Εκτίμηση της επίδρασης των μεθόδων κατεργασίας του εδάφους, της φυτοκάλυψης κατά τη χειμερινή περίοδο και της κατεύθυνσης της κατεργασίας του εδάφους και της σποράς βαμβακιού στη διάβρωση του εδάφους

Abstract

This research investigated the effect of reduced tillage, winter cover crop and tillage and planting direction of cotton to soil erosion in a sloppy field (9% slop) of Thessaly, Greece. The investigation included an agronomical experiment and a validation of existing models using the data collected in the present work. Three primary tillage methods were applied (conventional, reduced using a heavy cultivator and reduced using a disk harrow), in a continuous cotton rotation. Half of the plots were covered, in the period between the winter cover crops, by wheat of vetch cover crop and the rest was left bare. Half of the plots ere tilled and planted to the slope and the rest to the contour. A system measure and record rainfall, runoff, as well as soil sediment during the rainy periods was installed.The results showed the high runoff events did not necessarily cause high soil losses. Therefore, soil losses could not be explained only by taking into consideration runoff. Rainfall characteristics, such as rainfall’s energy and soil surface characteristics, such as aggregate stability and coverage by residue and/or cover crop should be taken into account as well.Tillage to the contour can offer soil protection up to a certain level of rainfall or rainfall intensity. The soil microrelief can retain water at low intensity rain. At higher rainfalls beyond the microrelief holding capacity the microrelief was not able to hold the water causing an increased runoff and soil losses. High soil losses were also produced in low amount rainfalls but of high intensity due to the effect of rainfall impact and limited infiltration. Soil losses in plots cultivated with heavy cultivator or disk harrow were significantly lower than ploughed plots. Literature data indicated that the use of heavy cultivator caused low yield losses compered to plough, while the use of disk harrow caused much lower yield losses. Therefore, a recommendation to the local farmers to replace plough by heavy cultivator seems to be justified as a first step to control erosion.The sediment mechanical analysis of the treatments showed that the soil erosion results mainly in the loss of clay. Particularly, in the ploughed plots, clay content of the sediment was 10.4% higher than the initial soil clay content. Loss of clay means that the soil was permanently damaged. Raindrop impact is the main cause of aggregate detachment. However, it is the runoff water that removes the detached soil particles and can be considered of paramount importance in soil erosion determination. The assessment of the effects of tillage systems on hydrologic processes is important to support decisions on soil management. The use of runoff models is of particular interest, but they are not accurate. For the estimation of runoff in the present work, a methodology was used based on the infiltration capacity of the soil, the estimation of time to incipient ponding and the maximum surface storage capacity of topsoil.The model was by data collected over a three- year period. A good agreement between measured and calculated rates of runoff was found for all tillage systems (R2=0.85) indicating the ability of the used model to adequately predict runoff rates for practical purposes. The model can be used in future studies for assessing runoff, based on rainfall intensity and soil characteristics that are available in routine soil surveys or can be easily measured in the field with simple infiltration experiments.The Universal Soil Equation (USLE) was used to estimate the soil losses under the conditions of the present experiment. It was revealed that the USLE overestimated soil losses due to sheet and rill erosion in cultivated areas of Central Greece. Correction factors were estimated for the treatments of the experiment. This correction factor was 0.5 for conventional tillage or 0.3 for conventional tillage with winter cover crop. The respective correction factors were 0.37 and 0.17 to tillage by heavy calculator and 0.23 or 0.17 to tillage by disk- harrow.The present work showed that the use of reduced tillage, winter cover crop and tillage and planting to the contour can significantly reduce soil losses in sloppy fields and should be adopted by the local farmers to protect they fertility of their land.

Αντικείμενο της παρούσας έρευνας ήταν η εκτίμηση της διάβρωσης του εδάφους δε πραγματικές συνθήκες καλλιέργειας, σε επικλινές έδαφος όπως αυτή επηρεάζεται από την πρωτογενή κατεργασία εδάφους , υπό την ύπαρξη χειμερινής καλλιέργειας φυτικής κάλυψης και την κατεύθυνση κατεργασίας και σποράς του βαμβακιού. Για το σκοπό αυτό εγκαταστάθηκε στην περιοχή της Θεσσαλίας , στη Λάρισα, ένα τριετές πείραμα στο οποίο μελετήθηκαν τρεις κατεργασίες εδάφους, δύο μεταχειρίσεις φυτοκάλυψης του εδάφους κατά την διάρκεια του και δύο μεταχειρίσεις κατεύθυνσης κατεργασίας και σποράς.Έγιναν φυτικά πειράματα μέτρησης της απορροής και των απωλειών εδάφους σε πειραματικά τεμάχια, όπως επίσης των φυτοχημικών ιδιοτήτων του εδάφους: ξηρή φαινομενική πυκνότητα, αντίσταση εδάφους στη διείσδυση, σταθερότητα συσσωματωμάτων, οργανική ουσία, διηθητικότητα εδάφους, εδαφική υγρασία. Το γεγονός ότι οι απώλειες εδάφους στην κατεργασία με βαρύ καλλιεργητή ήταν μικρότερες από ότι η συμβατική κατεργασία, κρίνεται ιδιαίτερα σημαντικό για τις επικλινείς εκτάσεις της Θεσσαλίας, διότι καθιστά τη μέθοδο του βαρύ καλλιεργητή ως μια ενδιαφέρουσα εναλλακτική μέθοδο για την διαχείριση των εδαφών στα πλαίσια της τήρησης των κανόνων της Ορθής Γεωργικής Πρακτικής.Πέραν της διάβρωσης εδάφους που προκαλούσε η κατεργασία άροτρο , διαπιστώθηκε και μια σημαντική αύξηση του κλάσματος της αργίλου στην απώλεια εδάφους σε σχέση με το κλάσμα της αργίλου στο αρχικό έδαφος, όταν η κατεργασία γινόταν με άροτρο και μάλιστα χωρίς χειμερινή καλλιέργεια φυτοκάλυψης. Η απώλεια αυτή της αργίλου δίνει στην διάβρωση το χαρακτήρα της μόνιμης καταστροφής του εδάφους.Τα ιδιαίτερα ενδιαφέροντα στοιχεία που αφορούσαν την μέτρηση της επιφανειακής απορροής και της απώλειας εδάφους χρησιμοποιήθηκαν στην προσέγγιση και εφαρμογή των προτύπων με τα πειραματικά δεδομένα.Προέκυψε ένα τροποποιημένο πρότυπο , το οποίο έχει ικανοποιητική δυνατότητα πρόβλεψης της επιφανειακής απορροής.Αναφορικά με την εκτίμηση απωλειών εδάφους μέσω της USLE, τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντική υπερεκτίμηση των εκτιμηθέντων απωλειών εδάφους με την USLE . Η εισαγωγή ενός συντελεστή διόρθωσης στις εκτιμώμενες τιμές απωλειών εδάφους με την USLE για κάθε καλλιεργητική τεχνική , βελτίωσε σημαντικά την ικανότητα πρόβλεψης.