Для предупреждения поверхностной эрозии при дождях и снеготаянии применяют: 1) выделение эрозионных фондов и правильное размещение севооборотов (полевых, почвозащитных, кормовых) с расположением полей, обеспечивающим проведение всех видов обработок почвы в направлении, близком к горизонталям; 2) ограничение степени освоения территории; 3) правильное размещение сети лесонасаждений, дорог, а также простейших гидротехнических сооружений. Правильное размещение на пашне сельскохозяйственных культур с учетом их почвозащитных свойств включает введение промежуточных культур, полосное размещение культуры на склоне, почвозащитные севообороты. Требования к севооборотам в отношении их почвозащитности усиливаются в нижних частях выпуклых и прямых склонов, в средних частях на выпукло-вогнутых, несколько выше середины склона – на выпуклых. В Нечерноземной зоне на полях, занятых озимыми культурами, потери питательных веществ со смывом почвы сокращается примерно в 2 раза, а на полях с многолетними травами в 10 раз и более.
Противоэрозионная обработка почв состоит в обработке почвы и посеве культур в направлении, близком к горизонталям; в глубокой вспашке и вспашке с почвоуглубителем, в лунковании, в прерывистом бороновании, в обваловании, в поделке водоотводных борозд, в глубоком полосном рыхлении почвы; в ступенчатой вспашке, щелевании, снегозадержании, мульчировании (Кузнецов М.С., Глазунов Г.П., Григорьев В.Я.). На снижение смыва почвы особенно сильное влияние оказывают безотвальные и другие способы противоэрозионной обработки почвы. Плоскорезная обработка, в сравнении с отвальной вспашкой, снижает смыв почвы в маловодные годы, в среднем, в 3-8 раз; в нормальные – в 2,5; в многоводные – в 2 раза (Светличный, Швебс, 1984).
На склонах одинаковой экспозиции почвы разной степени эродированности чаще всего существенно различаются по обеспеченности минеральным азотом, соответственно возрастает необходимость применения повышенных доз азотных удобрений на средне и сильноэродированных почвах. Эта потребность входит в противоречие с усилением потерь азота удобрений в результате смыва. Поэтому технологии возделывания сельскохозяйственных культур на эродированных почвах должны предусматривать тщательную заделку удобрений, экологические ограничения их доз и сокращение стока. Повышение урожайности растений на этих почвах способствует повышению их устойчивости к эрозии за счет лучшего развития растений, их корневых систем и большего количества растительных остатков. В целом, в сложных эрозионных ландшафтах требуется весьма гибкая система удобрений, учитывающая разнообразие элементов рельефа и их морфологических характеристик, степень смытости почвы, сток, литологические условия, с тем, чтобы не допустить смыва питательных веществ сверх экологически допустимых норм (Кирюшин В.И.).
Простейшие гидротехнические сооружения для борьбы с водной эрозией включают валы – террасы, ступенчатые террасы, траншейные террасы, распылители стока, водозадерживающие валы, водоотводные валы – канавы. Для борьбы с оврагами применяют вершинные водосборные сооружения, донные сооружения (запруды), засыпку оврагов и выполаживание их откосов.
По способности к противоэрозионной защите почв культуры подразделяются следующим образом: очень хорошая – многолетние бобовые и злаковые; хорошая – зерновые колосовые, однолетние кормовые, лен; средняя – однолетние бобовые; слабая – кукуруза, подсолнечник, картофель, свекла и т.д. По Кузнецову М.С., пропашные культуры почти не снижают проявление эрозии; зернобобовые снижают ее в 1,2 раза; зерновые – в 1,3; бобовые – в 1,7; злаково-бобовые смеси – в 2,2; луговые травы – в 3 раза.
Следует отметить, что выбор противоэрозионных мероприятий определяется не только уклоном поверхности, но также гранулометрическим составом, типом почв (устойчивостью отдельных почв к эрозии), гидротермическим режимом территории и, в частности, количеством выпадающих осадков и их интенсивностью.
Для районирования территории по опасности ирригационной эрозии необходимы картограммы водопроницаемости почв, уклонов поверхности, донных размывающих скоростей потока. После наложения друг на друга указанных картограмм выделяют районы, отличающиеся друг от друга, хотя бы по одному признаку. Далее для каждого района рассчитывают возможные потери почвы с верхнего 50-метрового участка при поливных нормах, рассчитанных по водопроницаемости почв. Расчет проводится на число поливов, необходимых по агротехническим требованиям. Для каждого района рассчитываются мероприятия, необходимые для снижения смыва до допустимого уровня.
Для предупреждения ирригационной эрозии почв применяют полив по «скошенным», «контурным» и «фигурным» бороздам, мульчирование поливных борозд, обработку почвы полимерами - структурообразователями.
