Комплекс противоэрозионных мероприятий

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

Кафедра лесных культур

и механизации лесохозяйственных работ

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетно-графическая работа

по дисциплине

«Лесомелиорация ландшафта»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

Введение

 

Индустриализация и урбанизация общества, быстрый рост численности населения городов и поселков неизбежно приводит к конфликту между природной средой и производственно-созидательной деятельностью людей. Ущерб, причиняемый лесной среде и здоровью людей, с каждым годом становится все более и более ощутимым. Нередко он приводит к необратимым последствиям.

Часто земли, окружающие города и поселки, подвергаются разрушению вредными природными факторами, такими как водная и ветровая эрозии, горными разработками рудного и нерудного сырья. Поэтому они объективно нуждаются в мелиорации, то есть улучшении.

Целью расчетно-графической работы по лесомелиорации ландшафта – закрепить и углубить полученные теоретические знания по данной дисциплине, привить практические навыки, научиться применять полученные навыки и знания.

 

 

1. Краткая характеристика природных и экономических условий 

 

1. Местоположение хозяйства

 

Хозяйство «Зернушки» находится в центральной части республики на территории Советского административного района.

Почтовый адрес: 425400 респ. Марий Эл, п.Советский, ул.Котовского, д.66.

 

2. Климатические условия

 

Территория, на которойнаходится хозяйство «Зернушки», по лесорастительному районированию относится к зоне смешанных лесов, северной подзоны (по С.Ф. Курнаеву).

Климат района расположения хозяйства, как и всей республики Марий Эл, умеренно-континентальный, характеризующийся холодной морозной зимой и жарким летом.

Краткая характеристика климатических условий района приведена в таблице 1.

 

Таблица 1. Климатические показатели

№ п/п	Наименование показателей	Ед. изм.	Значение	Дата
1.	Температура воздуха: среднегодовая абсолютная максимальная абсолютная минимальная	градус - -	+2,1 +38 -48
2.	Количество осадков в год (среднее)	мм	556
3.	Продолжительность вегетационного периода	дни	165
4.	Последние заморозки весной	-	среднее	20/IV
5.	Первые заморозки осенью	-	-	5/IX
6.	Средняя дата замерзания рек	-	-	18/XI
7.	Средняя дата начала паводка	-	-	15/IV
8.	Снежный покров: мощность время появления время схода в лесу	см - -	38 - -	февраль 25/XI 15/IV
9.	Глубина промерзания почвы (средняя)	см	78	среднее
10.	Направление преобладающих ветров по сезонам: зима весна лето осень	румб - - -	СЗ ЮЗ Ю ЮЗ
11.	Средняя скорость преобладающих ветров по сезонам: зима весна лето осень	м/сек - - - -	4,7 5,4 4,9 3,7 4,8	среднее
12.	Относительная влажность воздуха (среднее)	%	77

 

Климатическими факторами, отрицательно влияющими на рост и развитие древесной растительности, являются: поздние весенние и ранние осенние заморозки. Первые, в значительной мере начавшие весной рост и развитие растительности, приводят к выжиманию из почвы сеянцев и посевов, вторые – к вымиранию неодревесневших, еще продолжающих свой рост побегов.

В целом же климат вышеуказанного лесорастительного района благоприятен для успешного произрастания следующих древесных пород: сосны, ели, пихты, березы, липы, что подтверждает наличие насаждений высоких бонитетов.

 

 

3. Рельеф и почвы

 

Территория представляет собой часть Русской равнины и находится на западном склоне Марийско-Вятского вала. Рельеф имеет куполообразный характер. Западные склоны Марийско-Вятского вала образуют Оршанско-Кокшайскую равнину с волнистым рельефом и широкими, хорошо отработанными речными долинами. Абсолютные высоты колеблются от 125 до 175 м.

Коренными породами являются верхнепермские геологические напластования. Основными почвообразующими материнскими породами на склонах Оршанско-Кокшайской волнистой равнины являются четвертичные отложения – покровные желто-бурые структурные глины и суглинки.

Наиболее распространенными типами почв являются дерново-подзолистые, главным образом слабо и среднеподзолистые.

По механическому составу преобладают средние и легкосуглинистые почвы.

В поймах рек Юшут и М.Кундыш распространены торфяно-глеевые почвы и торфяники. В местах выхода на поверхность известняков и мергелей незначительными пятнами встречаются перегнойно-карбонатные почвы.

По степени увлажнения преобладающими типами почв в являются свежие и сырые почвы.

