Организационно-хозяйственный план лесомелиоративных мероприятий и проект лесных культур в Республике Хакасия

Эрозия почвы — один из многих природных и антропогенных процессов, ведущих к снижению почвенного плодородия и разрушению почв. При разработке мер защиты почв от эрозии следует знать эти процессы, взаимосвязи между ними, их влияние на увеличение эрозионной опасности земель и интенсивности проявления эрозии.

Защита почв от эрозии — часть широкой проблемы охраны почв: охрана от различных почворазрушающих процессов. Распространенная формулировка «борьба с эрозией почв» не совсем удачна. Слово «борьба» предполагает схватку, деятельность, направленную на преодоление, уничтожение кого-либо (или чего-либо), или столкновение противоречивых стремлений. Главная цель — не допускать возникновения, т. е. не допускать появления эрозии, защищать почву от эрозии. Как в медицине главное — профилактика заболеваний, так и здесь главная задача — предупреждать появления «заболевания почвы».

Лесомелиорация ландшафтов — наука и отрасль общественного производства, которые используют лесные насаждения для защиты природных и хозяйственных объектов от различных неблагоприятных воздействий, а также для улучшения их функционирования. Во всех случаях задачей лесомелиорации сельскохозяйственных земель является формирование и совершенствование лесоаграрных ландшафтов как высокопродуктивных, биологически устойчивых и саморегулирующихся систем, способных противопоставить разрушению почвы, снижению ее плодородия, химическому загрязнению среды оптимизированную структуру угодий, коренные мелиорации, рациональную организацию использования земель.

Система лесных полос — это совокупность лесных полос для обеспечения защиты все площади от неблагоприятного воздействия природных и антропогенных факторов.

Основная задача системы лесных полос — снижение уровня максимальных скоростей ветра, что вызывает уменьшение энерго-, массои теплообмена на межполосном угодье.

В противоэрозионной системе размещение всех видов защитных насаждений направлено на регулирование снегоотложения и поверхностного стока с целью не допустить возникновения водной эрозии. При проектировании систем учитывают, прежде всего, природные факторы: климат, рельеф, почвенные условия.

В зоне достаточного увлажнения на дерново-подзолистых и серых лесных почвах противоэрозионная лесомелиорация заключается главным образом в закреплении оврагов и облесении сильносмытых земель. На склонах по границам полей и рабочих участков целесообразно размещать лесные или неширокие луговые полосы.

В зоне неустойчивого увлажнения с преобладанием выщелоченных обыкновенных и мощных черноземов, а в лесостепи и серых почв необходимо более широкое применение противоэрозионной мелиорации с созданием всех видов защитных насаждений. Значительное место в системе лесных полос занимает облесение овражно-балочной сети. В защитных насаждениях нуждаются пруды и другие водоемы.

В зоне недостаточного увлажнения с преобладанием южных черноземов и каштановых почв задачи противоэрозионной лесомелиорации должны быть тесно увязаны с требованиями борьбы с засухой, суховеями и дефляцией. Здесь велика роль лесных полос на пашне склонов и водоразделов. В связи с малой лесистостью и большой эродированностью возрастает мелиоративное и хозяйственное значение овражно-балочных насаждений.

В зоне сухого и жаркого климата с почвами пустынного типа, а также в зоне теплого и влажного климата с преобладанием горных бурых почв, желтоземов и других горно-лесных почв влажных субтропиков должны создаваться преимущественно системы противоэрозионных лесных насаждений для горных районов.

Целью данного курсового проекта научиться планировать комплекс лесомелиоративных мероприятий по снижению вредного влияния неблагоприятных природных явлений.1. Местонахождение участка и естественно-историческая характеристика района

Климат Хакасии разнообразен, что обусловлено особенностями географического положения и рельефа. Особенности климата формируются под влиянием солнечной энергии, рельефа, растительности, циркуляции атмосферы и т. д.

Суммарная величина солнечной радиации в степной части Хакасии значительно больше, чем на соответствующих широтах в более западных районах России. Здесь преобладает ясная малооблачная погода. Не случайно бытует название «солнечная Хакасия». Действительно, солнечных дней в Хакасии больше, чем в Сочи. Основной причиной засушливости климата является влияние горных хребтов, создающих дождевую тень.

В Хакасии преобладают юго-западные ветры. Сильные ветры характерны для весеннего периода, нередко они приводят к возникновению пыльных бурь. Открытость территории с севера способствует проникновению арктического воздуха. В целом же климат Хакасии характеризуется как резко континентальный с жарким летом и холодной зимой. Максимальная амплитуда колебаний температуры в отдельные годы превышает 80 градусов по Цельсию (от -40 до +40). Среднегодовая температура воздуха — 0,4°С. Период с положительной температурой 200 дней. Ясных и солнечных дней 311. Зима (ноябрь-март) холодная сухая, с устойчивыми морозами (абс.мин. — 52). Устойчивый снежный покров образуется в начале ноября. Грунт промерзает в среднем до 2 м. Весна (апрель-май) короткая и дружная, дневная температура 4 — 15 °C, по ночам заморозки до — 3. Снег сходит в апреле, в лесу, в горах местами держится до июля.

Заморозки заканчиваются в мае, в горах в конце июня. Лето (июнь — август) средняя дневная температура 18 — 24°С). (абс. макс. 38°С). В августе выпадает наибольшее количество осадков (более 55% годовой нормы) в основном в виде дождей ливневого характера. Осень (сентябрь-октябрь) в основном сухая, солнечная, моросящие дожди 8 — 10 дней в месяц. количество осадков 300−700 мм в год. Ветры в течении года преобладают юго-западные и западные 2 — 3 м/сек. Весной и осенью до 15 м/сек, и более. Вегетационный период до 150 дней (в долинах).

В горных районах континентальность климата выражена несколько меньше.

Республика Хакасия расположена на юге Восточной Сибири в Минусинской и Чулымо-Енисейской котловине. Протяженность территории с севера на юг — 400 км, с запада на восток — 200 км. Граничит: на севере и востоке — с Красноярским краем, на юго-западе — с Республикой Тыва, на юго-западе — с Республикой Алтай, на западе — с Кемеровской областью.

