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.
Под эрозией почв понимают разрушение почвы стекающей по поверхности земли водой (водная эрозия) или ветром (ветровая эрозия).
Водную эрозию подразделяют на два вида: плоскостную (разрушение и смыв почвы носит площадной характер) и линейную (смыв почвы с образованием глубоких промоин и рытвин происходит локально по трассам поверхностных потоков).
При плоскостной эрозии уменьшается мощность плодородного слоя почвы на полях. Талые и дождевые воды, стекая по поверхности почвы, всегда увлекают какое-то количество почвенных частиц и в виде взвесей выносят их в ручьи и реки. По мере увеличения интенсивности стока уносятся все более мелкие и ценные для почвы частицы, остается песок. При этом ухудшаются водно-физические свойства почвы, она теряет структуру; ухудшаются агрохимические свойства почвы, она становится малоплодородной. Один сильный ливень на черноземах выносит до 600 кг азота, 400 кг фосфора и 500 кг калия с гектара. При высокой степени эродированности может быть смыт полностью почвенный слой вплоть до материнской породы и могут оголиться подпочвенные слои, состоящие из песков и галечников. Так образуются непригодные для сельского хозяйства эродированные почвы.
Плоскостная эрозия проявляется тем сильнее, чем больше уклоны поверхности (особенно при уклонах боле 0,025), меньше водопроницаемость подпочвенных горизонтов, интенсивнее ливни и больше площадь формирования склонового стока.
Интенсивность смыва зависит в решающей степени от состояния поверхности почвы: на залуженных и залесенных землях смыв во много раз меньше, чем на распаханных, особенно если вспашка выполнена вдоль склона. Интенсивность эрозии зависит от влажности почвы, степени ее распыленности: чем меньше влажность почвы, тем больше она смывается и сносится ветром. Поэтому склоны южной и западной экспозиций больше смыты, чем северные и восточные.
При линейной эрозии образуются овраги, которые уменьшают площади сельскохозяйственных угодий и порождают мелкоконтурность.
При формировании поверхностного стока концентрированные потоки, часто приуроченные к отдельным понижениям поверхности (борозда, рытвина), воздействие воды на почву возрастает. Сосредоточенные потоки ручейковой сети размывают почву, образуя рытвины и траншеи. Постепенно дождь за дождем вызывают их углубление, они превращаются в овраги. Каждый овраг, если его не закрепить, растет при паводках, продвигаясь вдоль по склону. Растут и его боковые отвершки. Возрастающий поток воды размывает дно, углубляет овраг, при этом откосы его из-за подмыва теряют устойчивость и разрушаются. Продукты эрозии со склонов и береговой эрозии выносятся в низовье оврага, где отлагаются в виде шлейфа.
Рост оврага в естественных условиях прекращается, если уменьшилось поступление воды или русло углубилось в плотные, неразмываемые грунты, а откосы каналов уположились до устойчивых для данного грунта. Такой овраг постепенно зарастает древесной и кустарниковой растительностью и травой он превращается в балку.
Овраги приносят большой вред сельскому хозяйству по следующим причинам: под ними пропадает большая площадь земель, вдоль оврагов не распахивают полосы шириной до 20 м - это дополнительная потеря земли; овраги рассекают поля, мешают производительно использовать сельскохозяйственную технику, возникает необходимость строительства мостов; овраги сильно дренируют территорию, вызывая понижение уровней грунтовых вод и иссушение почв; в зимний период в них сносится много снега, тем самым ухудшается влагообеспеченность полей; овражные воды с большой мутностью загрязняют и заиливают реки и поймы.
Особенно большой вред приносят овраги в районах Центральной Черноземной полосы (Курская, Липецкая и другие области). В Орловской области овраги занимают до 30% всей территории.
Водная эрозия распространена в Центральной Черноземной зоне, на Северном Кавказе, в Поволжье, в районах Прикарпатья, на Южном Урале, в Западной Сибири.
Особые виды водной эрозии - речная и береговая (размыв русла и берегов рек), а также ирригационная, которая может происходить при неправильном орошении (большие струи при поверхностном поливе, высокая интенсивность дождя при дождевании).
Ветровую эрозию подразделяют на повседневную (местную), выдувание почвы и пыльные бури. Повседневная эрозия происходит на незадернованной почве и развеваемых песках при скоростях ветра менее 12 м/с. Ветер поднимает частицы почвы и несет их над ее поверхностью. Выдувание почвы происходит в зимний период ветром, сдувающим с полей снег вместе с почвой.
Водную эрозию подразделяют на плоскостную и линейную.
Плоскостная эрозия представляет собой смыв верхних горизонтов почв на склонах при стекании талых и дождевых вод, образующих при движении сеть мелких струйчатых промоин и рытвин. Такая эрозия малозаметна, но имеет катастрофический характер из-за масштабности проявления.
Линейная эрозия - размыв почвы в глубину с образованием рытвин и глубоких промоин, перерастающих в овраги. Эту эрозию вызывают сконцентрированные на узких участках склона значительные водные потоки. Они приводят к полному уничтожению почв.