Леса лесничества относятся к равнинным лесам.

Коэффициент  расчлененности оврага

,

 

Коэффициент овражности

,

Коэффициент плотности оврагов

 

 

 

 

2. Комплекс противоэрозионных мероприятий

 

Борьба с эрозией почв – одна из важнейших задач в системе мер, направленных на сохранение, восстановление и преобразование ландшафта. Система противоэрозионных мероприятий представляет собой комплекс защитных мер, направленных на регулирование поверхностного стока, защиту почв от смыва, разлива и намыва, восстановление и повышение плодородия смытых почв, и вовлечение их в рациональное хозяйственное лесопользование. Основными мероприятиями являются: организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные и гидротехнические мероприятия, а также разные способы закрепления песков. При выборе мероприятий тщательно учитывают местные факторы эрозии, особенности использования земель и экономическую целесообразность противоэрозионных мероприятий.  В комплексе мероприятий ведущее место занимают защитные лесные насаждения. Параллельно с ними используются и другие приемы борьбы с ветровой и водной эрозией почв.

 

 

1. Организация территории

 

Землепользование хозяйства подразделяется на три эрозионные зоны: приводораздельную, присетевую и гидрографическую. Основанием для выделения является характер и интенсивность водной эрозии. При проектировании мелиоративных мероприятий основным критерием для выделения зон служит 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 1,5-2°. 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. 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 относится 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 мелиоративные мероприятия. Общая площадь территории составляет 2078,1 га. Населённый пункт занимает площадь 12,2 га (0,59 % от всей площади), дорога – 22,5 га (1,08 %), лес – 25,1 га (1,21 %), овраг – 4,2 га (0,21%), пашня – 2014,1 га (96,91 %).

Имея план землепользования и пользуясь масштабом (1:25000), а также высотой сечения горизонталей (5м), определяем уклон местности по следующей формуле:

, где

i – уклон местности ;

h – высота заложения горизонталей;

l – расстояние между горизонталями.

Полученные данные сводим в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Характеристика эрозионных зон

№ отрезка	i	Уклон в градусах	Наименование зоны
1	2	3	4
1	0,100	5,88	Присетевая
2	0,036	2,12	Приводораздельная
3	0,100	5,88	Присетевая
4	0,073	4,28	Присетевая
5	0,133	7,82	Присетевая
6	0,100	5,88	Присетевая
7	0,039	2,35	Приводораздельная
8	0,017	1	Приводораздельная
9	0,143	8,41	Гидрографическая
10	0,067	3,94	Присетевая
11	0,043	2,53	Приводораздельная
12	0,057	3,35	Присетевая
13	0,150	8,82	Гидрографическая
14	0,074	4,39	Приводораздельная
15	0,048	2,82	Приводораздельная
16	0,120	7,06	Присетевая
17	0,080	4,71	Присетевая
18	0,013	0,76	Приводораздельная
19	0,033	1,94	Приводораздельная
20	0,014	0,82	Приводораздельная

 

В таблице 3 приведенные данные  проектируемой территории.

 

Таблица 3. Баланс эрозионных зон

	S	%
Общая площадь	2014,1	100
В.т.-приводораздельная	296,9	14,74
-присетевая	1717,2	85,26

 

Следующим этапом в работе является выделение севооборотов. Приводораздельную зону и склоны до 3-4 ° при отсутствии явных признаков плоскостной и линейной эрозии отводят под полевой севооборот. Также сюда относятся и небольшие участки (в пределах 50 га) присетевой зоны.

 

Таблица 4. Баланс севооборотов

	S	%
Общая площадь	2014,1	100
В.т.  -почвозащитный	229,4	11,39
-полевой	1784,7	88,61

 

Поля севооборотов располагают перпендикулярно направлению вредоносных факторов. Так как мы проектируем полевой севооборот, то поля будут располагаться поперек направлению вредоносных ветров (дается в задании). Желательно также размещение полей поперек направления склонов, для предотвращения водной эрозии.

Ширина полей определяется дальностью основных полезащитных полос. В зависимости от региона, типа почв и крутизны склонов ширина может принимать различные значения.

 

Таблица 5. – Рекомендуемые расстояния между продольными ветроломными полосами.

