Ветер - движение воздушных масс в приземном слое с различной скоростью. Ветер, контактируя с поверхностью почвы, вызывает её разрушение и перенос образовавшегося мелкозема на разные расстояния. Процесс переноса и аккумуляции песчаных частиц называется дефляцией. В результате формируются эоловые отложения. Дефляция развивается на открытых пространствах, где поверхность почвы не защищена кустарниково-травянистой, или лесной растительностью. Процесс переноса и аккумуляции глинистых частиц принято называть термином - ветровая эрозия.
Ветровая эрозия бывает повседневной и заключается в постепенном перевевании высохших плодородных частиц, обнажении корней растений, а также кратковременной - в виде пыльных (черных) бурь, возникающих при сильных ветрах, смерчах, ураганах. Ветровую эрозию подразделяют на местную эрозию и пыльные бури. Местная эрозия проявляется локально, на отдельных полях или участках, причем чаще на ветроударных склонах. Пыльные бури охватывают значительные территории - сотни и тысячи гектаров.
Ветровая эрозия, или дефляция, наблюдается как на легких, так и на тяжелых карбонатных почвах при высоких скоростях ветра, низкой влажности почв и невысокой относительной влажности воздуха. Поэтому она преимущественно возникает в засушливых степных районах страны. Распашка легких почв, их рыхление особенно опасны весной, когда они лишены защитного зеленого покрова, что делает их уязвимыми к дефляции. Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.
Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.
Развитие ветровой эрозии зависит от следующих факторов:
характер рельефа;
гранулометрический состав и структура почв;
наличие и характер растительного покрова.
Перемещение почвенных частиц при ветровой эрозии происходит тремя способами:
скачками, размер частиц - 0,05 – 0,5 мм;
перекатыванием – размер частиц от 0,5 до 10 мм;
во взвешенном состоянии (размер менее 0,1 мм).
При скорости ветрового потока 5-7 м/с поднимаются и перемещаются частицы размером до 0,25 мм в диаметре.
При скорости ветрового потока 9-12 м/с размер переносимых частиц увеличивается до 1 мм.
Одним из проявлений ветровой эрозии почв являются пыльные (или пылевые) бури. В земледельческих районах их называют «черными» бурями, поскольку переносимый мелкозем имеет черный цвет, обусловленный содержащимся в нем гумусом.
Возникновение пыльных бурь связано с тремя основными факторами:
1) длительным воздействием ветрового потока на незащищенную растительностью поверхность почвы,
2) критической скоростью ветрового потока,
3) характером дезагрегированности поверхностного слоя почвы.
Воздействие бурь на окружающую среду связано со скоростью ветрового потока и размером почвенных частиц. Ученые подсчитали, что во взвешенном состоянии переносится до 30-40% частиц, скачкообразно – 50-70, а перекатыванием – 5-25%. При этом до 50% мелкозема перемещается непосредственно над землей, в слое 0-30 см.
Песчаные частицы в результате переноса и аккумуляции образуют различные формы: дюны, гряды, бугры, барханы.
Дюны характерны для приморских подвижных песков.
Бугры – для приречных.
Барханы формируются в песчаных пустынях,напоминают застывшие морские волны. Нередко они образуют гряды.
Базис дефляции – уровень, ниже которого энергия ветра «бессильна». Как правило, это капиллярная «кайма» грунтовых вод, или плотные отложения. Максимальная высота подвижных песков, как правило, равна двойной глубине базиса дефляции.
В земледельческих районах с малоснежной зимой, засушливыми осенью и весной верхний слой суглинистых почв в отдельные годы (с интервалом в 5-15 лет) находится в распыленном и сухом состоянии, становясь «легкой добычей» ветра. В этом случае формируются шлейфы аккумуляции мелкозема, местами слабо напоминающие барханы, а также валы и насыпи отложившегося мелкозёма в лесополосах.При этом пыльные бури могут охватывать млн. га пахотных земель. Пыльные бури развиваются по принципу лавинного Эффекта.
На основе наших полевых исследований в зоне Армавирского «ветрового коридора» было установлено, что движение частиц эрозионноопасной фракции (1мм) начинается при установившейся скорости ветрового потока в 9-12 м/с.
Борьба с дефляцией и защита почв от эрозии.
Борьба с дефляцией проводится различными методами: механическими (щиты, плетни), биологическими (посевы засухоустойчивых растений, кустарников, деревьев) и химическими (структурообразователи на битумной и латексной основе).
Защита почв от ветровой эрозии почв включает комплекс агролесомелиоративных и специальных противоэрозионных мероприятий: накопление и сохранение влаги в почве; применение безотвальной обработки с оставлением стерни; полосной системы земледелия (поля – шириной 80-100 м), использование кулис из высокостебельных культур (например, кукуруза, подсолнечник); система полезащитных лесных полос ажурной и продуваемой конструкции.
С ветровой эрозией, особенно в открытых степях или на равнинах, можно бороться посадкой ветроломных полос, состоящих из одного или более рядов деревьев или кустарников, размещенных под углом к преобладающим ветрам. Ветроломные полосы имеют местное значение, эффективность их действия определяется густотой и высотой деревьев. Содержание почвы под постоянным растительным покровом в сочетании с ветроломными полосами является надежным способом борьбы с ветровой эрозией в местностях, где она является проблемой. На почвах, богатых органическим веществом, рядки зерновых культур используют для временной защиты овощных культур от ветра. Одним из методов борьбы с ветровой эрозией торфяно-болотных почв, разрабатываемых в последние годы, является структурообразование в верхних слоях почв путем внесения ПАВ и высокомолекулярных полимеров. Взаимодействие добавок с органической частью торфа, естественно, должно сказаться на его водных свойствах. При этом следует находить такие решения, чтобы одновременно со структурообразованием торфяная система приобретала оптимальные водные свойства.
