуры виноградников

Поставленная цель достигается тем. что согласно способу, включающему деление склонов на рабочие участки, т е ограничение их контурными буферными угодьями полосного типа из лугово-травянистой растительности (буферные полосы) со строительством внутри горизонтальных буферных полос водопоглощающих канав с органическими заполнителями, сопряженными с водозадерживающими земляными валами с шпорами-перемычками, рабочие участки группируют в виде ступенчато расположенных поперек склона контурных полос, строго по ходу горизонталей рельефа местности сооружают валы-канавы, при этом ширину контурных ступенчатых полос устанавливают по разности отметок между соседними валами-канавами.

Формула определения превышений между соседними валами-канавами:

Использование: почвозащитное земледелие. Сущность изобретения: осуществляют гидрологический расчет по стоку дождевых осадков на склоне, расчет ширины рабочих участков с учетом разности отметок местности на границах между участками, разбивку местности на рабочие участки контурно-полосного типа. По горизонталям местности между рабочими участками сооружают валы-канавы, заполняют их органическим материалом. Вокруг валов-канав и естественных водотоков создают буферные полосы из лугово-травянистой растительности шириной от 40 до 200 м и более, при этом долю буферных полос устанавливают в прямо пропорциональной зависимости от уклона - от 15 до 45% от площади сельскохозяйственных угодий. Ширину рабочих участков между валами-канавами устанавливают от 450-650 м при уклонах 0,011-0,016% до 80-100 м при уклонах 0.10-0.12%. Валы-канавы размещают с разностью отметок рельефа местности между ними не более 10 и не менее 5 м. Шпоры-перемычки водозадерживающих валов размещают в створах технологических просветов и хозяйственных дорог, а на концах валов сооружают глухие шпоры-перемычки с одинаковыми по верху отметками с валом. 5 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л с

Н 1000 X

0.45 h2 + i (60 В Р Т. +Sk)r 4- 0.9 hPl Т М0% -(qi +Q2)

где Н - превышение (разность отметок местности) между соседними валами-канавами, м,

h - рабочая высота водозадерживающе- го земляного вала, м,

В - ширина зоны активного водопогло- щения в канаве, м;

Р - средняя скорость инфильтрации ливневых вод в водопоглощающей канаве за время проходящего поверхностного стока, м/мин;

+

Ki +К2 100

} (1)

Pi - средняя скорость инфильтрации в зоне прудка-лимана, образующегося перед водозадерживающим зем ляным валом, м/мин;

Т - время водопоглощения почвой атмосферных осадков, принимают равным 1 ч;

SK - площадь поперечного сечения водопоглощающей канавы, м2;

h 10% - регулируемый расчетный слой поверхностного стока атмосферных осадков 10% обеспеченности, проектируемой к перераспределению на склонах, мм;

I - средневзвешенный уклон водосбора местности, %;

Ki - площадь горизонтальных и вертикальных буферных полос из лугово-травяни- стой растительности, %;

Ка - площадь многолетних трав на сельскохозяйственных участках или сидератов на виноградниках, %;

qi - расчетная величина слоя стока атмосферных осадков, задерживаемого созданным микрорельефом на виноградниках, мм;

q2- расчетная величина грунтового стока атмосферных осадков, поглощаемого (ак- кумулируемого) водорегулирующими элементами - прерывистые щели по четным (нечетным) междурядьям виноградных плантаций, мм.

Разность отметок местности между соседними валами-канавами устанавливают не более 10 м и не менее 5 м, а минимальную ширину между ними 80-100 м (при уклонах 0,10-0,12%), максимальную 450-650 м (при уклонах 0,011-0,016%), причем на выраженных водотоках размещают вертикальные буферные полосы из лугово-травянистой растительности. Эти вертикальные буферные полосы в совокупности с горизонтальными .выполняют основную нагрузку в перераспределении стока атмосферных осадков и защиты почв от эрозии.