Почвы	Расстояние, м
	На водоразделах и склонах до 2°	На склонах от 2 до 4°
Серые лесные и оподзоленные черноземы	600	350
Выщелоченные и тучные черноземы	600	400
Обыкновенные и предкавказские черноземы	500	400
Южные черноземы	400	400
Темно-каштановые и каштановые	350	300

 

После выделения эрозионных зон на плане землепользования намечались севообороты. Поля в севооборотах стараются располагать поперек вредно действующих ветров, но отклонение не должно превышать 45 градусов. В моем случае направление вредно действующих ветров западное.

План организации территории приведен в приложении 1.

 

2. Агротехнические мероприятия

 

Целью агротехнических мероприятий является предупреждение и борьба с водной эрозией. Агротехнические мероприятия должны проводиться в комплексе с лесомелиоративными и агротехническими мерами и охватывать всю площадь водосбора. Они воздействуют на причины возникновения эрозии и одновременно улучшают условия ведения сельского хозяйства. К агротехническим мероприятиям 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 др.

Земли хозяйства по степени подверженности смыву и размыву можно отнести к категории интенсивно используемых в земледелии. Имея  небольшую крутизну склонов и слабо выраженную ложбинность, достаточно применения простейших агротехнических приемов: более глубокая вспашка, посев сельскохозяйственных культур поперек склона, оборачивание зяби в сочетании с водорегулирующими полосами, снегозадержание, прерывистое бороздование междурядий в пропашных культурах.

 

 

 

Таблица 6. – Агротехнические мероприятия

Наименование работ	Наименование трактора	Наименование орудия
1	2	3
Лущение	МТЗ-82	ЛДГ-10
Обработка почвы	ДТ-75	ПЛН-4-35
Дискование (3-кратное)	МТЗ-82	ЗБС-3,0
Перепашка почвы	ДТ-75	ПЛН-4-35
Боронование	МТЗ-82	ЗБС-1,0
Культивация	МТЗ-82	КРН-2,8
Посадка	МТЗ-82	ССН-1
Агроуход: -механизированный -ручной	МТЗ-82 -	КЛБ-1,7
Лесоводственный уход	-	Хускварна

 

По способности растений защищать почву от эрозии сельскохозяйственные  культуры можно подразделить на 3 категории: с максимальной способностью защищать почву – многолетние травы; с меньшей способностью защищать почву – озимые и яровые зерновые культуры; растения, слабо защищающие почву от эрозии – пропашные культуры. На слабо и средне задернелых почвах размещают полевые, кормовые и специальные севообороты с пропашными культурами.

 

3. Лесомелиоративные мероприятия в приводораздельной зоне. Полезащитные полосы.

 

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 желательными будут системы, занимающие минимальную земельную площадь и в максимальной мере защищающие территорию от неблагоприятных природных явлений, способствующих интенсификации с/х культур.

 

1. Назначение и размещение полезащитных полос

 

Полезащитные лесные полосы – лесопосадки в виде узких (7,5-15 м) древесно-кустарниковых полос по границам угодий. Полезащитные лесные полосы служат для защиты полей от ветровой и водной эрозии, борьбы с суховеями, улучшения водно-температурного режима пашен, накопления снега. По многолетним наблюдениям это повышает урожайность до 20-25% по сравнению с незащищенными полями. Полезащитные полосы являются основными насаждениями в приводораздельной зоне.

Полезащитные полосы проектируют обычно на относительно ровных с/х площадях с уклоном местности до 2-3˚. Полезащитные лесные полосы располагают перпендикулярно вредоносным ветрам. При изменение угла подхода ветра к полосе от прямого к острому защитная эффективность полосы уменьшается. Полезащитные полосы обычно состоят из системы ветроломных или основных полос, несущих основную нагрузку, и вспомогательных, предназначенных для борьбы с вредными воздействием ветров других направлений. Основные (продольные) и вспомогательные (поперечные) лесные полосы создаются при отсутствии интенсивной водной эрозии. Основные полосы размещают по длинным границам полей севооборотов параллельно друг другу и перпендикулярно направлению наиболее вредно действующих ветров.

Расстояние между основными ветроломными полосами зависит от почвенно-климатических условий и уклона местности, а также учитывается высота, которой достигают средневозрастные лесонасаждения в данных условиях, и конкуренция  полос – от неё зависит относительная дальность их влияния на ветер. Обычно это расстояние принимается равным 25 – 30 высоты полосы, которую они достигают к 30-40 годам. При данном типе почв – это около 600-800 метров. При подверженности почв развеиванию сильными ветрами расстояние между полосами  сокращают до 100 м.

Расстояние между поперечными полосами  в пределах 1500-2000м, ширина полезащитных полос вместе с минерализованными полосами по обе стороны, равными половине ширины междурядий, по принятым нормам не должна превышать 15м (7,5-15).