По характеру рельефа выделяют горную (восточные склоны Кузнецкого Алатау и Абаканского хребта, северные склоны Западного Саяна — высота до 2930 м) и равнинную (Минусинская, Чулымо-Енисейская котловины) части. Равнинные участки приурочены к широким долинам рек и носят название степей (Абаканская, Койбальская и др.). Саянские горы, высота которых порой превышает 2000 м, занимают две трети территории и располагаются на западе и юге республики.

Неблагоприятные природно-климатические факторы

Большой вред сельскому хозяйству и другим отраслям приносят засуха, суховеи, метелевые и холодные ветра, ветровая эрозия почв (дефляция), водная эрозия почв, абразия, оползни и селевые потоки.

Засуха.

Засуха — неблагоприятное сочетание гидрометеорологических условий, в результате чего в организме растений происходит нарушение водного баланса, вызывающее резкое снижение или полную гибель урожая. Засуха может быть почвенная, атмосферная и общая. Общая засуха — сочетание почвенной и атмосферной видов засухи.

Атмосферная засуха.

Атмосферная засуха — неизбежное свойство континентального климата, она наступает при высокой температуре и низкой влажности воздуха. В период атмосферной засухи даже при наличии продуктивной (усвояемой) влаги в почве иногда происходит увядание или полная гибель растений в результате того, что у них резко возрастает интенсивность транспирации, а корневая система и проводящие сосуды не успевают обеспечить подачу воды из почвы. Обычно атмосферная засуха предшествует почвенной засухе и общей.

Почвенная засуха.

Почвенная засуха вызывается отсутствием или недостатком атмосферных осадков, сдуванием снега с полей, поверхностным стоком талых и ливневых вод, а также низким уровнем агротехники ведения хозяйства.

Суховеи.

Суховеи — ветра, имеющие скорость более 3−5 м/с и приносящие нагретые массы воздуха с низкой влажностью. В суховейные дни в 13 часов температура воздуха бывает обычно выше 25−30?С, а относительная влажность воздуха меньше 20−30%. При слабых суховеях, когда дефицит влажности в дневные часы достигает 20−30мм, скручивание и пожелтение листьев наблюдаются только при продолжительном воздействии ветра на растения или при условии, если это воздействие совпадает с почвенной засухой. Интенсивные и очень интенсивные суховеи с дефицитом влажности более 30−40мм сказываются на физиологическом состоянии растений сравнительно быстро.

Ежегодно летом в республике Хакасия бывают засухи и суховеи слабой и средней интенсивности.Метели.

Различают верховую, низовую и общую метель.

Верховая метель.

Верховая метель — снегопад при наличии ветра, который подхватывает снег, переносит его и откладывает в местах затишья.

Низовая метель.

Низовая метель — переносом сухого снега, выпавшего раньше; она начинается при скорости ветра 3−5 м/с.

Общая метель.

Общая метель — это сочетание верховой и низовой видов метели.

Метелевые ветры.

Метелевые ветры сдувают снег с возвышенных мест и ветроударных склонов. Здесь возрастает вероятность вымерзания озимых культур и трав, уменьшается поступление влаги в почву, создаются предпосылки для возникновения почвенной засухи. В пониженных элементах рельефа, где откладывается снег, весной возможны переувлажнение и вымокание культур.

Холодные ветры.

Холодные ветры зимой вызывают вымерзание сельскохозяйственных и плодово — ягодных культур, а в весенне-летний период они задерживают вегетацию растений, способствуют формированию заморозков. В суровые зимы с большими морозами и холодными ветрами повсеместно происходит вымерзание даже старых садов, не защищенных лесными полосами. Большой ущерб сельскому и лесному хозяйству приносят холодные ветры в малоснежные зимы.

Ветер преобладает восточных и южных направлений 3−6м/с, не реже одного раза в месяц бывает с ветром до 20м/с, порывы могут достигать 25−35м/с.

Ветровая эрозия (дефляция).

Ветровая эрозия — процесс разрушения и переноса почвы и рыхлых горных пород под действием сильных ветров. Наиболее подвержены разрушению пески, песчаные и супесчаные почвы. Нередко ветровая эрозия проявляется и на распыленных в результате обработки почвах тяжелого механического состава. Ветровая эрозия бывает повседневной (ветры малой скорости поднимают в воздух почвенные частицы и относят их на другие участки) и периодической — пыльные бури (сильные ветры поднимают в воздух верхний слой почвы, иногда вместе с посевами, и переносят почвенные массы на большие расстояния). Сильный ветер, разрушая почвы, выдувает семена и молодые всходы, засыпает растения, заносит оросительные каналы и строения, причиняя большой ущерб сельскому хозяйству. Ветровая эрозия ведет к снижению плодородия, ферментативной и потенциальной биохимической активности почв, ухудшаются технологические качества зерна. Под действием сильных ветров не покрытые растительностью массивные пески приходят в движение и заносят поля, дороги, населенные пункты, оросительную сеть.

В зимнее время на всей практически территории Республики Хакасия преобладают ветры южные и юго-западные. Летом преобладающим становится северо-западное направление ветра. Среднегодовые скорости ветра колеблются на территории республики от 1,4 м/с (в районе станции «Неожиданный») до 5,9 м/с (станция «Ненастная»). Из этого можно сделать вывод, что установка ветряков в Республике Хакасия, на определенной части ее, оправдана. И использование ветра в качестве источника альтернативной энергии является целесообразным. Не следует только забывать, что ветряки не в состоянии обеспечить непрерывное поступление энергии потребителю, так что ветрогенераторы лучше всего сочетать, например, с солнечными модулями.

Водная эрозия.

Водная эрозия проявляется на склонах, откуда стекает дождевая или талая вода; подразделяется на плоскостную (сравнительно равномерный смыв почвы под влиянием стока воды, не успевающей впитаться), струйчатую (образование неглубоких промоин, устраняемых обычной обработкой) и глубинную (размыв потоками воды почв и горных пород). Тем самым увеличивается площадь бросовых земель, снижаются урожаи сельскохозяйственных культур, осложняется обработка почвы и увеличиваются затраты на производство сельскохозяйственной продукции. При значительной концентрации вод поверхностного стока возникает размыв почвы, результатом которого является образование оврагов. Под оврагами следует понимать современное эрозионное образование в виде промоин, возникающей в результате размыва и выноса почвы потоками талых и ливневых вод.