Ирригационная эрозия - разновидность водной эрозии. При ирригационной эрозии происходит смыв и размыв почв оросительной водой. В горных районах развиваются селевые потоки после бурного снеготаяния или интенсивных дождей, при которых с гор на предгорные равнины переносится грязекаменная масса (мелкозем, щебень, камни разных размеров с водой).
По темпам развития эрозионных процессов различают нормальную (геологическую) и ускоренную (антропогенную) эрозию.
Нормальная эрозия протекает под естественной растительностью под влиянием геологических и других природных причин, когда потери почв не превышают темпа почвообразования, то есть потери восстанавливаются при почвообразовательном процессе. Такая эрозия практически не вредна. Ее иначе называют допустимой нормой эрозии. Вопрос о темпах эрозии рассматривали А. М. Бурыкин, М. Е. Бельгибаев, М. И. Долгилевич и другие ученые, которые рассчитали годовые допустимые нормы (величины) в мм: для дерново-подзолистых почв - 0,87, для черноземов - 0,28, для каштановых - 0,36 и для сероземов - 0,27. При средней объемной массе 1,25 г/см допустимая норма эрозии для дерново-подзолистых почв составляет 10,9 т/га, для черноземов - 3,5, для каштановых почв -4,4, для сероземов - 3,4 т/га. В США допустимая норма эрозии варьирует от 2,25 до 11,5 т/га в зависимости от водопроницаемости и мощности почв.
Ускоренная эрозия связана с хозяйственной деятельностью человека. Она проявляется при уничтожении естественной растительности и распахивании почв при крутизне склонов > 2°.
Для плоскостной эрозии установлены следующие градации по интенсивности годового размыва почв: незначительная (среднегодовой смыв до 0,5 т/га), слабая (0,5... 1 т/га), средняя (1...5т/га), сильная (5... 10 т/га), очень сильная (более 10 т/га).
Для линейной эрозии установлены следующие градации по интенсивности размыва: слабая (среднегодовой прирост оврагов менее 0,5м), средняя (0,5...1,0м), сильная (1...2м), очень сильная (2...5 м), чрезвычайно сильная (более 5 м).
Ускоренная эрозия наблюдается в зонах распространения серых лесных почв, черноземов, каштановых почв, в земледельческих районах таежно-лесной зоны, а также в горных областях. Наиболее распространена эрозия на правобережье Днепра, Волги, Дона, Северного Донца, Десны, Днестра и их притоков, на Среднерусской, Волыно-Подольской, Донецкой, Приволжской, Клинско-Дмитровской и Ставропольской возвышенностях, на Общем Сырте, в Высоком Заволжье, в зонах Оби и Иртыша, на Дальнем Востоке, в предгорьях и горах Крыма, Карпат, Кавказа, Урала, Средней Азии.
Эрозия наносит огромный вред сельскому хозяйству. Так, при слабой смытости почв урожай снижается на 20 %, при средней - на 40 % и сильной -на 60...80 %. Установлено, что при смыве 20-сантиметрового слоя чернозема на каждом гектаре теряется 150...200 т гумуса, 10...15т азота, 5...6 т фосфора, 40...60 т калия, 50...60 т кальция. Утрата 1 см слоя почвы равноценна возврату истории ее развития на 1000 лет. Следовательно, от степени смытости зависит уровень плодородия, так как в результате смыва изменяются реакция среды, состав обменных катионов, химический состав почв, уменьшаются запасы гумуса и питательных веществ, снижаются активность ферментов, численность микроорганизмов и мезофауны. Потери гумуса и кальция ведут к разрушению структуры почв, снижению их водопроницаемости и влагоемкости. Таким образом, водная эрозия приводит к значительному понижению плодородия почв или к полному их разрушению (линейная эрозия).
При развитии эрозии происходит обмеление рек, резко снижается урожайность ценных сельскохозяйственных угодий, нарушается дорожная сеть.
Основные причины развития водной эрозии - это уничтожение естественной растительности, несоблюдение противоэрозионных мероприятий, низкая культура земледелия, неумеренный выпас скота, неправильная прокладка дорог и др. На интенсивность развития эрозии влияют и природные условия: климат, рельеф, растительность, геологическое строение территории, свойства почв.
Из климатических условий большую роль в возникновении эрозии играют количество, режим, интенсивность, продолжительность выпадающих осадков и их распределение по сезонам года, а также температурный режим. Чаще подвергаются эрозии сухие, глубокопромерзающие почвы в регионах с ливневыми дождями, особенно на территориях, лишенных растительности. Сильную эрозию вызывают талые воды, если пересыщены водой маломощные оттаявшие слои почв.
В развитии водной эрозии особое значение имеет рельеф (глубина местного базиса эрозии, то есть разность высот самой высокой и самой низкой точек водосбора, крутизна, длина, форма и экспозиция склонов). При большой глубине базиса эрозии возникает большая опасность ее проявления. В лесной зоне смыв почв происходит при крутизне склонов 1...1,5°, а в лесостепи - 2°. Чем круче склон, тем больше смыв почв.
Наиболее опасны в эрозионном отношении выпуклые склоны, так как нижняя, более, крутая, часть его смывается собравшейся вверху водой. На южных, юго-восточных и юго-западных склонах возрастает опасность проявления эрозии.