 

Таблица 7. – Размеры полей и полезащитных полос

№ поля	Длина основной полосы, м	Длина вспомогательной полосы, м
1	2	3
1	750	-
2	925	400
3	2300
4	-	650
5	1150	-
6	2400	-
7	2400	-
8	1950	-
9	1950	-
10	1500	650
11	-	-
12	550	-
13	900	-
Итого	14615	1700

 

Общая площадь, занятая полями –1784,7 га; длина основных полос - 14615; длина вспомогательных полос – 1700 м.

 

2.3.2.  Конструкция, тип культур, ассортимент  древесно-кустарниковых   пород

 

Влияние полезащитных лесных полос сказывается как на внешнем, так и на внутреннем микроклимате. На внешний микроклимат они действуют непосредственно, изменяя воздушный поток, а на внутренний – путем улучшения роста сельскохозяйственных растений.

Аэродинамическая эффективность лесных полос зависит от размещения их на сельскохозяйственной территории, а также от высоты и конструкции древостоев, ветропроницаемости между стволами и в кронах. Их ветрозащитное действие находится в большой зависимости от конструкции лесных полос. Под конструкцией понимается сложение лесной полосы, характеризуемое размерами и распределением просветов по вертикальному профилю, то есть ветропроницаемости лесного насаждения.

Конструкция лесной полосы зависит от её ширины, видового состава и ярусности. Чем шире полоса, тем меньше в ней просветов и её ветропроницаемость.  Различают следующие основные конструкции полос, между которыми могут быть промежуточные:  плотную (непродуваемую), ажурную, продуваемую, выделяют промежуточную форму – ажурно продуваемую.

1. Плотные  или непродуваемые полосы представляют  собой в облиственном состоянии  и при взгляде на них сбоку  непроницаемую для взора стену  леса, ветровой поток сквозь них  почти не проникает, внутри взрослой  полосы такого строения и с  подветренной стороны вблизи  от неё, как правило, накапливаются  сугробы снега высотой 2м 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 лесоразведении  не применяются.

2. Ажурные  полосы создаются главным образом  на территории степной, полустепной, и юго-восточной части лесостепной  зоны. Они имеют довольно равномерные  просветы по всему профилю, через  который проходит часть ветрового  потока. Они состоят из главных, сопутствующих пород и кустарников. Главные и сопутствующие породы  имеют довольно ажурную крону, кустарники низкорослые. Ветропроницаемость 35-50% 

3. Продуваемые  полосы – насаждения из древесных  пород без подлеска или с  низким подлеском (высотой до 1м). В облиственном состоянии характеризуются  плотным строением в области  крон и с крупными просветами  между стволов в приземной  части. По форме это простые  или двухъярусные насаждения. Они  свободно пропускают ветер под  кронами (ветропроницаемость 70-75%) и  очень мало в области крон (менее 25%).

Наиболее целесообразны для наших условий ажурно продуваемые полосы, которые обеспечивают хорошее распределение снега на полях. Поэтому они рекомендуются в районах с холодной зимой, частыми метелями, большими заносами снега. Полоса ажурная в кронах и редкая между стволами (ветропроницаемость 60-70%). Древесные породы (и главные, и сопутствующие) в данных конкретных условиях должны отличаться быстрым ростом, устойчивостью к болезням и вредителям, долговечностью, не должны быть промежуточными хозяевами болезней и вредителей с/х культур. При подборе их необходимо учитывать также плотность кроны, ценность древесины. Сопутствующие породы должны дополнять главные, способствовать выполнению главными породами основной мелиоративной функции и лучшему формированию древостоя.

На территории лесничества будут создаваться полезащитные полосы ажурно продуваемой конструкции, состоящие только из одной главной породы (береза пушистая). Расстояние между рядами 2,5 м, между растениями в рядах 1,0 м. Будут проводиться посадки в три ряда. В качестве посадочного материала будут использоваться 2-хлетние саженцы березы.

Рис. 1. Схема основной полезащитной полосы

Рис. 2. Схема вспомогательной полезащитной полосы

 

Условные обозначения:

    - главный вид (береза пушистая)  

 

 

Густота  на 1 га составляет:

Г= 10000/(2,5*1,0)=4000 шт./га.

Пкбер=11,81*4000=56688шт.

Все работы приведены в расчетно-технологической карте (приложение 4).

 

Таблица 8 – Потребное количество посадочного материала.