В районах распространения ветровой эрозии решающая роль в защите почв принадлежит почвозащитным севооборотам, полосноконтурной организации полей с чередованием высокостебельных культур, зерновых трав и паров. Большое значение для почвозащитных севооборотов имеет правильный подбор трав. Помимо клевера в последние годы как в полевых, так и почвозащитных севооборотах используются люцерна посевная и травосмеси бобовых и злаковых трав.
Разработана система мероприятий по борьбе с ветровой эрозией, заключающаяся в проведении безотвальной обработки почвы, посеве кулис и применении кольчатых катков. Эти приемы уменьшают действие эрозионных процессов, засух и повышают урожайность сельскохозяйственных культур.
Только благодаря планомерной работе по борьбе с ветровой эрозией путем внедрения новой системы земледелия с безотвальной обработкой почвы и других мероприятий в настоящее время проявление ветровой эрозии резко сокращено. Все эти природные факторы, осложняющие условия эксплуатации инженерных сооружений и хозяйственных комплексов, а также вторичные процессы, проявление которых связано со строительно-хозяйственным использованием территорий, должны быть выявлены в процессе инженерно-геологических изысканий. В этом отношении исключительное практическое и теоретическое значение имеют региональные инженерно-геологические исследования.
В числе агротехнических мероприятий по борьбе с водной и ветровой эрозией перспективным является улучшение физических свойств почвы путем применения искусственных структурообразователей.
Эоловые формы рельефа - формы рельефа, возникающие под действием ветра, преимущественно в районах с аридным климатом (пустыни, полупустыни); встречаются также по берегам морей, озер и рек со скудным растительным покровом, не способным защитить от действия ветра рыхлые и разрушенные выветриванием породы субстрата. Наиболее распространены аккумулятивные и аккумулятивно-дефляционные формы, образующиеся в результате перемещения и отложения ветром песчаных частиц, а также выработанные (дефляционные) Эоловые формы рельефа, возникающие за счет дефляции рыхлых продуктов выветривания, разрушения горных пород под воздействием динамических ударов самого ветра и особенно под действием ударов мелких частиц, переносимых ветром в ветропесчаном потоке.
Форма и величина аккумулятивных и аккумулятивно-дефляционных образований зависит от режима ветров (силы, частоты, направления, структуры ветрового потока), преобладающего в данной местности и действовавшего в прошлом, от насыщенности песчаными частицами ветропесчаного потока, степени связности рыхлого субстрата растительностью, от увлажнения и других факторов, а также от характера подстилающего рельефа. Наибольшее влияние на облик эоловых форм рельефа в песчаных пустынях оказывает режим активных ветров, действующих аналогично водному потоку с турбулентным движением среды близ твердой поверхности. Для средне- и мелкозернистого сухого песка (при диаметре зерен 0,5-0,25 мм) минимальная скорость активного ветра составляет 4 м/сек. Аккумулятивные и дефляционно-аккумулятивные формы, как правило, перемещаются в соответствии с сезонно господствующим направлением ветров: поступательно при годовом воздействии активных ветров одного или близких направлений; колебательно и колебательно-поступательно, если направления этих ветров в течение года существенно меняются (на противоположные, перпендикулярные и т. п.). Особенно интенсивно (со скоростью до нескольких десятков м в год) происходит перемещение оголенных песчаных аккумулятивных форм.
Для аккумулятивных и дефляционно-аккумулятивных эоловых форм рельефа пустынь характерно одновременное присутствие наложенных друг на друга форм нескольких категорий величин: 1-я категория - ветровая рябь, высотой от долей мм до 0,5 м и расстоянием между гребнями от нескольких мм до 2,5 м; 2-я категория - щитовидные скопления высотой не менее 40 см; 3-я категория - барханы до 2-3 м высотой, соединяющиеся в продольную ветрам гряду или в поперечную ветрам барханную цепь: 4-я категория - барханный рельеф высотой до 10-30 м, 5-я и 6-я категории - крупные формы (высотой до 500 м), образующиеся в основном восходящими потоками воздуха. В пустынях умеренного пояса, где большую роль играет растительность, сдерживающая работу ветра, рельефообразование идет замедленнее и самые крупные формы не превышают 60-70 м, наиболее характерны здесь прикустовые косички, холмики-косы и прикустовые бугры высотой от нескольких дц до 10-20 м.
Поскольку господствующий режим ветров (пассатный, муссонно-бризный, циклональный и др.) и скрепленность рыхлого субстрата в первую очередь определяются зонально-географическими факторами, аккумулятивные и аккумулятивно-дефляционные эоловые формы рельефа распределяются в целом зонально. Согласно классификации, предложенной сов. географом Б. А. Федоровичем (1964), оголенные, легкоподвижные песчаные формы характерны главным образом для тропических экстрааридных пустынь (Сахара, пустыни Аравийского полуострова, Ирана, Афганистана, Такла-Макан); полузаросшие слабоподвижные - преимущественно для внетропических пустынь (пустыни Средней Азии и Казахстана, Джунгарии, Монголии, Австралии); заросшие в основном неподвижные дюнные формы - для внепустынных территорий (главным образом древнеледниковых областей Европы, Западной Сибири, Северной Америки). Детальная классификация аккумулятивных и дефляционно-аккумулятивных эоловых форм рельефа в зависимости от режима ветров дана при описании дюн и барханов; ниже дается аналогичная классификация аккумулятивных и аккумулятивно-дефляционных эоловых форм рельефа для полузаросших песчаных пустынь.
Всестороннее изучение эоловых форм рельефа, их морфологии, происхождения, динамики имеет важное значение при хозяйственном освоении пустынь.
Естественная и ускоренная эрозия
Широкое использование земельных площадей привело к интенсификации опасного явление - ветровой эрозии (дефляции), вызывающей количественное и качественное истощение земельных ресурсов. Под воздействием ветра происходит вынос почвенных агрегатов из верхнего, наиболее ценного слоя, что снижает плодородие почвы.
Эрозия почти всегда существовала в природе как естественный процесс, скорость которого того же порядка, что и скорость процесса почвообразования. Это так называемая естественная геологическая эрозия, которую предотвратить невозможно и которая особого вреда не приносит (она протекает медленно и незаметно).
