Учебно-методическое пособие для обучающихся по направлениям: 110400. 62 «Агрономия», 120700. 62 «Землеустройство и кадастры»

- Ставрополь: СтГАУ, 2014

Авторы:

Трубачёва Л.В., Власова О.И. Передериева В.М., Вольтерс И.А., Тивиков А.И., Менькина Е.И., Горбачёва Л.А., Марьин А.Н.

Рецензент – доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.И.Войсковой

Ставропольский Государственный аграрный университет, 2014

Предисловие

Часто земли, окружающие города и поселки, подвергаются разрушению природными вреднодействующими факторами (водная и ветровая эрозия), горными разработками рудного и нерудного сырья. Поэтому они объективно нуждаются в мелиорации, т.е. улучшении.

Специалист садово-паркового и ландшафтного строительства должен уметь проектировать, рассчитывать и выполнять мероприятия по защите почвы от эрозии, созданию защитных насаждений вокруг населенных пунктов, естественных и искусственных водоемов, вдоль путей транспорта, на песках, создавать рекреационно-устойчивые ландшафтные лесные культуры и выращивать с этой целью лесокультурный посадочный материал.

Курсовая работа по мелиорации ландшафтов имеет своей целью закрепление и углубление знаний, полученных студентом при изучении дисциплины «Лесомелиорация ландшафтов». В процессе выполнения курсовой работы он получает навыки проектирования агролесомелиоративных мероприятий, ландшафтных культур и лесомелиоративного питомника, производства расчетов, составления технико-экономических записок, учится пользоваться справочной литературой, государственными и отраслевыми стандартами.

Настоящие методические указания призваны обеспечить разъяснение основных методических принципов проектирования, расчета и выбора оптимальных решений.

I. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНЫХ

МЕРОПРИЯТИЙ
I.I. Характеристика климатически условий

По данным климатических справочников или других источников необходимо дать анализ показателей элементов погоды с точки зрения влияния на подбор и агротехнику создания лесных культур:

а) температура воздуха средняя, минимальная и максимальная по месяцам и за год;

б) осадки по месяцам, за год и вегетационный период;

в) снеговой покров, его глубина на характер накопления;

г) относительная влажность воздуха и число дней с низкой относительной влажностью воздуха (менее 30% в 13⁰⁰) по месяцам и за год;

д) ветер, его направление и скорость, возможность сильных ветров по месяцам и за год;

е) характеристика весны - разрушение устойчивого снегового покрова, время схода снега, быстрота нарастания тепла (переход среднесуточных температур через 0°, +5° и +10°) конец поздних весенних заморозков;

ж) характеристика летнего периода лесокультурных пород - время начала и конца вегетационного периода, его продолжительность, возможность засух и суховеев;

з) характеристика осени - время наступления ранних осенних заморозков, быстрота падения температуры воздуха (переход среднесуточной температуры через +10°, +5° и 0°), время появления снегового покрова.

Влагообеспеченность территории определяется за теплый период гидротермическим коэффициентом (ГТК) по Г.Т.Селянинову, а в целом за год - коэффициентом водного баланса (К) по В.Н.Сукачеву.

I. Гидротермический коэффициент по Г.Т.Селянинову определяется по формуле:
ГТК = Сумма осадков за май-июль • 10

Сумма температур за май-июль • 30

Все данные берутся аз таблицы метеоданных за указанные в формуле месяцы.

В зависимости от численного значения коэффициента различают следующие зоны:

зона избыточного увлажнения - ГТК равен 1,5 и более;

зона обеспеченного увлажнения - ГТК равен 1,0 - 1,5;

зона с недостатком влаги - ГГК равен 0,7 - 1,0;

зона сухого земледелия - ГТК равен 0,5 - 0,7;

зона пустыни и полупустыни - ГТК меньше 0,5.

По данным ГТК определяют, к какой зоне относится территория района.

2. Коэффициент водного баланса по В.Н.Сукачеву определяется следующим образом:

К= сумма осадков за год, мм

сумма положительных среднемесячных температур, t

Численное значение коэффициента позволяет определить зону:

I) зона лесов, болот - К больше 6,0;

2. 
   зона лесостепи (земледелие возможно без орошения) - К = 5,0-6,0;
   
3. 
   зона черноземной степи (земледелие без орошения) - К = 4,0-5,0;
   
4. 
   зона сухой степи (необходим комплекс агротехнических мероприятий) - К = 3,0-4,0;
   
5. 
   зона полупустыни (без орошения низкие урожаи) - К= 1,5-3,0;
   
6. 
   зона пустыни (без орошения невозможно) - К = 0—1,5.
   

