Тема: Протиерозійна меліорація

1. Історія проблеми

Протягом всієї історії людство прагнуло протидіяти стихійним силам природи. Інколи це виходило. Наприклад, донині застосовуються системи терас в гірських районах Індії, Китаю, В'єтнаму, які століттями протидіють інтенсивному прояву водної ерозії. Але частіше людство надто пізно усвідомлює небезпеку, коли вже важко щось зробити. Адже ерозія діє тихо, малопомітно, і прояв її залежить від багатьох чинників.

У Месопотамії, вирубуючи ліси в гірських масивах, люди не думали про те, що кладуть початок опустелюванню краю. Англійський вчений І. Стоунг (1932) писав, що історія Месопотамії є сумною повістю про загибель народу від творення людських рук — ерозії. Древній Карфаген теж зазнав тієї ж долі, але вже з іншої причини: від перевантаження пасовищ худобою, вибивання дернини, розвитку вітрової ерозії, опустелювання.

Вперше систему заходів проти ерозії та посухи розробив В. В. Докучаєв (1891). Вона охоплювала створення систем полезахисних лісосмуг проти вітрової ерозії, ґрунтозахисних прибалкових і прияружних лісонасаджень, водозатримних (на полях) і водоскидних гідротехнічних споруд, будівництво протиерозійних ставків для регулювання стоку. Рекомендувались і агротехнічні протиерозійні заходи, такі, як обробіток ґрунту впоперек схилу, залуження ерозійно небезпечних ділянок. Під керівництвом В. В. Докучаєва після страшної посухи 1891 р. працювали експедиції Лісового департамента Росії (до якої в той час входила і Україна), які створили базові експериментальні об'єкти, що існують і у наш час. Це Кам'яний Степ у Воронезькій обл. Росії, Деркульський степ (лісництво) у Луганській обл. та багато інших. У дещо доопрацьованому вигляді ідеї В. В. Докучаєва намагались реалізувати у "великому" сталінському плані перетворення природи європейської частини колишнього Радянського Союзу (1948-1953).

Здійснення плану перетворення природи було розраховано вченими на 20 років. Але "сильним" світу того часу не терпілося: були вжиті силові заходи, і тому намагались виконати його спочатку за 10, а потім за 5 років. Внаслідок некомпетентного втручання властей було скомпрометовано ідею, яку передова наукова думка виношувала ціле століття. Але не зважаючи на волюнтаризм і некомпетентність, в багатьох районах України і центральних чорноземних областях Росії було створено систему заходів ґрунтозахисту, яка функціонує й сьогодні і є своєрідним пам'ятником її будівникам.

Колективізація початку 30-х років, що об'єднала дрібні селянські наділи у великі поля, сприяла інтенсифікації ерозійних процесів. Цензура того часу не допускала до друку відомостей про масштаби ерозійних процесів. Але до нашого часу збереглися в архівах статті вчених, котрі били на сполох.

У повоєнні часи в Карпатах було зруйновано і розорано агротераси, що створювались віками і забезпечували екологічну стійкість агроландшафтів. Руйнування терас велося під лозунгом "Більше простору для тракторів", що дозволяло проводити всі види обробітку ґрунту вздовж схилів. Нині ці схили втрачені для сільського господарства: весь дрібнозем змито, а на поверхню вийшла щільна гірська порода.

На тлі колосальної руйнації здійснювались спроби зупинити ерозію. Шукали "панацею", і нею стала агролісомеліорація. Всі інші заходи агротехніки і гідротехніки було підпорядковано лісомеліорації. Ще в передвоєнні роки було створено багато лісосмуг, прияружних і прибалкових насаджень, насаджень навкруги ставків і водойм, на незручних землях. Але оранку вздовж схилу було заборонено рішенням уряду лише у 1940 р.

За своєю суттю сталінський план перетворення природи був продовженням цих передвоєнних робіт і мав ті ж недоліки: лісомеліорацію розглядали як панацею від ерозії, ігнорували агротехніку, гідротехніку, землевпорядкування тощо. Страшна пилова буря навесні 1960 р. показала, що лісомеліорація виявилася безсилою проти неї. На місці багатьох лісосмуг утворилися земляні вали висотою до 3-4 м. Протидіяти ерозії агротехнічними заходами почали пробувати з середини 50-х років. Пошуки вирішення проблеми були прискорені розорюванням 35 млн. га цілинних земель у Північному Казахстані та Західному Сибіру за умов жорсткого вітрового режиму і нестачі опадів. Почались пилові бурі, їх виникненню сприяло використання технології вирощування зернових, в основі якої лежала оранка з обертанням скиби. Пилова буря 1963 р. поставила цілинне землеробство на межу катастрофи. В 1963 р. на цілині було зібрано середній урожай зернових 2,7 ц/га, в якому було до 60-70 % вівсюга.