В Хакасии нарушение растительного покрова и, в первую очередь, вырубка горных лесов приводит к усилению поверхностного стока. При этом дождевые и талые воды быстро скатываются в реки, образуя разрушительные паводки, а уровень грунтовых вод понижается. На полноводность больших и малых рек в немалой степени влияют вырубка горных лесов и значительное изъятий воды для орошения.

Ирригационная эрозия.

Ирригационная эрозия — разрушение, перенос и отложение почвы оросительной водой в процессе полива орошаемых полей, в результате происходит плоскостной смыв плодородного слоя почвы и размыв оросительной сети. При неорганизованном сбросе поливных вод образуются овраги. Данный вид эрозии зависит от способа полива, уклона местности, связности грунта, диаметра почвенных частичек, шероховатости русла, а также расхода воды и параметров потока.

В республике Хакасия овраги занимают до 30% территории.

Абразия.

Абразия — разрушение берегов водохранилищ под воздействием волн. Высота волн на водохранилищах может достигать 1,5−2м, реже 3 м. От ударов волн об откос берега грунт разрушается (в первые 3−5лет после затопления на полосе 200−300м и более), уносится донными течениями, и образуется волнобойный обрывистый откос — клиф. Размеры волны (длина и высота) зависят от длины ее разгона, силы ветра и глубины водоема. На интенсивность абразии влияют многие факторы: высота и разрушающая сила волн, угол подхода оси волны к контуру берега, высота и геоморфологическое сложение берега, его тип и степень защищенности травянистой, кустарниковой и древесной растительностью, уклон подводной отмели, характер донных течений, транспортирующих наносы, и др.

Эрозия берегов рек.

Речные берега подвергаются эрозии (подмыву и обрушению). Водные потоки устремляются в направлении руслового откоса, отталкиваются от него с наносами и подмывают берега снизу. Подмытые, нависшие глыбы грунта не сдерживаются силами сцепления и обваливаются в русло. Подмыв и обрушение берегов наносят существенный ущерб плодородным пойменным землям, а также дорогам, водозаборам, населенным пунктам, навигационным и другим прирученным сооружениям.

Селевые потоки.

Селевые потоки — бурные водогрязевые и водокаменные потоки. Ливень или интенсивное снеготаяние вызывают в горах большой поверхностный сток, и слабо защищенные растительностью и подверженные эрозии почвы быстро смываются. Вода потоков насыщается частицами почвы и превращается в грязевую вязкую массу большого объема. Грязевые потоки подхватывают щебень, гальку и камни. Сформировавшийся селевой, или грязекаменный, поток напоминает густую тиксотропную массу, состоящую в основном из камней, щебня и почвенных частиц (80−90%) и лишь на 10−20% из воды. Для селей характерны внезапность возникновения, значительная скорость (до 10−15км/ч), непродолжительность во времени (до 1−2 ч) и большая разрушительная сила.

Хакасия богата внутренними водными ресурсами. Но гидрографическая сеть на её территории развита неравномерно. Большая часть у рек приурочена к горной части. В пределах котловин их значительно меньше. Все реки берут начало в горах. Здесь они имеют быстрое течение, каменистое дно, большое число перекатов и порогов. Долины рек узкие, ущелистые. При выходе на равнинные участки течение становится более спокойным, долины расширяются, русла разбиваются на множество рукавов, образуя многочисленные острова. Питаются реки преимущественно за счёт поверхностных вод, и их полноводность в значительной мере зависит от количества выпадаемых осадков. 3. Организация территории

Основной противоэрозионной организации территории должна быть классификация земель по их использованию, степени эродированности и потенциальной опасности эрозии с детальным учетом характера рельефа и микрорельефа. Кроме того, учитывается: направление поверхностного стока и вредоносных ветров, противоэрозионное значение сельскохозяйственных культур и лесных насаждений.

В приводораздельную зону входит та часть территории землепользования, на которой отсутствуют резко выраженные процессы водной эрозии, а преобладает ветровая эрозия. Сюда входят водораздельное плато и прилежащие склоны с уклоном до 3−5% (2−30). Основные мелиоративные мероприятия в приводораздельной зоне должны быть направлены на борьбу с засухами, суховеями и пыльными бурями. Используются эти земли под полевой севооборот для выращивания сельскохозяйственных культур (овес, ячмень, пшеница и рожь).

В присетевую зону включают участки землепользования с процессами плоскостной эрозии — смыв более или менее равномерного слоя почвы со всей поверхности. Эти участки имеют уклон 5−15% (3−90), прилегают к приводораздельной зоне, и их выделяют под почвозащитные севообороты, в основном для борьбы со смывом почвы. Здесь будут использоваться кормовые культуры (сахарная свекла).

К гидрографической зоне относят гидрографическую сеть и прилегающие к ней склоны с крутизной 90 и более (более 15%). Под гидрографической зоной понимают систему естественных понижений на поверхности земли, по которой стекают воды поверхностного стока, поступающие с прилегающих склонов. Она состоит из пяти основных звеньев — ложбин, лощин, суходолов, балок и долин и при осмотре сверху похожа на лежащее дерево, ствол которого является долиной, а балки, суходолы, лощины и ложбины — ветвями первого, второго, третьего и четвертого порядков.

Характерной особенностью данной зоны является наличие процессов линейной эрозии (размыва) почвы, на борьбу с которыми, в первую очередь, должны быть направлены проектируемые мероприятия. Но при этом следует иметь в виду, что процессы смыва почвы не уменьшаются, а проявляются в еще более интенсивной форме по сравнению с присетовой зоной. Однако, как правило, вред от линейной эрозии превышает вред от плоскостной. Поэтому первоочередной задачей при проектировании лесомелиоративных насаждений является предупреждение и борьба с размывом, но необходимо также принимать меры для прекращения смыва почвы.

Разделение территории землепользования на зоны производится следующим способом.

Сначала уточняют уклоны, которые будут служить границами между зонами. В качестве границ между приводораздельной и присетевой зонами принят уклон в 5%, а между присетевой и гидрографической — в 15%. Исходя из масштаба плана и высоты сечения горизонталей, которая в задании составляет 5 м, определяем расстояние между горизонталями, при котором уклон будет соответствовать границе зон.

Для определения границы между приводораздельной и присетевой зонами находим уклон по формуле:

i = h/l, где

i — уклон между двумя соседними горизонталями;

h — высота сечения горизонталей (величина превышения одной горизонтали над другой);

l — расстояние между горизонталями в метрах.