Естественная эрозия обработала массивы суши и создала современный рельеф. Эрозионные процессы продолжаются и в настоящее время, но их скорость почти не заметна для человека, кроме, пожалуй, оползней, абразии морских побережий и русловой эрозии. Изменяя природную среду практически повсюду, где он поселяется, человек активизирует эрозионные процессы.
Наряду с этим нормальным геологическим процессом, являющимся частью самой эволюции Земли, имеет место ускоренная, или разрушительная эрозия, возникшая под влиянием деятельности человека. При ускоренной эрозии потери компонентов почвы не компенсируются и почва частично или даже полностью теряет свое плодородие. При этом процессы разрушения могут проходить в сотни и тысячи раз быстрее, чем при естественной эрозии.
Ускоренная эрозия - основной бич земледелия на всем земном шаре, выводящая из строя огромные площади плодородных земель.
Ускоренная эрозия является следствием непродуманного использования почв и вызывается следующими основными причинами: бесконтрольной вырубкой лесов, неумеренным выпасом скота, неправильной пахотой на склонах, неправильными методами земледелия.
Главные причины ускорения темпов эрозии – неправильное ведение сельского хозяйства и перевыпас, что приводит к нарушению растительного покрова, а следовательно, к интенсификации процессов ветровой и водной эрозии. Дождевые потоки размывают рыхлые почвы даже на пологих склонах, и там маленькие промоины могут быстро превратиться в большие овраги.
Существует много способов борьбы с ускоренной эрозией. Посаженные через определенные интервалы ветрозащитные лесополосы снижают скорость ветра на небольшом расстоянии от них. Ветровая и водная эрозия значительно замедляются, если на зиму вплоть до ранней весны на полях остается стерня. Дождевой смыв может быть минимизирован при обработке земель не вдоль, а поперек склонов, однако на крутых склонах иногда предпочтительнее восстанавливать лесной покров.
Не только сельскохозяйственная, но и многие другие виды антропогенной деятельности активизируют эрозионные процессы. Например, в результате рубки лесов, если не проводятся последующие лесопосадки, обширные территории подвергаются ускоренной эрозии, а при добыче угля открытым способом остаются огромные отвалы из рыхлого грунта, уязвимые для дождевой эрозии.
Аридизация
Аридизация (aridization, от лат. aridus – сухой) - это комплекс процессов уменьшения степени увлажнения территорий, который вызывает сокращение биологической продуктивности экосистем за счет уменьшения разницы между осадками и испарением. Со временем испарения начинают преобладать над осадками. Существенная аридизация суши произошла во время бурного развития сельского хозяйства за счет вырубки лесов и снижения в результате суммарного испарения.
Причины могут быть как природными, так и антропогенными. К природным можно отнести циклические изменения климата. Антропогенными являются уничтожения растительности, откачка подземных вод, эрозия, пыльные бури.
Аридизация-Разнообразный комплекс процессов уменьшения степени увлажненности территорий и вызванного этим сокращения биологической продуктивности экосистем. Происходит как в силу природных (циклические изменения климата), так и антропогенных (откачка подземных вод, эрозия, пыльные бури) причин. Следствием является опустынивание и углубление степени сухости пустынных территорий.
Опустынивание
Опусты́нивание или дезертификация - деградация земель в аридных, полуаридных (семиаридных) и засушливых (субгумидных) областях земного шара, вызванное как деятельностью человека (антропогенными причинами), так и природными факторами и процессами. Термин «климатическое опустынивание» был предложен в 1940-х годах французским исследователем Обервилем. Понятия «земля» в данном случае означает биопродуктивную систему, состоящую из почвы, воды, растительности, прочей биомассы, а также экологические и гидрологические процессы внутри системы. Деградация земель - снижение или потеря биологической и экономической продуктивности пахотных земель или пастбищ в результате землепользования. Характеризуется иссушением земли, увяданием растительности, снижением связанности почвы, в результате чего становится возможной быстрая ветровая эрозия и образование пылевых бурь. Опустынивание относится к труднокомпенсируемым последствиям климатических изменений, так как на восстановление одного условного сантиметра плодородного почвенного покрова уходит в аридной зоне в среднем от 70 до 150 лет.
Охрана природы – понятие очень широкое. Оно включает в себя не только мероприятия по охране конкретных районов пустыни или отдельных видов животных и растений. В современных условиях в это понятие входят и мероприятия по разработке рациональных методов природопользования, восстановление разрушенных человеком экосистемы, прогнозирование физико-географических процессов при освоении новых территорий, создание управляемых природных систем
Последствия опустынивания в экологическом и экономическом отношении очень существенные и почти всегда отрицательные. Уменьшается производительность сельского хозяйства, сокращаются разнообразие видов и количество животных, что особенно в бедных странах приводит к ещё большей зависимости от природных ресурсов. Опустынивание ограничивает доступность элементарных услуг экосистемы и угрожает безопасности людей. Оно является важной помехой развитию, из-за чего Организация Объединённых Наций в 1995 году установила Всемирный день борьбы с опустыниванием и засухой, а в дальнейшем провозгласила 2006 год международным годом пустынь и опустынивания.
За последние годы из разных уголков земного шара раздаются тревожные сигналы о возрастающем наступлении пустыни на обжитых человеком территории. Наиболее вероятными причинами этого довольно опасного явления считаются неблагоприятные погодные условия, уничтожение растительного покрова, нерациональность природопользования, механизация сельского хозяйства, транспорта без возмещения ущерба, причиняемого природе. В связи с усилением процессов опустынивания отдельные ученые говорят о возможности обострения продовольственного кризиса. Быстрый рост населения и технических средств также приводит в ряде районов мира к усилению процессов опустынивания.