"Залізною завісою" СРСР був відгороджений від світового досвіду щодо захисту ґрунтів від ерозії. Але уряд був змушений направити групу вчених і виробничників до Канади, у провінції Альберта, Манітоба та Саскачеван, які вже пережили подібні катаклізми і були своєрідними ґрунтово-кліматичними аналогами цілинних земель колишнього Радянського Союзу. Звідти радянською делегацією було привезено ідею ґрунтозахисного землеробства стосовно плоскорізного обробітку ґрунту без обертання скиби, з залишенням на поверхні ґрунту стоячої стерні та інших пожнивних решток. Уряд закупив у Канаді 40 комплексів плоскорізної техніки, і вчені почали випробовувати її на цілинних землях.

У процесі еволюції природа виробила механізм профілактики водної та вітрової ерозії. Він полягає у скріпленні ґрунту коренями і покритті його поверхні живим і відмерлим трав'янистим покривом. У процесі сільськогосподарського виробництва треба було змоделювати цей природний механізм профілактики, тобто обробляти ґрунт без обертання скиби, щоб на його поверхні зберігався шар мульчі з рослинних решток.

Вперше ідею обробітку ґрунту без обертання скиби сформулював ще у 1899 р. І.Є. Овсінський, розробивши струнку систему поверхневого обробітку ґрунту та смугово-рядкового (стрічкового) посіву, яку назвали "новою системою землеробства".

І.Є. Овсінський виходив з передумови, що будь-який ґрунт у природному стані, за невеликими виключеннями, пронизаний коренями рослин, ходами дощових черв'яків, внаслідок чого він має достатні повітро- та водопроникність. Оранка, руйнуючи у ґрунті мережу каналів, перетворює його на одноманітну порошковидну масу.

Зовсім інша ситуація має місце при поверхневому обробітку ґрунту на глибину до 5 см. Якщо цей обробіток проводити своєчасно — знищуються бур'яни і утворюється пухкий поверхневий покривний шар, що добре оберігає від випаровування ґрунтову вологу. Корені культурних рослин, віддаючи перевагу ущільненому ґрунту під цим верхнім покривним шаром, чудово в ньому розвиваються, і рослини дають високі врожаї.

Ідея безполицевого обробітку ґрунту І.Є. Овсінського була зустрінута вороже офіційною сільськогосподарською наукою і похована нею. Через 43 роки після першої публікації книги І.Є. Овсінського "Нова система землеробства" у США було опубліковано книгу вченого-фермера В. Фолкнера "Безумство орача", в якій він висловив ту ж ідею безполицевого обробітку ґрунту, що і І.Є. Овсінський. Цю книгу перекладено на багато мов, і вона мала істотний вплив на долю землеробства в багатьох країнах.

Ідея безполицевого обробітку ґрунту лежить в основі систем Т.С. Мальцева, О.І. Бараєва, "полтавського" варіанту ґрунтозахисного землеробства. Цю ідею використали вчені США, Канади, Австралії і поширили у всьому світі.

Після пилової бурі 1960 р. в дослідних установах було сформовано відділи та лабораторії по боротьбі з ерозією, які розпочали розробку агротехнічних заходів проти водної ерозії. Насамперед на ріллі створювали водомісткий нанорельєф для затримання стоку за допомогою лункування, переривчастого борознування, спорудження мікроліманів.

Такі заходи водночас дозволяли затримати 20-30 мм стоку. Було створено серійні машини для їх виконання. Але масового впровадження цих заходів не відбувалось. Вони мали певні недоліки: переповнення водою лунок і мікролиманів спричинювало лавинний ефект їх руйнування та втрату місткості. Лункування на ріллі підвищувало її питому поверхню на 30%, що призводило до втрати води через випаровування. Весною лунки та лимани доводилось розрівнювати, що поряд з додатковими затратами призводило до втрати вологи.

У 1967 р. було прийнято постанову уряду СРСР про заходи щодо захисту ґрунтів від вітрової та водної ерозії, в якій регламентувалось застосування протиерозійних заходів до середини 80-х років. На створення капіталомістких протиерозійних споруд, насаджень, проведення агротехнічних заходів виділялась державна дотація 250 млн. крб. за рік.

Але наслідки страшної пилової бурі взимку і навесні 1969 р., яка охопила степову та лісостепову зони європейської території колишнього СРСР, показали, що в землеробстві країни щось діється не так, наперекір законам природи. Роботи Т.С. Мальцева та О.І. Бараєва вказували на вихід з глухого кута, але офіційна землеробська наука їх не сприйняла. Відкидалось саме поняття "ґрунтозахисне землеробство". Лише коли стало відомо, що ґрунтозахисне землеробство врятувало від цілковитого руйнування вітровою ерозією цілинні землі і стабілізувало тим виробництво зерна, поняття "ґрунтозахисне землеробство" увійшло до термінології землеробства.