Подставляя в формулу числовые данные, получим:

i = h/l => l=h/i= 2.5/0,05 = 50м=0.5см.

Таким образом, получаем, что уклон 0,05 (5%) при заданном масштабе 1:10 000 будет в том случае, когда расстояние между горизонталями в 100 м на плане будет равно 1 см. Поэтому при расстоянии между горизонталями менее 1 см уклон будет более 5%.

Следовательно, граница между приводораздельной и присетевой зонами пройдет по той горизонтали, ниже которой расстояние до нижерасположенной горизонтали будет меньше 1 см, а до вышерасположенной горизонтали — больше 1 см.

Граница между зонами не всегда проходит по одной горизонтали, т.к. расстояние между горизонталями изменяется, поэтому граница может подниматься на 1, 2, иногда 3 и 4 горизонтали, а иногда и опускаться.

Переход с одной горизонтали на другую следует при первичном разделении проводить перпендикулярно горизонталям. В дальнейшем при размещении лесомелиоративных насаждений границы между зонами выравниваются.

Присетевая зона на плане обозначается зеленым цветом, а приводораздельная — серым цветом. К гидрографической зоне относятся балка и впадающие в нее овраги, на плане гпдрографическая зона обозначается красным цветом (см. приложение 1).

В некоторых случаях одной из зон может не быть (чаще присетевой). Присетевую зону не выделяют, если ее ширина менее 50−70м, т.к. ее трудно использовать в сельском хозяйстве.

В каждой зоне проектируются определенные противоэрозионные мероприятия, которые будут рассматриваться в последующих главах. 4. Мелиоративные мероприятия в приводораздельном фонде

Лесомелиоративные мероприятия Лесомелиоративные мероприятия направлены на устранение причин возникновения ветровой и водной эрозии.

Наибольший защитный и мелиоративный эффект на сельскохозяйственные поля оказывает система защитных насаждений, а не обособленные защитные посадки. Под системой защитных насаждений понимается комплекс различного вида защитных насаждений определенной конструкции, взаимодействующих между собой и создающих мелиоративный эффект на определенной территории, который обеспечивает защиту сельскохозяйственных культур от неблагоприятных природных влияний и способствует получению высоких устойчивых урожаев.

Лесные насаждения для защиты почв от эрозии в равнинных районах создают чаще всего в виде полос, которые по характеру размещения на сельскохозяйственных землях и по назначению делятся на следующие виды: полезащитные лесные полосы, водорегулирующие полосы на склонах, прибалочные и приовражные полосы, насаждения на берегах балок и откосов оврагов, донные насаждения. Эти насаждения одновременно служат для защиты сельскохозяйственных культур от ветровой эрозии и суховеев.

Система лесных полос — это совокупность лесных полос для обеспечения защиты всей площади, окаймленной от неблагоприятного воздействия природных и антропогенных факторов.

Защитная лесистость — это отношение площади защитных лесных насаждений к общей площади, на которых они расположены.

Окаймленность — отношение площади полей (га) к общей длине опушек лесныз полос (км). При окаймленности 80% и более защищенность сельскохозяйственных полей сильная, 50−80% - средняя, и менее 50% - слабая.

Защищенность территории лесными насаждениями — отношение площади зоны эффективного влияния лесных насаждений к общей площади территории, на которой они расположены.

Основная задача системы лесных полос — снижение уровней максимальных скоростей ветра, что вызывает уменьшение энерго-, массои теплообмена на межполосном угодье.

В зоне достаточного увлажнения цель создания полос — закрепление оврагов и сильносмытых земель. На склонах по границам полей целесообразно размещать лесные или неширокие луговые полосы.

В зоне неустойчивого увлажнения используются все виды защитных лесных насаждений, в т. ч. облесение овражно-балочной сети, для защиты прудов, водоемов.

В зоне недостаточного увлажнения необходима борьба с засухой, суховеями. Полосы закладывают на склоне пашни. В зоне сухого и жаркого климата существует система специальных насаждений, в т. ч. для горных районов, для защиты ирригационных сооружений, для защиты пастбищ. Во всех зонах создаются полосы по берегам рек, водохранилищ, вдоль дорог, на нарушенных землях.

В приводораздельном фонде создаются полезащитные лесные полосы с целью улучшения водного и микроклиматического режимов полей, прекращения вредного влияния суховеев и засух на урожай и предохранения почвенного покрова от процессов разрушения водой и ветром.

Размещаются полосы на полях в зависимости от преобладающего направления вредных ветров и рельефа местности. Основные полосы закладываются вдоль длинных сторон полей перпендикулярно к вредоносным ветрам, но допускается отклонение продольных полос до 30−450 от этого направления. Расстояние между основными полосами проектируется в связи с типом почв и уклонов местности. В данном случае, применяются серые лесные почвы на склонах до 20 и на расстоянии 600 м.

На всех склонах почв, подверженных развеиванию, расстояние между основными почвами уменьшают на 100 м. Перпендикулярно к основным полосам проектируются поперечные (вспомогательные) полезащитные полосы. Дополнительные полосы располагаются на расстоянии 1000 м при холмистом рельефе и 1500 — при ровном рельефе и отсутствии развеивания (рис.1).

Рис. 1. Примерная схема размещения лесных полос на приводораздельной зоне Основная полезащитная полоса Дополнительная полезащитная полоса Для проезда тракторов с прицепными орудиями в местах пересечения продольных и поперечных лесных полос оставляют разрывы шириной 20−30м. При проектировании защитных полос следует учитывать размещение дорожной сети. Грунтовые дороги и тропы могут быть перенесены. Их следует размещать вдоль полос с южной стороны для быстрого освобождения дорог от снега.

Ширину полезащитных лесных полос на неорошаемых лесных землях проектируют от 7,5 до 15 м. В целях ослабления поверхностного стока на пахотных склонах более 20 их ширина может быть увеличена до 21 м.

При отведении земель под лесные полосы ширина закраек принимается равной половине ширины междурядья с каждой стороны полосы. Расстояние между растениями в рядах при посадке сеянцев в лесостепной зоне 2,5−3м., а при посадке саженцев 3−4м.

Число рядов в полезащитной полосе может быть от 3 до 5.