Общая площадь буферных полос из лугово-травянистой растительности составляет 15-45% общей площади склона.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемая технология отличается тем, что группируют рабочие участки ступенчато поперек склона вдоль горизонталей рельефа местности, ограничивая их контурными буферными полосами из лугово-травянистой растительности, причем минимальную (80 м) и максимальную (650 м) ширину рабочих участков устанавливают обратно пропорционально величине уклона рельефа местности - чем больше уклон, тем уже их ширина. Каждая горизонтальная буферная полоса из лугово-травянистой растительности оснащена водопоглощающей канавой с органическими заполнителями и водозадерживающим земляным валом, снабженным шпорами-перемычками с рабочими отметками водозадерживающего земляного вала по верху.

На вертикальных буферных полосах, создаваемых по крупным и значительным водотокам, размещают овражно-балочные пруды-накопители, а на полосах-проездах, хозяйственных дорогах и технологических

просветах, размещаемых вдоль склона, сооружают распылители стока атмосферных осадков,

На фиг. 1 - 4 показаны схемы осуществления предлагаемого способа.

На фиг. 1-4 приняты следующие обозначения: 1 - горизонтальные буферные полосы из лугово-травянистой растительности, оснащенные по горизонталям

0 простейшими гидротехническими сооружениями: водопоглощающими канавами с органическими заполнителями и водоза- держивающими земляными валами со шпорами-перемычками; 2 - вертикальные

5 буферные полосы из лугово-травянистой растительности на значительных водотоках склоновых участков и овражно-балочные пруды-накопители; 3 - рабочие участки, ограниченные буферными полосами из

0 лугово-травянистой растительности, используемые под виноградные насаждения, на которых проводят все технологические процессы (операции) по уходу за виноградниками и выращиванию винограда; 4 - тех5 нологические просветы на виноградниках: 5 - водораспылители стока атмосферных осадков на технологических просветах, хозяйственных дорогах; 6 - граница сельскохозяйственных угодий: 7 - овражно-ба0 лочные пруды-накопители; 8 - простейшие гидротехнические сооружения: водопогло- щающие канавы с органическими заполнителями и водозадерживающие земляные валы с шпорами-перемычками: 9 - попереч5 ное сечение водопоглощающей канавы, водозадерживающего земляного вала, границы прудка-лимана с урезом его водной поверхности; 10 - поперечное сечение горизонтальной буферной полосы из яугово-тра0 вянистой растительности с верхней и нижней границами рабочего участка, простейшие гидротехнические сооружения (валы-канавы), границы прудка-лимана с его уровенной поверхностью по отметкам

5 шпор-перемычек; 11 - крайние ряды виноградных плантаций, разделенных буферной полосой из лугово-травянистой растительности (поперечное сечение); 12 - внутрихозяйственные полевые грунтовые

0 профилированные.дороги по верхней и нижней границам горизонтальной буферной полосы из лугово-травянистой растительности (поперечное сечение); 13 -поперечное сечение вертикальной буферной полосы, сопря5 женной со значительным водотоком на склоновых землях сельскохозяйственных территорий; 14 - крайние кусты виноград- Hbfx плантаций, разделенных вертикальной буферной полосой (поперечное сечение); 15 - разворотные технологические полосыпроезды по границам вертикальной буферной полосы (поперечное сечение); 16 - пруд-накопитель в овражно-балочном понижении внутри вертикальной буферной полосы из лугово-травянистой растительности (поперечное сечение).

Предлагаемый способ реализован в ви- ноградском совхозе имени В.И.Ленина Анапского района Краснодарского края,

Способ защиты почв от эрозии осуществляют следующим образом.

Выполняют топографо-геодезические и почвенно-мелиоративные изыскания на местности (или используют имеющиеся материалы ранее выполненных изысканий),

По результатам топографо-мелиоратив- ных изысканий, выполненных в заданном масштабе (от 1:2000 до 1:10000), составляют топографический план и почвенную карту местности на всю площадь водосбора, землепользования или локального участка.