Влияние геологического строения территории на развитие эрозии связано с различной податливостью пород к размыву и смыву. Легко размываются лёссы и лёссовидные суглинки, хуже - покровные суглинки, значительно устойчивы к размыву моренные суглинки. Флювиогляциальные и древнеаллювиальные песчано-супесчаные отложения отличаются хорошей водопроницаемостью, а поэтому устойчивы к водной эрозии.
Почвенные условия (гранулометрический и минералогический составы, структура, мощность гумусового горизонта, влажность, плотность) в значительной степени влияют на развитие эрозионных процессов. Почвы легкие по гранулометрическому составу, хорошо оструктуренные, рыхлые, с мощным гумусовым горизонтом лучше противостоят водной эрозии. Почвы слабогумусированные, с разрушенной структурой обладают слабой противоэрозионной устойчивостью.
Растительность - эффективное средство защиты почв от эрозии, так как она принимает на себя ударную силу капель дождя. Корни растений скрепляют почвенные частицы, тем самым препятствуя смыву и размыву почв. Они также способствуют переводу поверхностного стока в почвы. Растения снижают скорость водного потока. Лесная подстилка и дернина препятствуют заиливанию пор. Растительность дает возможность накопить больше снега и таким образом ослабить промерзание почв, обеспечить лучшее впитывание воды в почву. Нарушение растительного покрова приводит к развитию эрозии. Наиболее интенсивно эрозия проявляется на склонах, лишенных растительности (чистый пар, где коэффициент эрозионной опасности - К = 1).
По степени смытости почвы подразделяют на слабосмытые, среднесмытые и сильносмытые. Ниже приведена диагностика почв для основных типов почв России.
| Тип почвы | Диагностика |
| Дерново-подзолистые | У слабосмытых почв смыто менее половины горизонта |
| и светло-серые лесные | А 1 , пахотный слой осветлен, имеет буроватый оттенок. |
| Эти почвы залегают на пологих склонах (уклон до 3°). |
|
| У среднесмытых почв полностью смыт горизонт А 1 |
|
| и большая часть подзолистого, распахана верхняя |
|
| часть иллювиального горизонта В 1 , пашня имеет бурую |
|
| окраску. Эти почвы залегают на склонах с уклоном 3...5° . |
|
| У сильносмытых почв частично смыт иллювиальный |
|
| горизонт В 1 распахана средняя или нижняя часть |
|
| горизонта В 2 , поверхность почвы бурая и глыбистая. |
|
| Почвы залегают на склонах с уклоном 5...8° |
|
| Серые и темно-серые | У слабосмытых почв гумусовый горизонт А 1 смыт |
| менее чем на1/ 3 , распахан укороченный горизонт А 1 |
|
| У среднесмытых почв горизонт А 1 смыт более чем на |
|
| 1/3, в пашню вовлекается верхняя часть горизонта |
|
| В 1 , пашня имеет бурую окраску. |
|
| У сильносмытых почв горизонт А 1 полностью смыт, |
|
| распахан горизонт В, пахотный слой имеет бурую |
|
| Черноземы мощные | У всех подтипов мощность горизонтов А+АВ более |
| и среднемощные | |
| У слабосмытых почв горизонт А смыт на 30 %, окраска |
|
| такая же, как у несмытых. |
|
| У среднесмытых почв горизонт А смыт более чем |
|
| У сильносмытых почв частично припахан переходный |
|
| горизонт, а иногда и горизонт В 1 пахотный |
|
| слой имеет буроватую окраску |
| Черноземы типичные, | У всех подтипов мощность горизонтов А+АВ менее |
| обыкновенные и южные | 50 см. |
| У слабосмытых черноземов смыто до 30 % первоначальной | |
| мощности горизонтов А + АВ, в пашню | |
| вовлекается самая верхняя часть горизонта АВ. | |
| У среднесмытых черноземов смыто 30...50 % первоначальной | |
| мощности горизонтов А + АВ, в пахотный | |
| слой вовлекается значительная часть гумусового | |
| слоя, припахана часть горизонта В, пахотный слой | |
| имеет буроватую или бурую окраску | |
| Каштановые почвы | У слабосмытых почв смыто до 30 % первоначальной |
| мощности горизонтов А + В 1 в пашню вовлекается | |
| верхняя часть горизонта В 1 . | |
| У среднесмытых почв смыто 30...50 % гумусового | |
| слоя (А + В 1), при вспашке в пахотный слой часто | |
| вовлекается весь горизонт В 1 . | |
| У сильносмытых почв смыта большая часть гумусового | |
| слоя, под пахотным слоем находится горизонт В 2 или В к |
Борьба с водной эрозией включает целый комплекс противо-эрозионных мероприятий: организационно-хозяйственных, агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических с учетом зональных условий увлажнения, рельефа, степени проявления эрозии.
Организационно-хозяйственные мероприятия предусматривают прежде всего рациональное землеустройство территории, при котором разрабатывают планы противоэрозионных мер и их реализации.
Агротехнические мероприятия включают противоэрозионную обработку почв (обработка поперек склонов, бороздование, обвалование, лункование зяби и паров, вспашка с почвоуглублением, щелевание, кротование, устройство ливневых борозд, заравнивание промоин и рытвин), снегозадержание, регулирование снеготаяния, применение различных видов удобрений, использование полосного земледелия, регулирование выпаса скота. Особое внимание уделяют посевам почвозащитных культур, севооборотам, насыщенным многолетними травами, и буферным полосам, состоящим из однолетних и многолетних растений. Наибольшей почвозащитной эффективностью обладают посевы многолетних трав (коэффициент эрозионной опасности весьма низкий - 0,08...0,01).