Конструкция лесной полосы характеризуется формой и внутренним строением, от которых зависит характер и степень их ветропроницаемости, т. е. аэродинамические свойства. Ажурность лесной полосы — это отношение площади просветов в продольном (фронтальном) профиле лесной полосы в облиственном состоянии к ее общей площади. Ветропроницаемость лесных полос зависит от их ажурности и определяется отношением скорости ветра на заветренной стороне лесной полосы на расстоянии ее высоты к скорости ветра на открытом поле.

Различают три основные конструкции лесных полос:

ажурную;

продуваемую;

плотную.

Полосы плотной конструкции — это сложные многоярусные насаждения с подлеском, которые в облиственном состоянии в пределах всего вертикального профиля почти не имеют просветов. Ветропроницаемость плотных полос в кронах и между стволами не превышает 25−30%.

Продуваемые лесные полосы в облиственном состоянии характеризуются плотным строением в верхней части вертикального профиля (в кронах) и наличием крупных просветов между стволами в приземной части до 3−3,5 м высотой. По форме это простые одно-, двухъярусные насаждения без кустарника или с кустарником высотой не более 0,5 м. Наличие крупных просветов в виде окон между кроной низких кустарников и деревьев обеспечивает хорошую ветропроницаемость и снегораспределение.

Ажурные лесные полосы — это сложные двух-, трехярусные насаждения с подлеском, которые в облиственном состоянии в пределах всего вертикального профиля имеют более или менее равномерно расположенные просветы. В отличие от плотных лесных полос ажурные имеют меньшую ширину или меньшую густоту посадки. Разная степень ажурности достигается также введением в лесополосы древесных пород с ажурной кроной, рубками ухода и обрезкой сучьев.

В зоне республики Хакасия рекомендуется создавать лесные полосы ажурно-продуваемой конструкции. Площадь просветов между стволами свыше 60% и в кронах 15−35%. Ветропроницаемость между стволами больше 70% и в кронах меньше 30−70% (рис.2).

Рис. 2. Схема размещения деревьев в продуваемой полосе А-главная порода.

Лесные полосы влияют на движение ветрового потока и скорость ветра, что в значительной степени зависит от конструкций лесной полосы.

Продуваемые лесные полосы действуют по типу аэродинамических диффузоров, разделяя ветровой поток плотными кронами надвое: один переваливается через полосу, другой проходит между стволами деревьев в приземной части насаждения (рис. 3).

Большое значение для повышения урожайности сельскохозяйственных культур имеет накопление и распределение снега. В отдельных районах снег является почти единственным источником влаги. В отличие от летних осадков, снег меньше испаряется и может перераспределяться Значительное влияние на накопление и распределение снега оказывают лесные полосы, которые способствуют увеличению запасов влаги в почве за счет зимних осадков в переделах 20−47мм.

Рис. 3. Влияние лесных продуваемых полос на скорость ветра:

V — скорость ветра в % по отношению к начальной;

Н — высота полосы участок природный климатический лесной Для создания лесной полосы продуваемой конструкции в качестве главной породы используется береза повислая или бородавчатая.

Береза повислая или бородавчатая (Betula pendula). Дерево первой величины, распространено в северных и средних районах степной зоны. Уступает по быстроте роста только тополям; не страдает от снеговала. К 40 годам береза в степи теряет способность возобновиться порослью. Порода ветроустойчива. Она является одной из лучших главных пород для лесных полос на черноземах, за исключением южных черноземов. В Казахстане береза произрастает вплоть до супесчаных разностей темно-каштановых почв. В Башкирии хорошо растет на маломощных карбонатных почвах, подстилаемых на глубине 25−40см известняками и гипсом. Южнее линии Киев-Харьков-Ростов береза растет хуже. При создании лесных полос главной породой березой бородавчатой из-за ажурной ее кроны рекомендуется вводить как примесь теневые густокронные породы — клен остролистный или липу. Они дают возможность при минимальной ширине создать необходимую плотность лесных полос и в то де время затеняет почву и препятствуют поселению сорняков.

Для создания полезащитных полос необходимо:

1) ч./дн. — 26 865,6 руб.;

2) тр./дн. — 32 765 руб.;

3) фонд з/п — 5052,6 руб.;

4) Амортизационное отчисление — 500 руб.

Всего затрат — 59 630,6 руб.

Агротехнические мероприятия на приводораздельной зоне Агротехнические мероприятия должны обеспечивать усиленное водопоглощение почвами, перехват талых и ливневых вод, повышать плодородие почв, препятствовать ветровой и водной эрозии, улучшать почвенный микроклимат.

Все мероприятия этой группы направлены на то, чтобы привести почвы в такое состояние, при котором полностью ликвидируется или значительно снижается поверхностный сток воды, почва максимально поглощает атмосферные осадки и создается наиболее благоприятный водный режим для роста и развития сельскохозяйственных культур.

Почву под лесные культуры готовят, как правило, по системе черного пара, а на землях, подверженных ветровой эрозии, — по системе раннего пара. Основная цель подготовки почвы — придать ее надлежащее агрофизическое состояние, очистить от сорняков, накопить и сберечь влагу. Подготовку почвы проводят, как правило, по системе черного пара. На пахотных землях основной подготовке на всех типах почвы предшествует лущение стерни на глубину 6−8см одновременно с уборкой сельскохозяйственных культур. В лесостепной зоне на выщелоченных, мощных и обыкновенных черноземах основную отвальную вспашку проводят осенью на глубину 27−30см, весной — закрытие влаги боронованием в 2 следа. В течение лета в зависимости от засоренности поля проводят 4−5 послойных рыхлений почвы на глубину 8−14см с одновременным боронованием. Послойное рыхление почвы чередуется от менее глубокого 8−10см к более глубокому 12−14см. Осенью производят безотвальное рыхление пара с почвоуглублением до 35−40см. Весной почву боронуют в 1−2 следа. На глубину 6−8см при необходимости проводят предпосевное рыхление с боронованием. В степной зоне на южных черноземах и каштановых почвах для основной вспашки применяют плантаж на глубину 50−60см.

Подготовку почв, подверженных ветровой эрозии, проводят обычно по системе раннего пара с плантажной обработкой на глубину 45−50см, летом почву культивируют 2−3 раза и рыхлят плоскорезами на глубину до 30 см, осенью делают безотвальное рыхление. Весенняя обработка проводится ранним боронованием в два следа.