По формуле (1) выполняют расчет регулирования стока атмосферных осадков и определяют превышение между соседними валами-канавами и на основании этого расчета по разности отметок горизонталей рельефа местности на топографическом плане, начиная с водораздела, размещают валы-канавы.

Вдоль валов-канав (сверху и снизу по рельефу) создают буферные горизонтальные полосы их лугово-травянистой растительности таким образом, чтобы верхняя и нижняя границы рабочих участков были параллельны.

Вдоль водотоков создают вертикальные буферные полосы из лугово-травянистой растительности. Границами этих буферных полос служат бровки водотоков,они же и определяют ширину вертикальных буферных полос. Таким образом получают генеральный план варианта контурно-мелиоративной организации территории.

Перенесение в натуру (на местности) границ рабочих участков, осей валов-канав и других элементов генплана выполняютjno рабочему чертежу, совмещенному с генпланом в такой же последовательности, что и составление генерального плана.

По генеральному плану графоаналитическим путем получают все геодезические данные (отметки рельефа местности, меры, линий, углы поворотов) осей валов-канав, границ рабочих участков, необходимые и используемые при перенесении элементов генплана на местность.

На рабочем чертеже перенесения в натуру элементов генплана контурно-мелиоративной организации территории выписывают все полученные и необходимые геодезические данные высотных, линейных и угловых значений генплана: отметки строительной и земной поверхности осей валов-канав, меры линий и углы поворотов

границ рабочих участков с привязкой их к строительным реперам и пунктам (точкам) геодезической опоры, топосъемочного обоснования.

Со строительных реперов (пунктов гео0 дезичес кой опоры) с помощью нивелира и нивелирных строительных реек передают высотные отметки поверхности земли осей валов-канав, начиная с водораздела и до подошвы склона. Оси валов-канав закрепля5 ют на местности строительными реперами.

Закрепление границ рабочих участков,

разворотных полос, технологических

просветов, внутрихозяйственных дорог

выполняют на местности строительными

0 реперами (межевыми знаками) с использованием теодолита путем проложения теодолитных ходов, по полученным геодезическим данным между пунктами и точками геодезического съемочного обос5 нования, закрепленных на местности в период выполнения топографо-геодезических работ при съемке территории (местности).

Измерение длин линий между створными и поворотными точками на местности

0 осуществляют с помощью 20-метровой стальной мерной лентой и 6-металлических шпилек к ней.

После закрепления на местности границ рабочих участков и других элементов

5 генплана выполняют строительные работы, в том числе по созданию виноградников.

Ряды и прямолинейную шпалеру виноградных плантаций располагают поперек склонов, длина рядов и виноградной шпале0 ры может быть стандартной (кратной 100- 200 м) или нестандартной - на краю виноградных плантаций.

Крайние (верхний и нижний по рельефу местности) виноградные ряды образуют

5 квадраты, прямоугольники, ромбы, трапеции или параллелограммы на рабочих участках, удобные для эксплуатации.

После закрепления границ рабочих участков производят разбивку их на виноград0 ные ряды и посадочные места тремя 100-метровыми мерными проволоками, на одной из которых бляшками закреплены расстояния между кустами, на двух других - между рядами. Из местности посадочные

5 места отмечают (закрепляют) камышинками-сторожками или деревянными колышками длиной 0,5 м. В закрепленные временными сторожками места производят вручную посадку лризитых или корнесобст- венных однолетних виноградных саженцев

под гидробур с образованием пульпы в посадочном скважине с последующим их окучиванием.

Таким образом, последовательное выполнение изложенных операций, начиная от водораздела по склону до его подошвы, заканчивают полностью устройство территории склоновых земель, которое надежно обеспечивает водорегулирование и перераспределение атмосферных осадков и защиту почв от эрозии.