Существует много различных факторов, приводящих к опустыниванию в аридных регионах земного шара. Однако среди них выделяются общие, играющие особую роль в усилении процессов опустынивания. К ним относятся:
истребление растительного покрова и разрушение почвенного покрова при промышленном, ирригационном строительстве;
деградация растительного покрова чрезмерным выпасом;
уничтожение древесно-кустарниковой растительности в результате заготовки топлива;
дефляция и эрозия почв при интенсивном богарном земледелии;
вторичное засоление и заболачивание почв в условиях орошаемого земледелия;
разрушение ландшафта в районах горных разработок за счет промышленных отходов, сброса сточных и дренажных вод.
Среди естественных процессов, приводящих к опустыниванию, наиболее опасными являются:
климатические – увеличение аридности, сокращение запасов влаги, вызываемых изменением макро- и микроклимата;
гидрогеологические – осадки становятся нерегулярными, питание подземных вод – эпизодическим;
морфодинамические – геоморфологические процессы становятся более активными (эрозия, дефляция и т. д.);
почвенные – усыхание почв и их засоление;
фитогенные – деградация почвенного покрова;
зоогенные – сокращение популяции и численности животных.
Борьба с процессами опустынивания ведется в следующих направлениях:
раннее выявление процессов опустынивания с целью их предотвращения и ликвидации, ориентирование на формирование условий рационального природопользования;
создание защитных лесных полос по окраинам оазисов, границам полей и вдоль каналов;
создание лесных массивов и зеленых "зонтов" из местных пород – псамофитов в глубине пустынь для защиты скота от сильных ветров, палящих лучей солнца и укрепления кормовой базы; восстановление растительного покрова на территориях открытых горных разработок, вдоль строительства ирригационной сети, дорог, трубопроводов и всех мест, где он уничтожен; закрепление и облесение подвижных песков с целью защиты от песчаных заносов и выдувания орошаемых земель, каналов, населенных пунктов, железных и шоссейных дорог, нефте- и газопроводов, промышленных предприятий.
Главный рычаг успешного решения этой глобальной проблемы – международное сотрудничество в области охраны природы и борьбы с опустыниванием. От того, насколько своевременно и безотлагательно будут решаться задачи по контролю и управлению природными процессами, во многом зависит жизнь Земли и жизнь на Земле.
Проблема борьбы с неблагоприятными явлениями, наблюдаемые в аридной зоне, существует давно. Принято считать, что из 45 выявленных причин опустынивания 87% приходится на нерациональное использование человеком воды, земли, растительности, животного мира и энергии, и только 13% относится к природным процессам.
Породы водой и ветром, перемещение продуктов разрушения и их переотложение. Различают водную и ветровую эрозию почвы.
Водная эрозия
– проявляется на склонах. Она может быть плоскостной
, когда почва смывается водой сравнительно равномерно, глубинная – почва и материнская порода размываются потоками воды и образуется овраг.
Ветровая эрозия , или дефляция , проявляется в условиях любого типа рельефа и сопровождается выдуванием мелких частичек с верхних горизонтов. Уже при скорости ветра в приземном слое воздуха 3–4 м/с могут проявляться процессы ветровой эрозии. При пыльных бурях ветер поднимает в воздух верхние горизонты почвы, иногда вместе с посевами. Особенно большой вред наносит дефляция в засушливых и полузасушливых районах. В условиях Беларуси ветровая эрозия больше развита на песках и осушенных торфяниках.
Современные интенсивные системы земледелия могут вызывать механическую эрозию почв, при которой под воздействием мощной и скоростной почвообрабатывающей техники имеют место разрушение почв и перемещение их верхнего горизонта.
– свидетельство неправильного использования земельных угодий, низкой агротехники. Вырубка лесов, вспашка земель вдоль склонов, чрезмерный выпас скота, однообразное использование почв – причины, приводящие к эрозии.
– явление довольно распространенное. Республика Беларусь ежегодно несет от нее большие потери. Поэтому противоэрозионным мероприятиям уделяется большое внимание – ими охвачено более 600 тыс. гектаров земель. Предупреждение эрозионных процессов, борьба с эрозией почв – одна из важнейших государственных задач.
От водной эрозии состоит из ряда мероприятий: организационно-хозяйственных, агротехнических, агролесомелиоративных и гидротехнических.
Важным является правильное распределение территории: поля, дороги, лесные полосы, сады необходимо размещать таким образом, чтобы ограничить или совсем снять проявление различных типов эрозии. , имеющие высокую склонность к эрозии (на лессах, суглинках, глинах) выделяют под залужение и облесение; вводят почвозащитные севообороты, основа которых – многолетние травы.
Основная задача противоэрозионных агротехнических мероприятий – ограничить до минимума поверхностный сток. Это достигается соответствующей обработкой почвы, снегозадержанием, системой органических и минеральных удобрений, известкованием.
На участках с небольшим уклоном (1,5°–2°) обработку почвы, посевов необходимо вести поперек или по контуру склона. На полях с более крутыми склонами (2°–6°) кроме того, выполняются специальные приемы обработки почвы – прерывистое волкование, бороздование, лункование, глубокая безотвальная вспашка, кротование и др.
На крутых склонах (6°–8°) полосы посевов сельскохозяйственных культур (шириной 30–40 м) чередуются с полосами посевов многолетних трав (шириной 3,6–7,2 м), а на более крутых склонах увеличивают ширину полос многолетних трав, исключаются посевы пропашных культур.
Комплекс противоэрозионных мероприятий включает агролесомелиоративные и гидротехнические работы: посадки лесных полос на крутых склонах, создание водоотводных каналов по вершинам оврагов, лотков для водосброса, террасирование склонов, возведение плотин и др.
Охрана почв от ветровой эрозии предусматривает использование почвозащитных севооборотов с полосным размещением посевов зерновых культур и многолетних трав. Большое внимание уделяется плоскорезной обработке почвы с сохранением на поверхности стерни. Она охраняет почву от выдувания, а зимой содействует накоплению снега. В борьбе с дефляцией помогает посадка лесных полос по границам полей севооборотов, вдоль каналов; они существенно гасят скорость ветра, особенно если расстояние между лесными полосами составляет 400–600 м и менее.