Подготовка почвы легкого механического состава осуществляется только по системе раннего пара. Весной в этом случае проводят безотвальную вспашку на глубину до 25 см. В течение лета — двукратное рыхление почвы плоскорезами на глубину 8−10см, осенью — безотвальное глубокое рыхление на глубину 50−60см, а весной — предпосадочное боронование в два следа. В зонах недостаточного увлажнения во время парования проводят снегозадержание.

Агротехнические приемы противоэрозионной обработки почв подразделяются на обычные агротехнические приемы (глубокая обработка почвы, обработка почвы и посев сельскохозяйственных культур поперек склона и др.) и специальные водозадерживающие приемы (гребнистая вспашка, бороздование зяби, поделка ячеек и др.).

Все приемы разработаны применительно к зоне, типам почв, с учетом рельефа, экспозиции и размещаемой культуры в севообороте.

В данном курсовом проекте я буду применять следующие виды агротехнических мероприятий:

1)Перекрестный способ посева зерновых культур;

2)Мульчирование — нанесение поверхностной покрышки на посевы сельскохозяйственных культур. Органическая покрышка: солома, компост, опилки, торф и др. Минеральная покрышка — песок. Мульчирующая покрышка задерживает поверхностный сток, защищает почву от излишнего иссушения, угнетает сорняки и улучшает условия для биологических процессов в почве.

3)Снегозадержание и регулирование снеготаяния — эффективный способ борьбы с водной эрозией талыми водами. Проводят с помощью снегопахов-валкователей СВУ-2,6. Снежные валы размещают на склонах до 2−30 через 15−20м, на более крутых склонах — через 8−10м.

4)Буферные полосы. Их формируют из культур сплошного сева. Они предотвращают эрозию на посевах пропашных культур.5. Мелиоративные мероприятия в присетевой зоне

При склонах более 5, но менее 15% площадь выделяется как присетевая. Присетевой фонд представляет собой нижнюю, сильно эродированную часть склона.

Лесомелиоративные мероприятия Представляет собой создание противоэрозионных защитных насаждений. В присетевой зоне для предупреждения и борьбы со смывом почвы создают водорегулирующие лесные полосы.

Функции водорегулирующих лесных полос:

перевод поверхностного стока в почвогрунтовый;

распыление концентрированных струй потоков воды;

скрепление почвогрунта корневыми системами растений.

Высаживают водорегулирующую полосу на границе между приводораздельной и присетевой зонами (рис. 4). Они способствуют разрыхлению почвы корнями, а стволы, комли и опад создают препятствие на пути движения воды. Промерзание почвы в полосе грунта меньше.

Рис. 4. Схема размещения водорегулирующей и водопоглощающей полос При ширине присетевой зоны более 300 м проектируются водопоглощающие полосы. Водопоглощающие полосы располагают по горизонталям, которые не всегда бывают параллельны направлению бровки лощины, лучше всего их располагать по середине линии для более равномерной нагрузки.

Водорегулирующие и водопоглощающие полосы создают из быстрорастущих пород с участием кустарника для лучшего распыления стекающих струй воды.

Водорегулирующие полосы имеют снегораспределительное и водорегулирующее значение, также они препятствуют проникновению домашних животных, могут задерживать твердый сток, опушки устраиваются из хорошо укореняющихся кустарников: лещина, ракитник, желтая акация и др.

В центре водорегулирующей полосы располагаются высокорослые древесные породы, которые играют ветроломную роль. Опушечные породы периодически «сажают на пень». Опушечный ряд с нижней стороны склона создают из плодовых деревьев. Вдоль нижней опушки проектируются канавы с валиками.

Для создания водорегулирующей и водопоглощающей полос в данном курсовом проекте используется схема, изображенная на рисунке 5. Ширина такой полосы составляет 21 м. В качестве главной породы используется Дуб черешчатый, сопутствующей породы — Бирючина обыкновенная, кустарник — Лох узколистный.

Рис. 5. Схема размещения деревьев в водорегулирующей и водопоглощающей полосах: а — главная порода; б — сопутствующая порода; в — кустарник Общая длина водорегулирующих и водопоглощающих полос составляет 4780 м.

Дуб черешчатый (Quercus rubur). Незаменимая главная основная порода для полосного и массивного степного лесоразведения. Дуб имеет две формы: ранораспускающуюся и поздораспускающуюся. Последняя форма дуба меньше страдает от весенних заморозков, имеет более сильный рост в молодости, устойчива против вредителей, но предпочитает более свежие почвы. Дуб как главную породу можно использовать в лесомелиоративных насаждениях во всей европейской части лесостепной и степной зоны. В Заволжье его рост сильно снижается, и ему на смену приходят более морозостойкие породы — хвойные, береза и др. За Уральским хребтом дуб почти не разводят. Дуб обладает мощной корневой системой, выносит засоленность и сухость почвы. Это одна из самых долговечных степных древесных пород. При соответствующей агротехнике дуб может произрастать на крайнем юго-востоке вплоть до светло-каштановых почв. Лучшие насаждения он дает в смеси с кленом остролистным, липой, кленом татарским. Обладая большой пластичностью, дуб может обходиться без опушечных кустарников и образует по краям лесных полос мощные барьеры из своих крон. Последние обладают большой плотностью и достаточными размерами, чтобы при нескольких рядах создать лесную полосу оптимальной продуваемости Бирючина обыкновенная (Ligustrum vulgare). Многолетний кустарник семейства маслиновых высотой 1,5−2 метра, молодые ветви бирючины коротко опушенные, позже — гладкие, с рассеянными чечевичками, листовая пластинка- 2−7 см длины, 0,5−2 см ширины, продолговато-эллиптическая или линейно-эллиптическая, большей частью коротко-остроконечная, почти кожистая, со слегка завернутыми краями, черешок около 0,5 мм длиной, голый. Соцветие метельчатопирамидальное, 9 мм длиной, 6 см шириной, раскидистое или довольно густое, веточки соцветия короткопушистые, цветоножки коротко опушенные. Чашечка при основании опушенная, короткореснитчатая. Трубка венчика в 2 раза длиннее чашечки, доли венчика равны или немного короче трубки. Тычиночные нити примерно в 2 раза короче долей венчика. Рыльце почти заключено или немного выставляется из венчика. Плод черный, ягодообразный, шаровидный, до 8 мм в диаметре. Цветет в июне. Плоды созревают в августе-сентябре.