Лесомелиоративные мероприятия в основном направлены на создание полезащитных, водорегулирующих лесных и кустарниковых полос, закладываемых поперек склонов, лесных насаждений (приовражных, прибалочных и на склонах балок и оврагов).
В задачу гидротехнических мероприятий входят задержание и регулирование поверхностного склонового стока с помощью различных гидротехнических сооружений: террас различного типа, валов, водоотводных каналов на склонах для перехвата и отвода стока талых и ливневых вод, вершинных водотоков, а также выпо-лаживание откосов оврагов, плотин в оврагах и балках и др.
В условиях орошаемого земледелия главное внимание уделяют предотвращению ирригационной эрозии. При этом важную роль играют приемы обработки почв и способы полива.
Методы защиты почвы от водной и ветровой эрозии
Одним из важных факторов, оказывающих негативное воздействие на урожайность почвы, является эрозия – это разрушение верхнего плодородного слоя грунта под воздействием природных и антропогенных сил. Чем интенсивнее используется земля, тем больше приходится прилагать усилий для сохранения ее плодородности. Нерациональное землепользование приводит к быстрому истощению грунта, что в итоге сделает его совершенно непригодным для сельского хозяйства.
Виды эрозии почвы
Поверхностный слой грунта разрушается под действием воды или ветра, соответственно, принято различать водную и ветровую эрозию почвы. Рассмотрим подробнее каждый из этих процессов.
Водная эрозия возникает преимущественно на склонах, с которых верхний плодородный слой грунта смывается талыми водами или водой из оросительных каналов. В результате начинают образовываться промоины, овраги, и очень скоро местность начинает терять свои плодородные качества. Водную эрозию принято классифицировать еще по нескольким основаниям:
- По распространению водного потока выделяют поверхностную и линейную. В первом случае поток воды смывает только верхний гумусированный слой, во втором – сильный поток воды приводит не только к вымыванию верхнего слоя грунта, но и разрушению подстилающих пород, в этом случае восстановить грунт намного труднее.
- По степени различают естественную и антропогенную эрозию. Первая происходит под воздействием только природных сил, и она, как правило, не оказывает значительного влияния на плодородность грунта. Вторая возникает из-за нерационального ведения сельского хозяйства, и она способна в короткие сроки вывезти участок из оборота из-за разрушения плодородного слоя.
Ветровая эрозия возникает преимущественно в степных районах с большими открытыми пространствами, она представляет собой выветривание частиц плодородного грунта на участках, не защищенных растительностью. Ветровая эрозия способна захватывать большие пространства, она особенно опасна для иссушенных земельных массивов, чаще всего территории страдают именно из-за слишком активной хозяйственной деятельности человека.
Защита почв от эрозии – одно из приоритетных направлений агротехники.
Она преследует две цели – предотвращение размывания и выветривания плодородного почвенного слоя и повышение урожайности. эти цели неотделимы друг от друга. Сегодня уже разработан и успешно применяется широкий комплекс мер, позволяющий оберегать сельскохозяйственные угодья от истощения.
Причины эрозии почвы
Естественная эрозия почвы во многом связана с климатическими особенностями данного региона, при этом деятельность человека по выращиванию сельскохозяйственных культур способна значительно ускорить естественные процессы.
На скорость повреждения поверхностного слоя влияют следующие факторы:
- Особенности климата. Развитие водной эрозии характерно для регионов с затяжными ливневыми дождями, а также с быстрым приходом весны, сопровождающимся резким таянием большого количества снега. Образовавшиеся талые воды размывают грунт и приводят к повреждению ценного плодородного слоя. Ветровая эрозия свойственна для равнинных зон с сухим климатом, из-за небольшого количества осадков грунт быстро пересыхает.
- Особенности рельефа. Скорость эрозии напрямую зависит от крутизны и протяженности склонов, кроме того, на выпуклых склонах деструктивные процессы развиваются быстрее, чем на вогнутых поверхностях. На равнинах эрозия развивается быстрее там, где растительный покров минимален.
- Свойства грунта также играют не последнюю роль в скорости эрозивных процессов. Наиболее устойчивыми считаются черноземы, такой грунт практически не выветривается и не размывается. Серозем, глинистый и песчаный грунт, напротив, характеризуется наименьшей устойчивостью и быстро разрушается при определенных условиях.
- Наличие растительного слоя. Корни растений гарантируют грунту надежную защиту от воды и ветра, кроме того, они обеспечивают быстрое впитывание влаги и препятствуют пересыханию грунта даже при жаркой погоде. Высокие стебли растений также препятствуют выветриванию грунта, так как скорость ветра возле земли снижается.
- Хозяйственная деятельность человека остается одним из наиболее разрушительных факторов. Бесконтрольный выпас скота на одних и тех же территориях, распашка земель с нарушением правил севооборота. разработка месторождений – все это приводит к повреждению почвенного слоя, и восстановить его крайне трудно.