Наименование полосы	Протяженность, м	Площадь, га	Потребное количество, тыс. шт
			Потребное кол-во	Дополнительно	Всего
1	2	3	4	5	6
Основная	14,615	10,96	43,840	8,768	52,608
Вспомогательная	1,700	0,85	3,400	0,680	4,080
Всего	16,315	11,81	47,240	9,448	56,688

 

 

2.3.3. Агротехника  производства, потребное количество  посадочного материала

Основным способом закладки полезащитных полос является рядовая посадка сеянцев, саженцев.

Перед посадкой полезащитных полос необходимо проведение специальных  агротехнических мероприятий.

Ранней осенью первого года проводят лущение стерни. Лущение проводят для рыхления верхнего слоя почвы (до 18 см), перемешивания ее, измельчения пожнивных остатков и сорняков применяется ЛДГ-10.

Затем в этом же году проводится вспашка под зябь. С помощью плуга ПЛН-4-35 при вспашке происходит одновременно оборачивание, крошение и перемешивание почвы. Оборачиванием достигается заделка дернины, удобрений, семян сорных растений, многих сельскохозяйственных вредителей и возбудителей болезней. В нижней части пахотного слоя, перемещённой вспашкой на поверхность, под влиянием аэрации, повторного увлажнения и быстро активизирующейся полезной почвенной микрофлоры увеличивается содержание доступных растениям питательных веществ. Вспашка даёт возможность поддерживать мелкокомковатое сложение пахотного слоя. В таком состоянии почва уходит на зиму. 

В течение периода вегетации проводится трехкратное перекрестное дискование - рыхление поверхностного слоя почвы с его частичным оборачиванием. Борона дисковая навесная БДН-3,0 уничтожает сорняки, измельчает дернину, улучшает качество последующей вспашки.

Перепашка проводится с той же целью, что и вспашка под зябь – она уменьшает комковатость почвы, тем самым приготовив её к бороздованию. Используется плуг лесной навесной ПЛН-4-35.

Борозды прокладывают вдоль горизонталей. Большой эффект дает прерывистоебороздование в сочетании со снегозадержанием. В случае снегозадержания чем мощнее снежный покров, тем меньше промерзает почва, легче впитываются в неё талые воды, слабее эрозия, выше урожай. Для боронования используется ЗБС-1,0

Перед посадкой целесообразно произвести культивацию. Для этого применяется КРН-2,8. Для посадки используется ССН-1.

Количество агротехнических уходов 1:1:2:1, проводятся КЛБ-1,7, агрегатируется с трактором МТЗ-82

 

 

4. Стокорегулирующие и приовражные полосы

 

Для защиты берегов, балок и откосов оврагов, а также прилегающих к ним склонов от размывов, для поглощения и распределения поверхностного стока, который нельзя задержать на склоне только лишь водорегулирующими полосами создают приовражные (прибалочные) полосы. Они предотвращают сдувание снега с полей в овраги, балки, лощины; улучшают микроклимат на прилегающих полях; способствуют дополнительному увлажнению и закреплению берегов балок и оврагов; самозарастанию их травянистой растительности; более рациональному использованию малопродуктивных земель. Кроме того, древесные и кустарниковые виды закрепляют частицы почвы с помощью  корневой системы, тем самым увеличивая их водопроницаемость, а опадом – влагоемкость. На первой стадии развития оврагов приовражные полосы создавать не целесообразно.

Определим расстояние между приовражными полосами, используя формулу И.П.Сухарева:

, где

B – ширина  приовражной полосы, м;

k – коэффициент, учитывающий регулируемую обеспеченность  стока и водопроницаемость почвы, равный 0,38;

l – длина  полевого склона, расположенного  выше лесной полосы, м;

i – средний  уклон полевого склона выше  лесной полосы.

В1 = 0,38 = 12,2 м

В2 = 0,38 = 12,1 м

В3 = 0,38 = 13,0 м

В4 = 0,38 = 9,9 м

В ср = 11,8

Ширину полосы принимаем равной 12 м.

Первый ряд приовражной полосы размещают не ближе 3-4м при крутизне свыше 30˚. Ширина полосы зависит от лесорастительной зоны, формы склона, длины линии стока, характера использования и состояния присетевой части склона.

Конструкция приовражных полос должна быть плотной, не продуваемой (древесно-кустарниковый тип). Ширина междурядий 1,5 м, кустарники, как правило, высаживаются в опушечные ряды, а в отдельных случаях одном-двух средних рядах.