Лох узколимстный (Elaeбgnus angustifуlia). Кустарник или невысокое дерево высотой 3—7 м, иногда с колючками. Молодые побеги серебристые, остальные серые.

Листья линейноили продолговато-ланцетные, ланцетно-овальные или яйцевидные, счерешками, длиной 5—8 см, островершинные, к основанию суженные, сверху серовато-зелёные, снизу серебристо-белые от серебристых чешуек, покрывающих обе стороны листа.

Агротехнические мероприятия в присетевой зоне Основным агротехническим мероприятием для предупреждения борьбы со смывом почвы и мероприятием повышения плодородия смытых почв присетевой зоны является введение кормовых севооборотов с многолетними травами. Многолетние травы имеют наибольшее противоэрозионное значение: хорошо скрепляют почву корнями, уменьшают скорость течения воды, увеличивают плодородие почв. В качестве кормовых трав используются: люцерна, горох, чина, вика, овес, люпин и др.

В данном курсовом проекте в качестве кормовой травы вводится люпин многолетний.

Люпин многолетний (Lupinus polyphyllus) — стержнекорневой многолетник с сочным полым стеблем, высота которого достигает 1 м. Культура зимостойка, неприхотливая, обогащает почву азотом. На одном месте растет пять-шесть лет.

Гидротехнические мероприятия в присетевой зоне В присетевой зоне в местах перелома водорегулирующих полос и в местах пересечения их с горизонталями для предупреждения концентрации поверхностного стока необходимо запроектировать регуляторы стока, или распылители. Распылитель — это земляное сооружение, предназначенное для рассредоточения и отвода в безопасные для размыва места поверхностного стока. Распылители стока представляют собой валики из земли и выемки, изготовленные плугом (рис. 6).

Рис. 6. Схема распылителя стока: 1 — земляной валик; 2 — выемка Направление валика под углом к оси ложбины 450. Высота и ширина валика уменьшается к краям ложбины. Длина валика несколько метров, а ширина 1,5−2м. Высота всего сооружения до 50 см.

Для создания водорегулирующей и поглощающей полос необходимо:

1) ч./дн. — 33 001,9 руб.;

2) тр./дн. — 23 025 руб.;

3) фонд з/п — 1324,8 руб.;

4) Амортизационное отчисление — 500 руб.

Всего затрат — 56 026,9 руб.6. Мелиоративные мероприятия в гидрографическом фонде

Для гидрографической зоны, наряду с наличием процесса смыва почв, являются характерным процессы размыва. В этой зоне преобладают процессы вертикальной эрозии. В данной зоне необходимо запроектировать прибалочные и приовражные полосы, которые должны задерживать в себе переносимый ветром снег, не допуская его отложения на гидрографической сети.

Приовражные и прибалочные полосы должны быть плотными. В них со стороны пастбищ вводят по одному ряду колючих кустарников. В приовражных полосах со стороны оврага вводят корнеотпрысковые породы: тополь белый, терн, вишня, а для обсеменения откосов оврагов, например, клен ясенелистный и акацию белую. Ширина этих полос составляет 21 м (рис.7).

Рис. 7. Схема приовражной полосы: а — корнеотпрысковый кустарник; б — обычный кустарник; в — главная порода; г — колючий кустарник Приовражные лесные полосы предотвращают рост действующего оврага, защищают его откосы от размыва, регулируют поверхностный сток, улучшают микроклимат на прилегающей территории, оттеняют откосы, улучшают их гидрологический режим, способствуют естественному заращиванию и рациональному использованию эродированных земель. Они проектируются вдоль оврагов на расстоянии ожидаемого осыпания откоса, но не ближе 3−5м от бровок оврага с установившимися откосами или на расстоянии 1−2м от будущей бровки.

Прибалочные лесные полосы имеют стокорегулирующее значение, они перехватывают поверхностный сток и переводят его во внутрипочвенный. Прибалочные лесные полосы создают вдоль бровок, балок с целью предотвращения размыва, поглощения и распыления поверхностного стока, сдувания в балки снега с полей, улучшения микроклимата на прилегающих территориях, дополнительного увлажнения и хозяйственного использования прилегающих малопродуктивных земель. Прибалочные лесные полосы создают на расстоянии 3−4м от края балки (рис. 8).

Рис. 8. Прибалочная лесная полоса: а — главная порода; б — сопутствующая порода; в — кустарник Для создания приовражной лесной полосы используется в качестве главной породы дуб черешчатый, обычного кустарника — ирга обыкновенная, корнеотпрыскового кустарника — смородина золотистая и колючего кустарника — крыжовник обыкновенный.

Дуб черешчатый (Quercus rubur). Незаменимая главная основная порода для полосного и массивного степного лесоразведения. Дуб имеет две формы: ранораспускающуюся и поздораспускающуюся. Последняя форма дуба меньше страдает от весенних заморозков, имеет более сильный рост в молодости, устойчива против вредителей, но предпочитает более свежие почвы. Дуб как главную породу можно использовать в лесомелиоративных насаждениях во всей европейской части лесостепной и степной зоны. В Заволжье его рост сильно снижается, и ему на смену приходят более морозостойкие породы — хвойные, береза и др. За Уральским хребтом дуб почти не разводят. Дуб обладает мощной корневой системой, выносит засоленность и сухость почвы. Это одна из самых долговечных степных древесных пород. При соответствующей агротехнике дуб может произрастать на крайнем юго-востоке вплоть до светло-каштановых почв. Лучшие насаждения он дает в смеси с кленом остролистным, липой, кленом татарским. Обладая большой пластичностью, дуб может обходиться без опушечных кустарников и образует по краям лесных полос мощные барьеры из своих крон. Последние обладают большой плотностью и достаточными размерами, чтобы при нескольких рядах создать лесную полосу оптимальной продуваемости.

Ирга обыкновенная (Amelanchier vulgaris). Кустарник высотой до 3 м, засухоусточив, морозоустойчив. Обильно и ежегодно плодоносит. Привлекает птиц.