Таким образом, при подборе методов для борьбы с теми иным видом эрозии нужно учитывать причины ее возникновения. Только при устранении причин удается добиться устойчивого результата и обеспечить защиту грунта.
Методика защиты почвы от водной эрозии
Защита почвы от водной эрозии – это целый комплекс агромелиоративных и гидромелиоративных мероприятий, которые должны проводиться по заранее согласованному плану.
Комплекс работ по защите почв включает в себя следующие основные направления:
- Организационно-хозяйственные работы. В них входит периодическое обследование полей с составлением планов и карт, комплексная оценка процессов эрозии, разработка плана мероприятий и контроль их выполнения. Предварительное планирование – один из важных факторов успеха в борьбе с эрозией.
- Агромелиоративные мероприятия – это система севооборота с учетом защиты почвы. Она предполагает посадку многолетних культур, размещение культурных растений полосами на склонах, разработку и установку системы снегозадержания для предотвращения вымывания грунта талыми водами. Кроме того, в числе мероприятий внесение минеральных и органических удобрений. Основная задача на этом этапе – вести к минимуму вымывание грунта талыми водами и предотвратить обеднение почв.
- Лесо- и гидромелиоративная защита грунта. Она предполагает высадку лесных полос на склонах, обустройство каналов для отведения талых вод, террасирование склонов, создание плотин и искусственных водоемов. Эти меры позволяют направить водоотведение по строго ограниченным трассам и защитить основной земельный массив.
Работы по защите грунта от водной эрозии зависят также от уровня уклона. На участках с небольшим уклоном, не превышающим 2 градусов, поверхностный сток достаточно легко свести к минимуму, для этого достаточно проводить посев поперечными полосами или высаживать растения по контуру.
На полях, расположенных под уклоном до 6 градусов, применяется широкий спектр методов защиты грунта: в их числе ступенчатая вспашка, бороздование, лункование и другие приемы.
При более сильном уклоне на поле создаются защитные полосы из многолетних трав. На 40 метров посадки культурных растении ширина защитной травянистой полосы должна составлять не менее 7 м. Ширина защитной буферной полосы зависит от крутизны склона: чем она выше, тем более широкими должны быть полосы. На крутых склонах недопустима высадка пропашных культур.
Комплекс мер по борьбе с водяной эрозией позволяет получить хороший результат и обеспечить сохранность почвы на долгие годы. Периодически должен проводиться контроль состояния грунта с коррекцией применяемых защитных мер.
Методика защиты почвы от ветровой эрозии
Защита почв от ветровой эрозии – комплекс мер, призванных предотвратить выветривание грунта и обеспечить сохранность верхнего плодородного слоя. Для этого используется почвозащитный севооборот, предполагающий размещение полосами зерновых культурных растений и многолетних трав. Кроме того, защита от эрозии требует мероприятий по накоплению влаги и созданию защитных лесных буферных полос.
Основным способом защиты земли от ветровой эрозии является создание плотного растительного покрова, препятствующего постепенному выветриванию частиц грунта.
Там, где ветровая эрозия несет серьезную угрозу сохранению урожайности, пол севооборота располагаются поперек господствующего направления ветров, кроме того, вдоль склонов нежелательно располагать дороги и лесные полосы.
Можно выделить несколько распространенных приемов борьбы с ветровой эрозией:
- Высадка кулис из высокостебельных культур. Такие растения становятся эффективным защитным барьером на пути ветра и значительно снижают его скорость и негативное воздействие на почву. Расширяется посев многолетних трав и озимых культур, улучшаются кормовые угодья.
- Мероприятия по влагонакоплению. Для этого высаживаются кулисы из высоких растений, таких как горчица или кукуруза. Высадка проводится в середине июля: в этом случае растения быстро вырастают, но уже не дают семян. Высадка кулис позволяет обеспечить равномерное распределение снега в зимний период и предотвратить негативное воздействие на грунт сильных ветров.
- Снегозадержание при помощи чересполосного уплотнения снега. Оно позволяет уменьшить промерзание грунта и обеспечить его интенсивное увлажнение весной. Это положительно сказывается на урожайности и защищает корни растений от промерзания.
Такие несложные агротехнические приемы позволяют получить хороший результат и сохранить плодородность грунта. Дополнительно для защиты от ветровой эрозии применяется высадка ветрозащитных лесных полос, их располагают на границах полей, отведенных под севооборот.
Дополнительные методы борьбы с эрозией
Большая часть методов борьбы с водяной и ветровой почвенной эрозией носит профилактический характер: эти меры направлены не на восстановление грунта, а на предотвращение его разрушения. Своевременное проведение профилактических мероприятий позволяет избежать возникновения очагов эрозии и ее дальнейшего распространения по сельскохозяйственным угольям.
В дополнение к вышеперечисленным в сельском хозяйстве также применяются еще несколько эффективных способов борьбы с эрозией грунта:
- Одним из эффективных методов борьбы с водной и ветровой эрозией является строительство противоэрозионных террас. Площади засеваются многолетними травами, ряды размещаются поперек склонов. Для этого активно применяются бобовые растения.
- Задернение (другое название – сидерация). Это методика запашки зеленой массы растений в грунт, сидераты запахивают в период цветения. Таким образом почва обогащается полезной органикой, кроме того, повышается ее устойчивость к размыванию и выветриванию.