Под этим общим названием – эрозия (лат. еrosio – разъединение), рассмотрим неблагоприятные и опасные процессы воздействия водных потоков, волн и ветров на рельеф: плоскую и линейную (овражную) эрозию, дефляцию (ветровую) эрозию, переформирование русел рек. Сели, абразия берегов морей и водохранилищ, рассмотренные выше, также относятся к эрозии почв. На земной поверхности нет таких мест, где бы ни выпадали атмосферные осадки. Текущая вода производит работу повсеместно в пределах суши, а формы рельефа, ею созданные, универсальны. Выпахивающая деятельность текущей воды называется эрозией . Эрозия бывает нескольких типов и видов (табл. 2.48), каждый из которых характеризуется физическими процессами, происходящими, в основном, в почве.
Эрозия почв (плоская эрозия ) – процесс разрушения верхних, наиболее плодородных слоев почвы и подстилающих пород талыми и дождевыми водами (водная эрозия почв) или ветром (ветровая эрозия почв, дефляция, выдувание). В ряде мест от эрозии почв утрачивается больше плодородных земель, чем вновь осваивается. Естественная эрозия почв – очень медленный процесс. Например, снос поверхностными водами 20 см почвы под пологом леса происходит за 174 тыс. лет, под лугом за 29 тыс. лет. При правильных севооборотах поля теряют 20 см почвы за 100 лет, а при монокультуре кукурузы – всего за 15 лет. В последних двух случаях скорость разрушения почвенного покрова намного превышает скорость почвообразования.
Эрозия почв привела к полной или частичной, но хозяйственно значимой потере плодородия более половины всей пашни мира (1,6–2 млн км 2 , при современном использовании 1,2–1,6 млн км 2). Ежегодно из-за эрозии выбывает из сельскохозяйственного использования от 50 до 70 тыс. км 2 земель (более 3 % эксплуатируемой пашни в год). В разной степени эродировано 73 % земель России. Потери России от эрозии оцениваются в 10,7 млрд рублей в год.
Плоская эрозия (эрозия почв ) распространена повсеместно, где бывают сколь-нибудь интенсивные осадки. Скорость плоской эрозии измеряется толщиной слоя, сносимого в среднем за год, или массой материала, сносимого с единицы площади. Естественная скорость плоской эрозии на междуречьях равнин умеренного климатического пояса измеряется сотыми долями миллиметра в год; скорость эрозии до 0,5 мм/год отвечает скорости накопления гумуса в почве; более высокие величины означают срезание почвы.
Интенсивность эрозии есть функция от количества и интенсивности осадков, распределения и скорости снеготаяния, а также от механических свойств почвы, угла наклона микрорельефа поверхности склона. Значительная эрозия оголенных поверхностей почвы начинается при осадках более 10 мм/сут и 2 мм/мин на склонах с наклоном более 3°. Особенно усиливается эрозия (до 4 –10 мм/год) при осадках более 30 мм/сут, при ливнях с диаметром капель более 1,5 мм, на склонах круче 10–12°. По мере смыва относительно водопроницаемого и прочного гумусового горизонта почвы сток при дождях возрастает до шестикратного, скорость эрозии возрастает в 10 раз.
Антропогенная эрозия почв сопровождает земледелие в течение всей его истории, но особенно возросла в ХIХ–ХХ вв., с применением механической тяги и стандартной агротехники на огромных полях с различными местными значениями потенциальной эрозии. Темп эрозии оголенного грунта местами возрастает в сотни раз в сравнении с эрозией в лесах. За время сельскохозяйственного производства средняя величина эрозии поднялась приблизительно втрое. В бывшем СССР из 225 млн га пашни заметно эродированы 152 млн га, в том числе сильно эродированы 64 млн га. Ежегодно полностью эродируются почвы в среднем на 2 млн. га, смывается около 2 млрд т почвы. Эрозия сильна также на 175 млн га сенокосов и пастбищ, что ведет к опустыниванию 40–50 тыс. га земель в год.
Ветровая эрозия (выдувание ) почв легкого состава возможна при скорости ветра уже 4–6 м/с, если почва сухая (что достигается при относительной влажности воздуха около 50 % и менее) и не слишком защищена растительностью. Скорость дефляции пропорциональна третьей степени скорости ветра: при ветре более 6 м/с дефляция может достичь характера пыльной бури. Например, в Туркмении 40 % пыльных бурь происходит при скорости ветра 7–10 м/с, остальные – 15–20 м/с и более. Наиболее характерна дефляция для территорий с сухим климатом (годовая сумма осадков около 200 мм и менее): для Сахары, стран Ближнего Востока, Афганистана, Индии, Центральной Азии, Китая, Мексики и др.
В Средней Азии ежегодно отмечаются сотни пыльных бурь, обусловленных в основном циклонами, приходящими с юга («афганец»). В некоторых районах повторяемость бурь превышает 50 за год. Особо сильные бури отмечаются раз в 30–40 лет; слой дефляции при них – до 20–25 см. На юге Восточноевропейской равнины среднегодовое число дней с пыльными бурями 8–23, в отдельные годы (1960, 1969 и др.) – до 70. От 10 до 50 % пыльных бурь длятся более чем по 6 часов и при скорости ветра более 16 м/с относятся к категории сильных и разрушительных. Существенную дефляцию здесь могут производить и смерчи. Например, на Украине ширина полосы, где смерчем выдувается несколько сантиметров почвы, достигает 500–700 м, длина – 15 км, площадь – 1000 га; в ветровой тени рядом с такой полосой толщина наноса почвы – до 10 –15см.
Овражная (линейная) эрозия сменяет плоскую на склонах с наклоном более 15°. В природных условиях современное оврагообразование – редкое явление, поскольку подходящие для этого склоны давно эродированы. Оно возможно при стечении обстоятельств, например, при выпадении осадков вскоре после выгорания растительности. Почти все растущие ныне овраги и преобладающая доля их общего числа антропогенны. В России человеческой деятельностью порождено 3/4 оврагов. На пахотных землях в последние 10 лет площадь оврагов увеличилась с 5 до 6,6 млн га, что означает потери приблизительно 150 тыс. га в год.