Смородина золотистая (Ribes aurum). По своим размерам кусты золотистой смородины крупнее привычных видов и достигают 2,5−3м. Особенного ухода за золотистой смородиной не требуется, она неприхотлива. Любит освещенные места, но хорошо растет и в полутени. Может расти на бедных почвах, предпочтительнее плодородные и достаточно влагоемкие почвы. Обладает необычной устойчивостью к неблагоприятным факторам: жаре и морозу, пыли и засухе, дыму и загазованности воздуха, болезням и вредителям.

Крыжовник обыкновенный (Grossularia reclinata). Небольшой кустарник высотой до 1—1,2 м. Цветет в мае. Плоды созревают в июне-августе. Медонос. Крыжовник обыкновенный предпочитает умеренный климат, не требователен к теплу, устойчив к граду и сильным ветрам. Растение плохо реагирует на продолжительную засуху, высокие температуры приводят к тепловым ожогам ягод. Крыжовник нетребователен к влаге, но требователен к освещению. Хорошо растет на умеренно увлажненных, прогреваемых, незатененных участках. Крыжовник предпочитает суглинистые почвы. Выращивают в солнечном или полутенистом месте с плодородной влагоемкой почвой. Хорошо отзывается на внесение органических удобрений. Крыжовник — достаточно зимостойкий кустарник и в холодно-умеренной зоне не требует укрытия на зиму.

Для создания прибалочной лесной полосы используются в качестве главной породы дуб черешчатый, сопутствующей породы — ясень пушистый и кустарника — ирга обыкновенная.

Биологические особенности дуба черешчатого и ирги обыкновенной рассмотрены ранее в этой же главе.

Ясень пушистый (Fraxinus pubescens). Дерево средней величины (до 20м). К плодородию почвы менее требователен, чем ясень обыкновенный, но более требователен к ее влажности. Выносит временное затопление и небольшое засоление. Самый морозостойкий из видов этого рода. Лучше переносит городские условия, чем ясень обыкновенный. В молодом возрасте в северных районах страдает от морозов и имеет кустовидную форму. Дает хорошую тень. Используется для уличных насаждений.

Гидротехнические мероприятия в гидрографической зоне Защитное действие насаждений начинает сказываться только через 5 — 10 лет, поэтому кроме лесомелиоративных мероприятий проводятся еще гидротехнические.

Укрепление вершин оврага Из гидротехнических сооружений на гидрографической зоне для укрепления вершин оврага используются следующие:

1) Водозадерживающие валы задерживают полевой сток, предотвращают рост оврагов, увлажняют почву на прилегающих участках и ослабляют эрозию нижележащих угодий. Более эффективна система валов. Водозадерживающие валы чаще размещаются перед вершиной крупного действующего оврага: первый — на расстоянии, равном двойной или тройной высоте вершины оврага (рис.9). Валы должны охватывать дугообразно главную вершину и отвершки и располагаться равномерно по горизонталям без резких извилин. Для ограничения движения вдоль вала и на его концах устраивают шпоры, а на остальной части через каждые 50м — перемычки.

Рис. 9. Схема размещения водозадерживающих валов и канавок

2) Ступенчатые водоспуски изготавливают в виде ступенек или единого лотка. Делают из стенки и водобойного пола, при прохождении по ней воды скорость потока уменьшается. Такие ступеньки укрепляются камнем или бетоном. Нормальным считается, если скорость потока воды снижается до 2 м/сек. По ступенчатому водоспуску поток воды на некоторой части движется по дну водоспуска, а на остальных участках с отрывом от него, в виде водопада (рис.10).

Рис. 10. Схематическое изображение ступенчатого водоспуска

3) Быстроток (лоток) представляет собой укрепленный наклонно желоб, по которому вода из водосбора стекает на дно оврага. Это сооружение состоит из следующих частей: приемной части (водохода); проводящей части (быстротока), по которой вода из приемной части поступает суженным потоком к донной части оврага; водобойной части (водобойного колодца), где происходит гашение кинетической энергии воды, после чего она далее течет спокойно по горизонтальной поверхности, не вызывая разрушений. Устанавливается на небольших вершинах оврага (рис.11).

Рис. 11. Схематическое изображение быстротока Укрепление дна оврага Для укрепления дна оврага и предупреждения заиления и конуса выноса применяют:

1) Укрепление дна хворостом: из хвороста связывают фашины, укладывают комлями к устью оврага. Высота укладываемого слоя 0,5−0,7 м. Фашины укладывают, укрепляя кольями из живых стволов ив. Через 1−2 года вся пустоты между фашинами заполняются илом, дно поднимается на желаемую высоту. Живые колья укореняются и тоже скрепляют дно своими корнями (рис. 12).

Рис. 12. Укрепление дна оврага хворостом: а — продольный разрез; б — план; в — поперечный разрез

2) Укрепление дна запрудами. Запруды, или илофильтры, устраивают для ликвидации донных размывов и прекращения выноса почвенных частиц в реки, водоемы и т. п. Наиболее простыми являются запруды из плетней и фашин, устраиваемые высотой 0,4−0,8 м. Также они бывают деревянными и каменными. Поперек дна делается канава и рядом с ней (после запруды) плетень и водобойный колодец. Для устройства запруды выкапывают канаву глубиной 0,5 м поперек дна оврага. Затем через 15−20см забивают живые колья ивы, которые заплетают хворостом. Колья и хворост берутся живыми, тогда они прорастут и создадут донные насаждения и прочно скрепив грунт. Со стороны вершины оврага у плетня делают отсыпку из глинистого грунта, покрываемую дерном (рис. 13).

Рис. 13. Разные виды запруд в оврагах: а — фашинная запруда; б — запруда из грунта

Укрепление дна откосов

1) Залужение является эффективным методом борьбы с эрозией почв. Травянистая растительность имеет мощную разветвленную корневую систему и густую надземную часть, прочно скрепляет верхние горизонты почвы, создавая на пути стока большую шероховатость, благодаря которой снижается скорость течения водных потоков и происходит кольматаж (отложение) твердого стока. За счет задержания мелкозема и отпада органического вещества растений постепенно восстанавливается плодородие смытых почв. Для создания залужения делаются деревянные обрешетки и между клетками высевается трава. Обычно используются травосмеси из 2−4 трав.

2) Дернование. При этом способе нарезается дерн размером 1?1 — 0,2?0,4 м длиной и 6−8см толщиной. Дерновина укладывается в выемки и прибивается колышками. Дернование также эффективно укрепляет грунт, как и залужение (рис. 14).