- Полосная высадка кустарников поперек склона. Защитные полосы препятствуют и водной, и ветровой эрозии, они становятся надежным барьером на пути разрушения грунта. Лесные полосы также высаживаются на верхних границах склонов для их защиты от осыпания и размывания, а также на дне оврагов и на краях полей.
- Обустройство запруд, создание искусственных водоемов способствует повышению влажности почвы и защищает ее от пересыхания. Для поддержания влажности грунта также ранней весной проводится боронование, при этом в почву вносится защитный мульчирующий слой, также обогащающий ее органическими веществами.
- Корректирование процесса стока талых вод. Для этого применяются такие методы, как кротование, прерывистое бороздование и т. д.
Все эти методы позволяют значительно замедлить эрозивные процессы и сохранить плодородие грунта. Своевременное внесение в него комплексных удобрений способствует ускоренному росту растений, корневая система которых создает дополнительный мощный барьер для разрушения грунта. Забота о состоянии земли позволит сохранить высокую урожайность на долгие годы.
Больше информации можно узнать из.
http://megaogorod.com
Разрушающее воздействие воды, ветра и антропогенных факторов на почву и подстилающие породы, снос наиболее плодородного верхнего слоя или размыв называется эрозией. Эрозия причиняет большой вред.
В результате ее деятельности происходит смыв гумусового горизонта, истощаются запасы энергии и питательных веществ в почве, а следовательно, уменьшается энергетический потенциал, снижается плодородие. Достаточно сказать, что каждый смытый сантиметр почвы - это потеря с 1 га поля около 167472*10 6 Дж энергии. Указанные факторы приводят к нарушению стабильности экосистемы, причем эти изменения могут быть глубокими и даже необратимыми.
Виды эрозии. По темпу проявления эрозионных процессов различают нормальную, или геологическую, и ускоренную, или антропогенную, эрозию.
Нормальная эрозия протекает повсеместно под лесной и травянистой растительностью. Она проявляется в очень слабой степени, почва полностью восстанавливается в течение года благодаря почвообразовательным процессам.
Ускоренная эрозия развивается там, где естественная растительность уничтожена и территорию используют без учета ее природных особенностей, в результате чего процесс смыва почвы не покрывается процессами ее самовосстановления. Различают древнюю и современную эрозию почвы. Древняя представлена гидрографической сетью (ложбина, лощина, балка, долина). Древняя эрозия прекратила свое действие. Современная эрозия протекает на фоне древней, она вызвана как природными факторами, так и хозяйственной деятельностью человека.
Наиболее распространены следующие виды эрозии почвы: водная плоскостная (смыв) и линейная, или вертикальная (размыв);
ветровая (дефляция); ирригационная; промышленная (техногенная); абразия (обрушение берегов водоемов); пастбищная (разрушение почвы скотом); механическая (разрушение почвы сельскохозяйственной техникой).
Плоскостная эрозия - это смыв верхних горизонтов почвы на склонах при стекании по ним дождевых или талых вод сплошным потоком или ручьями. По степени смытости различают почвы слабо-, средне- и сильносмытые. К слабосмытым почвам относятся почвы, у которых верхний горизонт А смыт до половины своей мощности, среднесмытые - горизонт А смыт более чем на половину, сильносмытые - частично смыт горизонт В. На слабосмытых почвах урожай зерновых снижается до 25 %, среднесмытых - на 50 и сильносмытых - на 70 %.
Линейная эрозия вызывается талыми и дождевыми водами, стекающими значительной массой, сконцентрированной в узких пределах участка склона. В результате происходит размыв почвы в глубину, образуются глубокие промоины, рытвины, которые постепенно перерастают в овраги. В зависимости от почвенно-климатических условий рост и формирование оврага идут со скоростью от 1-3 до 8-25 м в год.
Особенно опасна плоскостная эрозия, дающая толчок для развития оврагов, прежде всего тем, что ее проявление слабо заметно. Если с пашни площадью 1 га смыт слой почвы мощностью всего 1 мм в год, т.е. примерно 10 т, это остается незамеченным, хотя во многих случаях естественное возобновление почвы значительно ниже. Другой пример еще более нагляден. Если на поле в 100 га образовался овраг длиной 100 м, шириной 5 м и глубиной 2 м, то потери почвы и подпочвы составляют 600-800 м 3 . Утраты же от смыва самого плодородного верхнего слоя толщиной 1 см с такой же площади (100 га) эквивалентны потере примерно 10 000 м 3 почвы. Чтобы яснее представить величину ущерба, следует иметь в виду, что допустимый уровень эрозии для мощных черноземов равен 3 т/га, обыкновенных и южных - 2,5, темно-каштановых почв - 2 т/га. Однако реальные потери почвы часто превышают указанные пределы ее естественного восстановления.
С увеличением распаханности земель борьба с этим явлением приобретает все большее значение. Поэтому повсеместной охране лесов и всего растительного покрова, особенно в горно-холмистой местности, правильной их эксплуатации следует уделять постоянное внимание.
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 проявляется в виде повседневной или местной дефляции и в виде пыльных или черных бурь.