Ветровая эрозия почв делится на два основных подтипа: пыльные (черные) бури и повседневную (местную) ветровую эрозию. Пыльные, или черные, бури повторяются раз в 3-20 лет. Они бывают при очень сильных ветрах, передвигающих мелкие почвенные частицы в воздушном потоке. Во время таких бурь на отдельных участках ветер за короткое время (1-2 дня) сносит значительный слой суглинистой распыленной почвы мощностью от 1 до 25 см и губит посевы на десятках и даже сотнях тысяч гектаров. Территория, которая подвергается воздействию черных (пыльных) бурь порой охватывает ряд областей. Такие бури проносятся в степях обычно ранней весной, когда растения еще не окрепли, а пашня лишена густого зеленого растительного покрова. Сильные ветры несут массу черной пыли, получившейся в результате разрушения бесструктурных пахотных горизонтов черноземов и каштановых почв. Повседневная (местная) ветровая эрозия почв проявляется без пыльных бурь. Особенно сильно она действует на склонах, испытывающих удары ветра.
Ветровая эрозия почв развивается при скорости ветра более 11 м/сек (для торфяных почв более 5 м/сек), в районах развития пыльных бурь скорость ветра достигает 16-40 м/сек. Дефляция, в большей степени, развивается на почвах легкого гранулометрического состава, на сухих почвах, на ветроударных склонах, на участках почв, не защищенных от ветра растительностью. На основании почвенных карт выделяют участки, подверженные дефляции (слабой, средней и сильной степени эродированности); эрозионно-опасные почвы песчаные, супесчаные и легкосуглинистые на ветроударных склонах. Сопоставление по агроклиматическим справочникам влажности почв в отдельные декады и скорости ветра в эти же периоды позволяет прогнозировать развитие дефляции на конкретных территориях в разные временные интервалы.
Разные типы почв в неодинаковой степени устойчивы к развитию ветровой эрозии. Для прогнозирования ветровой эрозии применяется «уравнение ветровой эрозии»: Q = f (E.I.K.C.L.V), где Q – возможные потери почвы от ветровой эрозии в год с единицы поверхности; Е – дефлируемость почв, зависящая от ее комковатости, гранулометрического состава, наличия почвенной карты и т.д., I – коэффициент крутизны склона, К – коэффициент бороздковой шероховатости, С – климатический индекс ветровой эрозии почв, зависящий от скорости ветра и влажности почв, L – длина незащищенной части поля в направлении ветра, V – почвозащитный эквивалент растительного покрова и растительных остатков.
Устойчивость почвы против дефляции можно оценить по комковатости поверхности, то есть по наличию ветроустойчивых комочков (крупнее 1 мм) в слое 0-5 см, выраженному в процентах от воздушно-сухой почвы. При содержании этих комочков менее 50% наступает процесс выдувания. Порог устойчивости почвы к дефляции, если на поверхности ее нет пожнивных остатков, характеризуется степенью комковатости в пределах 50-55%. Картина существенно меняется в зависимости от наличия на поверхности почвы пожнивных остатков. Зависимость между эродированностью, комковатостью и количеством стерни выражается уравнением: Q = 10a – bk – cs, где Q – эродируемость почвы (в г за 5 минут экспозиции); К – комковатость слоя 0-5 см (%), S – количество условной стерни (в шт/м2), a, b, c – коэффициенты, значения которых различаются для разных типов почв. По данным Шиятого Е.И., для южного карбонатного чернозема изменение комковатости на 1% по значимости влияния на эродируемость равнозначно изменению количества условной стерни на 8-10 шт/м2.
Развитие эрозии почв является нарушением экологического состояния системы и приводит 1) к изменению свойств почв – изменению гранулометрического состава, физико-химических свойств, агрохимических свойств, ферментативной и микробиологической активности, водно-физических свойств; 2) к изменению микро- и мезорельефа; 3) к изменению состава грунтовых вод, верховодки, состава газовой фазы приземного слоя воздуха, изменению степени гидроморфности территории; 4) к изменению состояния растений, их химического состава; 5) к изменению оптимумов плодородия.
Все указанные изменения системы почва – растение – окружающая среда взаимосвязаны. При этом, вред от ветровой эрозии сводится не только к разовой потере урожая, но и к разрушению почвы, к необратимому снижению ее плодородия.
Задача определения оптимальных параметров противодефляционных мероприятий сводится к определению таких значений управляемых параметров U(t) при заданных значениях неуправляемых параметров V(t), которые обеспечили быминимум податливости почв, т.е. Q(t) = f [V(t), U(t)] ® min; или Q(t) = f (V, W, g, gГ, gN, gX, gS, gC), где Q – податливость почвы ветровой эрозии, т/га . час; V – скорость ветра, м/сек; W – влажность почвы, %; g – содержание физической глины в почве, %; gГ – гумус, %; gN – сухой остаток, %; gX – хлор-ион, %; gS – сульфаты, %; gC – карбонаты, %.