Для выделения зон необходимо дать характеристику процессов эрозии, выделить урочища:

1. Плакорное урочище - водораздельное плато со слабым уклоном до 2°; отсутствует смыв и преобладает атмосферное увлажнение. Земли используют в земледелии, включают в полевые севообороты.

II. Трансэллювиальное урочище слабой смытости (уклон 2-5⁰, увлажнение за счет атмосфернах осадков, поверхностный смыв почв).

III. Трансэллювиальное урочище при сильной степени смытости. Уклон 5-8°. Увлажнение атмосферными осадками, сток поверхностный, смыв почвы.

IV. Трансаккумулятивное урочище - склон крутизной более 8°. Обильное увлажнение почвы эа счет стекающих сверху вод.

V. Пойменное урочище. Увлажнение атмосферными осадками, проточными водами. Почвы намытые, слоистые.

Необходимо также произвести разделение территории на фации:

1. Плакорная (собственно эллювильная) фация - водораздельное плато со слабым уклоном до 2°. Отсутствуют смывы почвы и преобладает атмосферное увлажнение.

2. 
   Трансаккумулятивная фация, откосы западного склона оврага - склон крутизной более 8°, обильное увлажнение стекающими водами, нередко отложения делювия. Этот склон влажный, поэтому больше подвергается водной эрозии, менее освещенный, менее прогреваемый, может находиться под прямым воздействием вредоносного направления воздуха.
   
3. 
   Трансаккумулятивная фация восточного откоса оврага. Склон крутизной более 8°. Обильное увлажнение за счет стекающих вод, нередко с отложением делювия. При его нахождении с подветренной стороны он менее подвержен ветровой эрозии, но так как он более освещенный и более прогреваемый, подвержен эрозии под воздействием температуры.
   

5. 
   Трансэллювиальная фация при средней степени смытости. Уклон 5-8°. Питание атмосферными осадками с поверхностным стоком и смывом почвы. Восточная экспозиция склона подвержена сильной ветровой эрозии почвы, так как вредоносное направление ветра восточное. Более прогреваемый и более освещенный склон, более иссушаемый.
   
6. 
   Трансаккумулятивная фация нижней части склона с обильным увлажнением за счет стекающих сверху вод, нередко с отложением делювия. Западная экспозиция склона менее прогреваемая, менее освещенная и более влажная.
   

8. Трансэллювиальная фация сильной смытости – разной экспозиции - при уклоне 10° и более.

Затем приступают к проектированию мелиоративных мероприятий. Для этого землепользование хозяйства с горизонталями необходимо разделить на эрозионные зоны (фонды): приводораздельную, присетевую и гидрографическую. Основанием для выделения зон является характер и интенсивность процессов эрозии. При курсовом проектировании основным критерием для выделения зон служат уклон местности и данные по почвенно—грунтовым условиям и климату местности.

В приводораздельную зону включают часть водосборной площади, прилегающую к водораздельной линии и представляющую собой водораздельное плато и верхние части пологих склонов, крутизной до 1,5-2^О. Здесь отсутствуют резко выраженные процессы водной эрозии. Мелиоративные мероприятия должны быть направлены на борьбу с ветровой эрозией, засухой, суховеями, холодными метелевыми ветрами и на задержание талых вод. Земли этой зоны являются главным объектом хозяйственного воздействия и составляют около 50-60% водосборной площади. Они, как правило, отводятся под полевой севооборот.

В присетевую зону включаются участки землепользования с очевидными процессами плоскостной эрозии (смыва почвы). Это верхние и средние части склонов с уклоном от 2-3° до 8-9°. Мелиоративные мероприятия здесь проводятся в основном для борьбы со смывом почвы. Присетевая зона чаще всего отводится под кормовой и почвозащитный севообороты.

К гидрографической зоне относятся гидрографическая сеть и нижние части склонов, имеющие уклон более 8-9°. Для этой зоны характерны процессы линейной эрозии, на борьбу с которыми, в первую очередь, должны быть, направлены проектируемые мелиоративные мероприятия.

Имея план землепользования и пользуясь указанным масштабом и высотой сечения горизонталей, необходимо вычислить уклон склонов. Рассчитаем расстояние между горизонталями:

При расстоянии между горизонталями выше 4 мм уклон будет меньше 0,05 при масштабе 1:25000 (расстояние 100 м на плане будет равно 0,4. мм). При расстояний между горизонталями менее 4 мм уклон будет более 0,05 или 3°.