В предгорьях Средней Азии на пастбищах скорость удлинения оврагов достигает 4–6 м/год, углубления – 1 м/год, что в 2–3 раза выше, чем в Нечерноземье. В степной зоне рекордные скорости удлинения оврагов – до 100 м/год, а на поливных землях – до 165 м/год.
На льдосодержащих многолетнемерзлых породах наблюдается термоэрозия – род овражной эрозии, провоцируемой антропогенным усилением стока (талый сток от снегозаносов, сброс бытовых вод и т. п.), а также механическим нарушением теплоизолирующего растительного покрова. В районе Воркуты термоэрозия на суглинках при наклоне поверхности 3–5° за один дождь может создать рытвины длиной до 10–15 м, шириной до 2,5 м, глубиной до 1,5 м. Они закладываются с интервалом 30–50 м, намного гуще, чем в Нечерноземье, и полностью развиваются лишь за 20–35 лет, в 5 раз быстрее, чем в Нечерноземье. На севере Западной Сибири термоэрозионный рост оврагов по следам гусеничных машин имеет скорость до 30 м/год.
Последствия эрозии отрицательно сказываются во многих странах. В Болгарии водной эрозии подвержено 72 % обрабатываемых площадей. Ежегодно с них теряется около 40 млн м 3 мелкозема, что равнозначно потере 60 млн т плодородной земли. В Венгрии различная степень эрозии угрожает 2,3 млн га земель или около 30 % сельскохозяйственных площадей. В Польше поверхностная эрозия наблюдается на 13 % территории страны. В Англии опасности выдувания ежегодно (с марта по июнь) подвержено от 4 до 6 тыс. га посевов сахарной свеклы, выращиваемых на торфяных и песчаных почвах. В отдельные годы до 50 % этих площадей пересеивают несколько раз. В Индии в результате развития процессов эрозии ежегодно с сельскохозяйственными культурами из почв выносится около 4,2 млн т азота, 2,1 фосфора, 7,3 калия, 4,3 млн т извести. Большой ущерб эрозия почв наносит странам Азии, Африки и Латинской Америки. В Мексике лишь 19% территории страны можно считать не подверженной эрозии, в то время как умеренная и ускоренная эрозия охватывает 24 – 26 %, 17 % территории превращены в бросовые земли, а на 15 %, где эрозия только начинается, требуется принятие срочных мер.
Определение эрозии почв
Эрозия — это поражение почвы ветром и водой, передвижение продуктов разрушения и их переотложение. Поражение почвы (эрозия) водой проявляется в основном на склонах, с которых стекает вода, дождевая или талая. Эрозия бывает плоскостная (когда происходит равномерное смывание почвы стоками воды, которая не успевает впитаться), бывает струйчатая (образуются неглубокие промоины, которые устраняются обычной обработкой), и еще есть глубинная эрозия (когда размывает сильными потоками воды почву и горные породы). Разрушение почвы ветром, иначе называется дефляция, может развиваться на любых видах рельефа, даже на равнинах. Дефляция бывает повседневной (когда ветра небольшой скорости поднимают почвенные частицы в воздух и переносят их на другие участки), второй вид ветровой эрозии, периодическая, то есть пыльные бури (когда ветры на большой скорости приподнимают весь верхний слой почвы в воздух, бывает даже с посевами, и уносит эти массы на дальние расстояния).
Виды эрозии почв
В зависимости от степени разрушения можно выделить два вида эрозии почвы: нормальная эрозия, то есть естественная, и ускоренная, то есть антропогенная. Первый вид эрозии происходит медленно и никак не влияет на плодородие почвы. Ускоренная эрозия тесно связана с хозяйственной работой человека, то есть неправильно обработана почва, нарушен растительный покров во время выпаса скота, и так далее. При быстром развитии эрозии плодородность почвы снижается, повреждаются посевы, из-за оврагов сельскохозяйственные угодья становятся неудобными землями, это сильно затрудняет обрабатывать поля, заливаются реки и водоемы. Из-за эрозии почвы разрушаются дороги, линии электропередач, связь и многое другое. Она наносит огромнейший ущерб сельскому хозяйству.
Предотвращение эрозии почв
Уже много лет борьба с эрозией почвы является одной из важных государственных задач в развитии сельского хозяйства. Чтобы решить ее, разрабатываются различные зональные комплексы, дополняющих друг друга, например, организационно-хозяйственные, агротехнические, гидротехнические, лесомелиоративные противоэрозионные мероприятия.
Немного о каждом мероприятии. В агротехнические мероприятия входят глубокая обработка участков поперек склонов, посев, вспашка, которая чередуется каждые два-три года с обычной вспашкой, щелевание склонов, весеннее рыхление поля полосами, залужение склонов. Все это способствует регулированию стоков дождевых и талых вод, и соответственно, значительно уменьшают почвенный смыв. В районах, где распространена ветровая эрозия, вместо вспашки используют плоскорезную обработку земли культиваторами, то есть плоскорезами. Это уменьшает распыление и помогает накоплению в большем количестве влаги.
Каждый район, который подвержен эрозии почвы, огромную роль играют почвозащитные севообороты, и кроме этого, посев сельскохозяйственных культур высокостебельных растений.
В лесомелиоративных мероприятиях большой эффект имеют защитные лесные посадки. Лесные полосы бывают полезащитными, прибалочными и приовражными.
В гидротехнических мероприятиях используют террасирование на очень крутых склонах. В таких местах сооружают валы для задержки воды, и канавы, наоборот, для отвода лишней воды, быстростоки в руслах ложбин и оврагов.
Защита почв от эрозии
Эрозия считается самым большим социально-экономическим бедствием. Предлагается следовать следующим положениям: во-первых, легче эрозию предупредить, чем потом бороться с ней, устраняя ее последствия; в окружающей среде не найти такие почвы, которые были бы полностью устойчивыми к эрозии; из-за эрозии происходят изменения главных функций почвы; процесс этот очень сложный, меры, применяемые против нее, должны быть комплексные.