Пыльные бури подобно зимним метелям развевают рыхлый слой, поднимают легкие и мелкие частицы и переносят их на то или иное расстояние. Самые легкие частицы почвы поднимаются высоко в воздух и уносятся далеко за пределы своего местонахождения, а более тяжелые скачкообразно или переваливанием перемещаются до первого препятствия. Наибольшую опасность представляют скачущие почвенные частицы. Они, ударяясь о почву, разрушают ее, увеличивают выдувание, а при встрече с неокрепшими посевами или многолетними травами засекают и засыпают их. На больших открытых пространствах скачущие почвенные частицы подобно цепной физико-химической реакции с продвижением урагана вперед вызывают в почве все большие и большие разрушения. Пыльные бури на своем пути частично или полностью уничтожают посевы на больших пространствах, засыпают дороги, оросительные каналы, различные постройки, безвозвратно сносят верхний, самый плодородный слой почвы. Пыльные бури, загрязняя окружающую среду, воду, воздух, отрицательно влияют на здоровье человека, домашних и диких животных.
Ветровая эрозия в связи с вырубкой леса и распашкой новых земель охватывает все новые районы вплоть до лесостепи и даже тайги ^Ульяновская область, Казанское Заволжье, бассейн реки Лены.
Ирригационная эрозия часто наблюдается в районах орошаемого земледелия, в зоне ее деятельности выводятся из строя постоянная и временная мелиоративные сети. Основные причины ее размыва - слабое закрепление дна и откосов каналов, недостаточное количество сопрягающих сооружений при их армировании, увеличение уклонов, слабая инфильтрационная способность почвы, просадка грунтов, ведущая к нарушению нормального профиля каналов, их засорение, повышенный расход воды в поливных бороздах или полосах. При эксплуатации оросительных систем на отдельных участках теряется по разным причинам до 20-45 % воды вследствие фильтрации и утечки, что также способствует эрозии почвы. Ирригационная эрозия проявляется даже в условиях небольших уклонов при увеличении поливной струи. Орошение без учета поливных норм и погодных условий вегетационного периода приводит к накоплению солей в пахотном слое почвы, что порой не только снижает плодородие почвы, но и полностью выводит такие участки из сельскохозяйственного пользования.
Промышленная эрозия возникает в результате разработок полезных ископаемых, особенно открытым способом, строительства жилых и производственных зданий, прокладки дорожных магистралей, газо- и нефтепроводов.
При эрозии, называемой абразией (обрушение берегов рек и других водоемов), сокращается площадь пашни и пастбищ, заиляются водоемы.
В связи с перегрузкой пастбищ скотом значительные площади подвергаются пастбищной (тропочной) эрозии. Она проявляется при нарушении норм пастьбы, проведении ее без учета поголовья скота, емкости пастбищ и лугов, при прогоне скота по одним и тем же участкам, без полива мест прогона дождеванием в жаркую погоду.
Эрозия - враг плодородия. Подсчитано, что каждую минуту на земном шаре выходит из сельскохозяйственного оборота 44 га земель. От эрозии каждый день безвозвратно теряется более 3 тыс. га, а всего уже утрачено свыше 50 млн га плодородных земель. От смыва, размыва и выдувания почвы урожай всех сельскохозяйственных культур в среднем снижается на 20-40 %. Однако урон, наносимый эрозией, этим не исчерпывается. Образование на поверхности почвы промоин, ложбин и оврагов затрудняет обработку земель и снижает производительность почвообрабатывающей и уборочной техники. Эрозия почвы, а следовательно, разрушение мест обитания растений и животных в биогеоценозах приводят к нарушению сложившегося биологического равновесия в природных комплексах.
Следует, однако, отметить, что ускоренная эрозия не является неотвратимым процессом. Высокий уровень агротехники обеспечивает своевременное проведение комплексной защиты от эрозии.
Факторы проявления эрозионных процессов
рельеф. Чередование плоских равнин и возвышенностей в результате деятельности ледников. Новогрудок –330м, Минск – 350 м, Гродненская обл. 200-250м
климат . 3 климатические зоны (северная, Центральная и Южная)
Почвенный покров и почвообразующие породы (плоскостная на суглинках, ветровая на торфяниках) Северная и Центральная части – водная эрозия, Южная –ветровая эрозия
растительность,
Борьба с эрозией почвы.
Эрозия возникает в результате нерациональной хозяйственной деятельности, неправильного использования земельных угодий, низкой агротехники в некоторых хозяйствах. Выпас животных без соблюдения нормы стравливания и нагрузки скота по склонам балок И оврагов, вспашка почвы и междурядные обработки вдоль склонов, непродуманное строительство дорог и т.д. на фоне древней эрозии способствуют появлению и быстрому росту новых ее очагов.
Смыв и размыв земель приводят к заиливанию водоемов, обмелению рек, засорению оросительной сети. Потери несут также рыбное хозяйство, транспорт, энергохозяйство. Урон в сельском хозяйстве от засухи, болезней растений и животных и т.д. значительно меньше, чем от эрозии почвы.
Борьба с этим явлением - одно из ведущих звеньев высокой культуры земледелия. Для каждой природной зоны в соответствии с ее физико-географическими условиями (почва, климат, рельеф) разработаны системы земледелия. Успех защиты от эрозии во многом зависит от соблюдения основных правил агротехники, применяемых в конкретном районе, и от характера использования земли.