Уклон между двумя соседними горизонталями,

где h - высота заложения горизонталей (высота превышения одной горизонтали над другой), l - расстояние между горизонталями. Уклон при I = 0,017 будет равен 1°, при 0,034 - 2° и т.д. (приложение 1).

Уклоны следует вычислять для всех склонов, имеющих резко различную крутизну, и записать их непосредственно на плане. После этого нужно провести границы между отдельными зонами.

В некоторых случаях одной из зон, чаще всего црисетевой, может не быть. Присетевую зону не следует выделять в том случае, если ее ширина по линии тока воды менее 50-70 м, т.к. производственное использование, такой узкой полосы весьма затруднительно.

Гидрографическая зона, в виду специфики использования, выделяется в самостоятельную независимо от ее ширины.

После выделения эрозионных зон намечают севообороты, При-водораздельную зону или склоны до 3-4°'при отсутствии явных признаков плоскостной эрозии или линейной отводят под полевой севооборот. Участки землепользования большей крутизны, нередко и меньшей при наличии промоин, смытости почв, выделяют под почвенный севооборот. Поскольку здесь обработка почвы должна проводиться поперек склона, поля в севообороте тоже стараются разместить поперек склона; направлением вреднодействующего ветра в этом случае игнорируют.

Если вред от водной эрозии больше, чем от действия вреднодействующих ветров, желательно вообще размещать поля в севооборотах длинными сторонами поперек склона. Только на водораздельных плато и верхних частях склонов с крутизной менее 1-1,5° поля можно размещать строго перпендикулярно вреднодействущим ветрам.

Законив противоэрозионную организацию территории, нужно сразу написать и соответствующий раздел пояснительной записки, в котором должно быть дано полное обоснование разделения территории объекта на эрозионные зоны, севообороты, размещения полей, дорожной сета и т.д.

После этого приступают к проектированию агротехнических мероприятий,
1.3. Агротехнические мероприятия

Поскольку обоснование необходимости выделения тех или иных севооборотов сделано в предыдущем подразделе, здесь надо дать обоснование рекомендуемой агротехники противоэрозионной обработки почвы.

Агротехнические мероприятия имеют цель предупреждения и борьбы с эрозией почвы. Они должны проводиться в комплексе с лесомелиоративными и агротехническим мерам и охватывать всю площадь водосбора. Агротехнические мероприятия воздействуют на причины возникновения эрозии и одновременно улучшают условия ведения сельского хозяйства. К ним относятся: создание прочной комковатой структуры, снегозадержание, регулирование таяния снега, глубокая вспашка, глубокое рыхление почвы, вспашка, культивация и посев поперек склона, обвалование зяби и паров, поделка макроклиматов, внесение удобрений и т.д.

Студент должен дать рекомендации и характеристику противоэрозионных агротехнических приемов обработки почва.

Здесь надо дать характеристику формам склонов и классификацию сельскохозяйственных культур по способности защищать почву от смыва и размыва.
1.4.Лесомелиоративные мероприятия

Наибольший защитный и мелиоративный эффект на сельскохозяйственные культуры и почву оказывает система защитных насаждений, а не обособленные защитные насаждения. Под системой защитных насаждений понимают комплекс взаимоувязанных и правильно размещенных насаждений. Поэтому построение систем насаждений должно осуществляться на основе единого проектирования с учетом рельефа местности, климатических и почвенных условий. Наиболее желательны будут системы, занимающие минимальную земельную площадь и в максимальной мере защищающие территорию от неблагоприятных природных явлений, способствующие интенсификации сельскохозяйственного производства и повышающие урожайность сельскохозяйственных культур. Для лучшей увязки между собой всех проектируемых мелиоративных мероприятий следует сначала наметить на плане их общую схему для всей территории землепользования, затем уже разработать ее детально применительно к отдельным зонам.

Прежде чем приступать к размещению системы защитных насаждений, студент должен разделять территорию хозяйства на элементарные участки, обособленных друг от друга различными естественными и искусственными препятствиями (дорогами, реками, оврагами, балками, населенными пунктами, газо- и нефтепроводами и т.д.), В пределах каждого участка все защитные мероприятия должен иметь законченную систему.