Что влияет на процесс эрозии?
Любая эрозия может произойти благодаря таким факторам:
- изменения климатических условий;
- особенности рельефа местности;
- природные катаклизмы;
- антропогенная деятельность.
Водная эрозия
Чаще всего водная эрозия происходит на горных склонах, в результате стекания дождевой и талой воды. По интенсивности почва может смываться сплошным слоем или же отдельными струйками. В результате водной эрозии сносится верхний плодородный слой земли, в котором содержатся богатые элементы, питающие растения. Линейная эрозия – это более прогрессивное разрушение земли, когда небольшие промоины превращаются в крупные ямы и овраги. Когда эрозия достигает подобных масштабов, земля становится непригодной для сельского хозяйства или каких-либо иных видов деятельности.
Ветровая эрозия
Воздушные массы способны раздувать мелкие частицы земли и переносить их на огромные расстояния. При значительных ветровых порывах грунт может развеяться в значительных количествах, что приводит к ослаблению растений, а затем к их гибели. Если ветряная буря пронеслась над полем, на котором только начинают всходить посевы, они могут покрыться слоем пыли и быть уничтоженными. Также ветровая эрозия ухудшает плодородие земли, поскольку разрушается верхний слой.
Последствия почвенной эрозии
Проблема эрозии земли является актуальной и острой проблемой для многих стран мира. Поскольку плодородность земли непосредственно влияет на количество урожая, то эрозия усугубляет проблему голода в некоторых регионах, поскольку эрозия может уничтожить урожаи. Также эрозия влияет на сокращение растений, соответственно это уменьшает популяции птиц и животных. И самое худшее – это полное истощение грунта, для восстановления которого требуются сотни лет.
Методика защиты почвы от водной эрозии
Такое явление, как эрозия, является опасным для почвы, поэтому требуется проводить комплексные действия, обеспечивающие защиту земли. Для этого нужно регулярно контролировать процесс эрозии, составлять специальные карты и правильно планировать хозяйственные работы. Агромелиоративные работы необходимо проводить с учетом защиты грунта. Культуры нужно высаживать полосами и подбирать сочетание таких растений, которые будут защищать почву от вымывания. Отличным методом защиты земли будет высаживание деревьев, создавая несколько лесных полос, возле полей. С одной стороны древесные насаждения будут защищать сельскохозяйственные культуры от атмосферных осадков и ветра, а с другой укрепят грунт и предотвратят эрозию. Если на полях есть уклон, то высаживают защитные полосы многолетних трав.
Защита грунта от ветровой эрозии
Чтобы предотвратить выветривание почвы и сохранить плодородный слой земли, нужно проводить определенные защитные работы. Для этого, прежде всего, проводят севооборот, то есть ежегодно меняют высадку типа культур: один год выращивают злаковые растения, потом многолетние травы. Также против сильных ветров высаживают полосы деревьев, которые создают природный барьер воздушным массам и защищают сельскохозяйственные культуры. Кроме того, поблизости можно выращивать высокостебельные растения для защиты: кукурузу, подсолнечник. Требуется увеличить увлажнение грунта, чтобы накапливалась влага и защищала корни растений, укрепляя их в земле.
Против всех видов эрозии почвы помогут следующие действия:
- возведение специальных террас против эрозий;
- методика сидерации;
- высадка кустарников полосами;
- организация запруд;
- регулирование режима стока талой воды.
Все вышеуказанные методики имеют разный уровень сложности, но их нужно использовать в комплексе, чтобы защитить землю от эрозий.
Сил, таких, как морской прибой , ледники , гравитация ; в таком случае эрозия выступает синонимом денудации . Для них, однако, существуют и специальные термины: абразия (волновая эрозия ), экзарация (ледниковая эрозия ), гравитационные процессы , солифлюкция и т. д. Такой же термин (дефляция) используется параллельно с понятием ветровая эрозия , но последнее гораздо более распространено.
По скорости развития эрозию делят на нормальную и ускоренную . Нормальная имеет место всегда при наличии сколько-либо выраженного стока, протекает медленнее почвообразования и не приводит к заметным изменениям уровня и формы земной поверхности. Ускоренная идет быстрее почвообразования, приводит к деградации почв и сопровождается заметным изменением рельефа .
По причинам выделяют естественную и антропогенную эрозию. Следует отметить, что антропогенная эрозия не всегда является ускоренной, и наоборот.
Ветровая эрозия [ | ]
Пыль, поднятая ветром с распаханного поля. Штат Айова, США, 1890 год.
Ветровая эрозия проявляется в разрушающем действии ветра на горные породы. Она является одной из ведущих геологических агентов в изменении рельефа пустынных и полупустынных территорий, оказывает большое влияние на земли сельскохозяйственного назначения. Ветровая эрозия также является одной из основных причин деградации почв, опустынивания, запыления воздуха и ущерба сельскохозяйственным угодьям. Ветровая эрозия включает в себя дефляцию и ветровую корразию .
Дефляция представляет собой выдувание и развевание рыхлых пород - песков, лесов, вспаханных почв, возникновение пыльных бурь . Она подразделяется на два типа: площадную и соровую. Площадная дефляция охватывает значительные территории, приводя к выдуванию поверхностного слоя рыхлых пород и постепенному понижению земной поверхности. При соровой дефляции разрушительная геологическая деятельность ветра концентрируется на некоторых участках, преимущественно приуроченным к сухим логам и пухлым солончакам. В последнем случае формируются специфические дефляционные формы рельефа - дефляционные впадины («котловины выдувания », гольвеги): отрицательные формы, вытянутые по направлению господствующих ветров, последние образуются в областях развития лёссов и лёссовидных отложений.