Сравнительный анализ заявленного способа и способа-прототипа показывает, что положительный эффект создается за счет: уменьшения смыва почв на виноградниках и других культур и посевов в 5-10 раз; повышения урожайности зерновых культур (по Краснодарскому краю) на слабосмытых и несмытых почвах до 20 ц/га или на 50%, на среднесмытых почвах до 15 ц/га или на 38%, сильносмытых почвах до 10 ц/га или на 25%; получения дополнительной продукции с учетом стоимости сбереженных пита- тельных веществ в почве на гектаре зерновых колосовых культур на слабосмытых и несмытых почвах до 200 руб , на среднесмытых до 150 руб., на сильносмытых до 100 руб.; повышения урожайности винограда на слабосмытых и несмытых почвах до 20 ц/га или на 33%, среднесмытых почвах до 15 ц/га или 25%, сильносмытых почвах до 10 ц/га или на 16,5%, получения дополнительной продукции с учетом стоимости сберегаемых питательных веществ в почве на гектаре виноградников на слабосмытых и несмытых почвах до 1200 руб . на средне- смытых почвах до 900 руб.. На сияьносмы- тых почвах до 600 руб.; уменьшения расходов на защиту виноградников от болезней и вредителей (с учетом стоимости пестицидов) до 8% или до 15 руб /га; дополнительного задержания и перевода в почву до 50 мм влаги атмосферных осадков, что составит около 500 м /га за год, повышения инфильтрации почв на буферных угодьях в 8-10 раз; увеличения объема воды в прудах- лиманах у водозадерживающих земляных валов до 15-20%; снижения стоимости работ и затрат на строительство и эксплуатацию валов-канав до 20%; более рационального использования финансовых средств, направляемых на создание молодых виноградников; увеличения продолжительности жизненного цикла привитых виноградников с 14 до 21 годэ, за счет повышения толерантности виноградной лозы; устранения отрицательного влияния монокультуры виноградников, возрождения ландшафтного потенциала, что повышает его устойчивость к антропогенным нагрузкам,

стабильность, самоуправляемость, способность к самоочищению и саморегулированию; снижения продуктивного испарения влаги на почвах в 5-8 раз; снижения коэффи5 циента водопотребления виноградников и других культур и посевов на выращивание единицы продукции, затрат энергоресурсов на производство центнера продукции сельского хозяйства.

0

Формула изобретения

5 дождевых осадков на склоне, расчет ширины рабочих участков с учетом разности отметок местности на границах между участками, разбивку местности на рабочие участки контурно-полосного типа, сооруже0 ние на горизонтальных границах между рабочими участками водопоглощающих канав с органическим заполнителем и водозадерживающих земляных валов со шпорами-перемычками, а также сооружение

5 водоотводящих и водонакопительных устройств по линиям естественных водотоков и фитомелиоративные мероприятия, отличающийся тем, что. с целью повышения равномерности увлажнения корнеобитае0- мого слоя почвы и перевода избыточной влаги в грунтовый сток, а также снижения трудозатрат и уменьшения антропогенных перегрузок на объекты природной среды, валы-канавы сооружают по горизонталям

5 местности, создавая вокруг валов-канав и естественных водотоков буферные полосы из лугово-травянистой растительности и сооружая по линиям водотоков пруды-накопители, при это долю буферных полос от

0 площади сельскохозяйственных угодий склона устанавливают в прямо пропорциональной зависимости от его уклЪна.

5 15 до 45% от общей площади сельскохозяйственных угодий склона, а ширина участков между соседними валами-канавами составляет от 450-650 м при уклонах 0,011-0,016% до 80-100 м при уклонах 0.10-0,12%.

0 3. Способ по п. 1. отличающийся тем, что соседние валы-канавы размещают с разностью отметок рельефа местности между ними не более 10 и не менее 5 м.

рабочего участка выполняют параллельны- ющих земляных валов размещают в створах ми.технологических просветов и хозяйственных дорог, а на концах валов сооружают

фиг 1

//

фиг 2

Фиг.4