Проектирование защитных насаждений начинают с проектирования защитных лесных насаждений вокруг населенных пунктов, вдоль железных и автомобильных дорог, рек, оврагов и балок. Только после этого начинают, проектировать полезащитные полосы. Полезащитные полосы являются основными насаждениями в приводораздельной зоне.
Размещение полезащитных полос. На водораздельных плато и склонах крутизной 1,5-2° при отсутствие интенсивной водной эрозии создаются основные (продольные) и вспомогательные (поперечные) лесные полосы. Основные полосы размещаются по длинным границам полей севооборотов параллельно друг другу и перпендикулярно направлению наиболее вредоносных ветров.

Расстояние между основным полосами принимается с учетом высоты, которой достигают средневозрастные лесонасаждения в данных условиях., и конструкции полос - от нее зависит относительная дальность их влияния на ветер.(Таблица 1).

Основные водорегулирующие лесные полосы располагают на склонах крутизной менее 4° (при 4° уклон 0.070) на выщелоченных, обыкновенных и южных черноземах с расстоянием до 400 м, на каштановых почвах – до 300 м. На склонах крутизной более 4° расстояние уменьшается до 200 м. При спокойных и слабоизвилистых горизонталях лесные полосы можно проектировать прямыми, при этом отклонение от горизонтали не должно превышать 10°. Если же горизонтали неспокойные, то лесополосы проектируют по ним.

На всех типах почв при их подверженности развеванию сильными ветрами расстояние между полосами уменьшается на 100 м.

Конструкция полезащитных полос. После размещения полезащитных полос и обоснования его переходят к выбору конструкции т.е. их строения.

Влияние.лесной полосы на микроклимат и гидрологический режим территории, защиту сельскохозяйственных культур от неблагоприятных условий и на повышение их урожайности во многом зависит от конструкции, т.е. от строения ее и характеризуется степенью ветропроницаемости.

Различают три основные конструкций полос: плотную (непро-дуваемую), ажурную и продуваемую, иногда выделяют промежуточные формы ажурно-продуваемую и ажурно-плотную. Лесные полосы плотной, конструкции представляют собой густые насаждения без просветов сверху донизу, ветровой поток сквозь них почти не проникает внутри взрослой полосы такого строения и с подветренной стороны вблизи от нее, как правило, за зиму накапливаются сугробы снега высотой 2 м и более, тогда как в середине межполосного. пространства его бывает немногим больше, чем в открытой степи. Весной же эти сугробы задерживают сельскохозяйственные работы. Поэтому полосы плотной конструкции в полезащитном разведении не применяются. В полезащитном лесоразведении в зависимости от условий применяют ажурные, продуваемые и ажурно-продаваемые полосы.

Ажурные полосы создаются главным образом на территории степной, полупустынной и юго-восточной части лесостепной зоны, особенно в районах, где наблюдаются пыльные бури.

Продуваемые полосы наиболее целесообразны в районах с холодной снежной зимой, где первостепенное значение имеет правильное снегораспределение - в лесостепной в южной части лесной зоны ажурно-продуваемые полосы обеспечивают хорошее распределение снега на полях, поэтому они рекомендуются в районах с холодной зимой, частыми метелями и большими заносами снега.

Выбор типа культур, ассортимента древесно-кустарниковых пород и их смешение. Важнейшим условием успешного создания долговечных и устойчивых полезащитных лесных: полос является правильный выбор древесных и кустарниковых пород для конкретных почвенно-климатических условий.

Древесные породы (главные и сопутствующие) в данных конкретных условиях, должны отличаться быстрым ростом, устойчивостью к болезням и вредителям, долговечностью, не должны быть промежуточными хозяйствами для болезней и вредителей сельскохозяйственных культур. При подборе их необходимо учитывать также плотность кроны (чтобы получить полосу требуемой конструкции) ценность древесины, возможность получения дополнительной продукции в виде орехов, ягод, плодов.

Сопутствующие породы должны дополнять главные, способствовать выполнению главными породами основной мелиоративной функции и лучшему, с биологической точки зрения, формированию древостья. Они заполняют просветы верхнего яруса. Такое уплотнение вертикального профиля насаждения способствует лучшему росту главных пород.

Кустарники в защитных насаждениях выполняют в основном почвозащитную роль, заключающуюся в отенении почвы, скреплении корневой системой почвенных частиц. Особое внимание уделяют породам, привлекающим полезных насекомоядных птиц.

При выборе главных, сопутствующих пород и кустарников необходимо учитывать и характер взаимоотношения между нами при совместном произрастании.