Значительная доля геологической работы при ветровой эрозии происходит во время пыльных (песчаных) бурь . Они возникают практически повсеместно, но наиболее характерны для территорий с аридным и семиаридным климатом при слабом развитии растительности или её отсутствии. Начало пыльной бури связано с определенными скоростями ветра, однако из-за того, что летящие частицы вызывают цепную реакцию отрыва новых частиц, окончание её происходит при скоростях существенно меньших. Наиболее сильные бури имели место в США в 1930-е годы («Пыльный котёл ») и в СССР в 1960-е годы, после освоения целины . Чаще всего пыльные бури связаны с иррациональной хозяйственной деятельностью человека, а именно - массированной распашкой земель без проведения, что приводит к активной эрозии почв.
Ветровая корразия возникает при воздействии переносимых ветром песчаных и пылеватых частиц на обнажения твёрдых горных пород. В результате ветровой шлифовки скал, камней, строений и механизмов формируются ниши выдувания , грибовидные образования и другие специфичные формы в выступах твёрдых или скальных пород .
Водная эрозия [ | ]
Водная эрозия происходит под воздействием временных потоков атмосферных вод (ливневые дожди, талые воды и т. д.).
Капельная эрозия [ | ]
Разрушение почвы ударами капель дождя. Структурные элементы (комочки) почвы разрушаются под действием кинетической энергии капель дождя и разбрасываются в стороны. На склонах перемещение вниз происходит на большее расстояние. Падая, частички почвы попадают на плёнку воды, что способствует их дальнейшему перемещению. Этот вид водной эрозии приобретает особое значение во влажных тропиках и субтропиках
Плоскостная эрозия [ | ]
Под плоскостной (поверхностной) эрозией понимают равномерный смыв материала со склонов, приводящий к их выполаживанию. С некоторой долей абстракции представляют, что этот процесс осуществляется сплошным движущимся слоем воды, однако в действительности его производит сеть мелких временных водных потоков.
Поверхностная эрозия приводит к образованию и, а в более крупных масштабах - делювиальных отложений .
Линейная эрозия [ | ]
В отличие от поверхностной, линейная эрозия происходит на небольших участках поверхности и приводит к расчленению земной поверхности и образованию различных эрозионных форм (промоин, оврагов , балок, долин). Сюда же относят и речную эрозию, производимую постоянными потоками воды.
Смытый материал отлагается обычно в виде конусов выноса и формирует пролювиальные отложения .
Виды линейной эрозии [ | ]
В каждом постоянном и временном водотоке (реке , овраге) всегда можно обнаружить обе формы эрозии, но на первых этапах развития преобладает глубинная, а в последующие этапы - боковая.
Механизм водной эрозии [ | ]
Химическое воздействие поверхностных вод, к которым относятся и воды рек, минимально. Основной причиной эрозии является механическое воздействие на горные породы воды и переносимых ею обломков, ранее разрушенных пород. При наличии в воде обломков эрозия резко усиливается. Чем больше скорость течения, тем более крупные обломки переносятся, и тем интенсивнее идут эрозионные процессы.
Оценить устойчивость почвы или грунта к действию водного потока можно по критическим скоростям :
Для почв и полидисперсных грунтов понятие неразмывающей скорости не имеет физического смысла, поскольку даже при самых низких скоростях происходит вынос наиболее мелких частиц. При турбулентном потоке отрыв частиц происходит при максимальных пульсационных скоростях, поэтому увеличение амплитуды колебания скорости потока вызывает уменьшение критических скоростей для данного грунта.
Эрозия техногенного происхождения [ | ]
Решающим фактором стабилизации грунтов и защиты почв от всех видов эрозии является растительный покров. Деревья и кустарники, травостой с развитой корневой системой эффективно снижают скорость приповерхностных воздушных потоков при ветре, обеспечивают поглощение энергии падающих капель при дожде и диссипацию водных потоков на поверхности.
Поэтому, при воздействиях техногенного характера, связанных с обнажением почв, например, грунтовых работах при строительстве, разработке карьеров, устройстве шламохранилищ и т. д., возникает опасность резкого роста объёма почвопотерь с эрозией . Например, при устройстве пахотного поля на тяжелосуглинистой опесчаненной почве при крутизне склона 10°, скорость эрозии возрастает в 50-250 раз (по сравнению с травяным покровом), и в 7000-35000 раз (по сравнению заросшим лесом участком) . При отсутствии противоэрозионных мероприятий, почвопотери могут составлять 1-10 см в год. Формы водной эрозии (капельная, поверхностная и линейная) различаются по влиянию почвопотери. На тестовом склоне (песчаная почва, уклон 11°) почвопотери распределились в пропорции 1:20:950 . При увеличении процента илистых частиц склонность к эрозии возрастает.
Эрозия почв является значимым фактором риска при реализации инфраструктурных, строительных и сельскохозяйственных проектов, поэтому после проведения грунтовых работ рекомендуется немедленно применять травосеяние («залужение») для восстановления поврежденной поверхности и укрепления склонов . Для обеспечения достаточной защиты почвогрунта в период между травосеянием и получением устойчивого растительного покрова, вместе с посевом часто наносится защитное покрытие: вручную - биоматы, механически - гидромульчирование /гидропосев .
Распространение эрозии [ | ]
Процессы эрозии распространены на Земле повсеместно. Ветровая эрозия преобладает в условиях аридного климата, водная эрозия - в условиях гумидного климата.
Борьба с эрозией почв [ | ]
Для предотвращения эрозии почв обеспечивается правильное для данной географической зоны и местности соотношение угодий (пашни, леса, луга), тщательность обработки почвы и также её удобрение и смену культур, смену пара и посева, чтобы плодородие почвы возрастало, чтобы культурный горизонт почвы увеличивался и обогащался, а не уменьшался и не выщелачивался, не смывался и не выдувался .
См. также [ | ]
Примечания [ | ]
- // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
- Яндекс.Картинки (рус.) . yandex.ru. Проверено 17 июля 2017.
- ПОЧВЫ. Термины и определения. УДК 001.4:502.3:631.6.02:004.354
- Ветровая эрозия // Геологический словарь: [в 3 т.] / гл. ред. О. В. Петров . - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб. : ВСЕГЕИ , 2010. - Т. 1. А − Й. - ISBN 978-5-93761-171-0 .