Ґрунтозахисна система О.І. Бараєва розроблялась у рівнинних умовах Північного Казахстану і Західного Сибіру, де водна ерозія була відсутньою або проявлялась слабо. Спроба перенести її в умови європейської частини колишнього СРСР на початку 70-х років закінчилась невдало. У посушливі роки ця система забезпечувала вірогідні прирости врожаю, у роки з середньою вологістю врожайність була такою самою, як і при застосуванні звичайної технології, а в роки з надмірною вологістю плоскорізний обробіток сприяв закономірному зниженню врожайності у порівнянні з полицевою оранкою. Потрібно було доопрацювати ідею ґрунтозахисного землеробства з урахуванням ґрунтово-кліматичних умов, рельєфу і структури посівних площ. Таке доопрацювання було здійснене у "полтавському" варіанті ґрунтозахисного землеробства, головні відмінності його від цілинного ґрунтозахисного землеробства такі:

1. основною продовольчою культурою на цілині є яра пшениця, яку висівають навесні, а в Україні — озима пшениця, яку висівають восени, як правило, в посушливий період року; тому слід було розробити технологію її вирощування по 7 попередниках;

2. вегетаційний період в Україні довший, і стояча стерня після збирання зернових колосових культур за 3-3,5 міс встигає дуже зарости бур'янами. Тому ці площі оброблялись паровими культиваторами і стояча стерня зароблялась у верхній шар ґрунту. Виходив безполицевий напівпар, що дозволяло звільнити поле від сильного потенційного забруднення ґрунту насінням бур'янів;

3. в Україні, на відміну від цілини, крім вітрової інтенсивно проявляється водна ерозія. Слід було розв'язати проблему регулювання стоку. Перехід на безполицевий обробіток зменшив змив ґрунту в 2-4 рази. Доповнення його щілюванням на схилах понад 1° і мульчуванням соломою на схилах понад 3° дозволило радикально регулювати стік на полях. На дуже ерозійно небезпечних ділянках агротехнічні заходи доповнювались гідротехнічними — будувались водозатримні вали, вали-тераси, вали-лимани тощо;

4. на цілині для посіву зернових культур застосовувалась стернева сівалка СЗС-2,1. Використання її в більш вологих умовах України призвело до підвищення забур'яненості посівів озимої пшениці та зниження врожайності. Сівалка СЗС-2,1 має ширину міжрядь 22,8 см, сівалка СЗС-3,6 - 15 см. При широких міжряддях бур'яни встигають вийти в перший ярус стеблостою і пригнічують основну культуру. Для посіву зернових культур по мульчованій поверхні ґрунту нині в Україні застосовують зернову пресову сівалку СЗП-3,6 з шириною міжрядь 15 см, а також сівалки для прямого посіву типу "Грейнплейнз" (США);

5. на цілині для обробітку ґрунту застосовували систему плоскорізних знарядь: від культиваторів до глибокорозпушувачів, в Україні знаряддя від традиційної системи: парові культиватори типу КПС-4, кільчасто-шпорові та кільчасто-зубові котки, важкі дискові борони, щілювачі. Поєднання плоскорізного обробітку з дискуванням важкою бороною, а на схилах із щілюванням дало нову якість посівного шару, що і забезпечило підвищення врожайності сільськогосподарських культур. У більш вологих районах України плоскорізи було замінено чизельними розпушувачами та культиваторами-стійками ПРН-31000, "Параплау";

6. на цілині в основному вирощуються зернові колосові культури, в Україні в структурі посівних площ може бути до 50 % просапних культур. Слід було розробити технології їх вирощування при безполицевому обробітку ґрунту;

7. органічних і мінеральних добрив на цілині майже не застосовують. В Україні слід було вирішити проблему їх загортання у ґрунт. З цією метою було використано важку дискову борону;

8. на цілині вирощування сільськогосподарських культур базувалось на використанні природної родючості ґрунту. В Україні, де ґрунти значною мірою виорані, а врожайність культур має високий рівень, слід було розв'язати питання про розширене відтворення родючості. Гною для цієї мети не вистачає, тому використовується менш цінна (нетоварна) частина врожаю: солома, стебла грубо-стебельних культур, бадилля та інші пожнивні рештки;

9. рельєф території України дуже пересічений, тому виникла проблема відходу від прямолінійних принципів організації території. Всі рубежі слід проектувати або по горизонталях місцевості, або з допустимим відхиленням від них. Таке проектування підвищує ефективність агротехнічних протиерозійних заходів.

Ґрунтозахисна система землеробства з контурно-меліоративною організацією території була покладена в основу концепції землеробства України до 2015 р.