В зависимости от требуемой конструкции создают древесно-теневые, древесно-кустарниковые ила однопородные полезащитные полосы.

Для создания полос продуваемой конструкций чаще всего используют древесно-теневой тип смешения с рядовым смешением или создают однопородные культуры более 3-4 рядов.

Древесно-кустарниковый тип смешения с участием главной, сопутствующей пород и кустарников дает или ажурную конструкцию полос (при числе рядов до 5),. или ажурно-продуваемую и плотную конструкцию, (при большем числе рядов).

Однопородные культуры в 2-4 ряда обычно создают для получения полезащитных полос ажурно-продуваемой конструкции.

С целью комплексной механизации работ ширину междурядий в зависимости от почвенно-климатических условий устанавливают:

в лесостепной и северной части степной зоны (на типичных и выщелоченных черноземах) - 2,5-3 м,

в степной зоне (на южных черноземах, темно-каштановых и каштановых почвах) - 3-4 м.

Расстояние между растениями в рядах при посадке сеянцев и неокорененных черенков 1-1,5 м, саженцев в окорененных черенков 1,5-3 м.

Основной способ смешения в полезащитных полосах - рядовой, когда сеянцы, саженцы или черенки размещаются параллельными рядами (приложение 2, 3).

Обоснование агротехники создания полезащитных полос и расчет потребного посадочного (посевного) материала.

Основным способом закладки полезащитных полос является рядовая посадка сеянцев, саженцев, окорененных и неокорененных черенков или посев семян, реже применяют крупномерный посадочный материал.

Успешное создание отвечающих своему назначению и достаточно эффективных полезащитных полос возможно только при применении высокой агротехники.

Почву под полезащитные полосы, как правило, готовят по системе черного пара с основной вспашкой на глубину не менее 27-30 см плугами общего назначения. На следующую осень проводят безотвальную перепашку с углублением на 35-40 см. В лесостепных районах на очищенных от сорняков площадях весенние посадки проводят по раннему пару или в виде исключения по ранней глубоко вспаханной зяби. На южных черноземах и особенно на каштановых почвах применяют плантажную пахоту на глубину 45-60 см с I-2-годичным, а иногда и 3-годичным парованием. Почвы, подверженные ветровой эрозии, особенно легкие по механическому составу, готовят по системе раннего пара, включающей основную весеннюю безотвальную вспашку на глубину 25-27 см, двух-трехкратную летнюю обработку пара лаповыми культиваторами, осеннюю безотвальную перепашку или рыхление на глубину 50-60 см. Предпосадочная обработка почвы заключается в покровном бороновании в два следа. Защитные лесонасаждения не закладывают на сухой свежеподготовленной или мелковспаханной почве, а также на почве, засоренной сорняками, так как после посадки борьба с ними сложна и трудоемка. В степных районах с малоснежными зимами как при подготовке почвы, так и в первые годы после посадки или посева требуется снегозадержание. Если полосы создаются на площадях, ранее никогда не бывших под лесом, не надо забывать о роли микоризы, способствующей усилению питания растений.

Посадку (посев) полезащитных полос в основном проводят ранней весной, реже - осенью. Весеннюю посадку начинают как можно раньше и продолжают 5-7 дней в южных.районах и 7-10 дней в северных. Начало осенней посадки должно совпадать с массовым пожелтением листьев, конец - с наступлением устойчивых заморозков. Применение посадочного материала с закрытой корневой системой позволяет значительно увеличить сроки проведения лесопосадочных работ. Посадку проводят с использованием серийных лесопосадочных маши, при посеве желудей применяют сеялки СЖУ-1. Везде, где позволяют почвенно-климатические условия (в основном в лесостепной зоне), в междурядьях культур высевают люпин многолетний, который не только обогащает почву азотом и зольными веществами, но и значительно улучшает ее физические свойства.

Современный и качественный уход за создаваемыми культурами - надежная гарантия успешного выращивания устойчивых и высокоэффективных мелиоративных насаждений (приложение 4). В курсовой работе должны быть запроектированы и агротехнические, и лесоводственные уходы. При проведений лесоводственных уходов надо следить, чтобы полоса всегда имела нужную конструкцию.

В соответствии с проектом делается расчет потребного количества посадочного материала.

Результаты расчета должны быть сведены в ведомость:

Необходимо учесть также и потребное количество сеянцев и саженцев для дополнения (на это обычно планируется дополнительно 10 % от общего количества).