В районах распространения ветровой эрозии необходимы почвозащитные севообороты с полосным размещением посевов и паров, кулисы, залужение сильноэродированных земель, буферные полосы из многолетних трав, внесение удобрений, снегозадержание, закрепление и облесение песков и других непригодных для сельскохозяйственного использования земель, регулирование пастьбы скота, выращивание полезащитных лесных полос, а также
безотвальная обработка почвы с оставлением стерни на ее поверхности.
В зонах развития водной эрозии обработку почвы и посев сельскохозяйственных культур следует проводить поперек склона, применять контурную и гребнистую вспашку, углубление пахотного слоя, щелевание и другие способы обработки, уменьшающие сток поверхностных вод; обязательны почвозащитные севообороты, полосное размещение сельскохозяйственных культур, залужение крутых склонов, внесение удобрений, выращивание полезащитных и противоэрозионных лесных полос, облесение оврагов, балок, песков, берегов рек и водоемов, строительство противоэрозионных гидротехнических сооружений (перепады, пруды, террасирование, обвалование вершин оврагов и др.).
В горных районах необходимы противоселевые сооружения, террасирование, облесение и залужение склонов, конусов выноса, регулирование выпаса скота, сохранение горных лесов.
Все перечисленные мероприятия принято делить на группы: организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные и гидротехнические.
Для практического осуществления противоэрозионных работ прежде всего требуется проведение ряда организационно-хозяйственных мероприятий. К ним относится правильная организация территории. В колхозах и совхозах выделяют площади, в различной степени подверженные водной и ветровой эрозии, составляют почвенно-эрозионные планы, на которые наносят категории земель, подверженных водной и ветровой эрозии, для дифференцированного применения противоэрозионных мер.
В США в борьбе с водной эрозией широко и успешно применяют обработку почвы вдоль горизонталей или контурное земледелие, что позволило повысить урожайность ведущих культур - кукурузы, хлопчатника, картофеля и др. Контурное земледелие на склонах небольшой крутизны обеспечивает сохранение влаги, охрану почвы от смыва, повышение ее плодородия. При этом допускается некоторое отклонение от горизонталей в случае их сильной извитости.
Задержанию осадков и переводу поверхностного стока во внутрипочвенный способствует углубление пахотного слоя. В результате этого приема поверхностный сток сократился в нашей стране примерно на 25 %, что уменьшило разрушительное действие талых и дождевых вод.
Особо важную роль в защите почвы как от склонового стока, так и от ливней играет растительный покров.
Высокая плотность растительности обеспечивает также равномерное распределение снега на полях. Корневая система растений обусловливает противоэрозионную устойчивость, оструктуривание почвы. Отмершие части растений, их опад также способствуют снижению стока и, кроме того, улучшению жизнедеятельности микрофлоры и мезофауны, усилению биологической активности почвы.
Наиболее надежно закрепляют почву многолетние бобово-злаковые травосмеси. Они улучшают физические свойства почвы, а также обогащают ее азотом, фосфором, кальцием. Клубеньковые бактерии, развивающиеся на корнях бобовых трав, увеличивают содержание в почве азота фиксацией его из воздуха. Вместе с тем нельзя отрицать значения однолетних культур в борьбе с эрозией, хотя они слабее противостоят ей и обладают меньшей способностью восстанавливать плодородие эродированных земель.
Все культуры по их противоэрозионным свойствам можно разделить на три группы. К первой группе, наиболее хорошо защищающей почву от эрозии, относятся многолетние трапы, ко второй - однолетние культуры, которые значительно уступают им в этом отношении. Наиболее слабое защитное действие оказывают пропашные культуры, а в определенных случаях, если они размещены вдоль склона, могут способствовать усилению стока и тем самым - эрозии.
Принято считать, что по сравнению со смывом почвы под многолетними травами смыв ее под зерновыми выше в 4-5 раз, а под пропашными - в 25 раз. Из однолетних культур сравнительно хорошо защищают почву озимые, так как весной и осенью они формируют устойчивый к эрозии растительный покров. Однако и пропашные во второй половине лета и ранней осенью обеспечивают высокое проективное покрытие и в это время надежно предохраняют почву от эрозии. На склонах эффективно создание буферных полос поперек склона из той же культуры, но при увеличенной дозе удобрений и повышенной норме высева, регулирование снеготаяния полосным прикатыванием и др.
К противоэрозионным относятся и другие приемы: безотвальная обработка почвы с сохранением стерни, обвалование и бороздование зяби, кротование, щелевание, мульчирование соломой из расчета 1-2 т/га. На каждую тонну соломы следует вносить 10 кг азота. Мульчирование почвы на склонах некондиционной соломой в дозе 1-3 т/га снижает эрозию в 3-5 раз. Мульча также уменьшает глубину промерзания почвы, а значит, способствует ранневесеннему поглощению стока, ослаблению смыва и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
На эродируемых почвах важное значение имеет создание ветроустойчивого поверхностного слоя. Для этого используют специальные стерневые сеялки, применяют полосное размещение сельскохозяйственных культур и трав.
Применение противоэрозионных орудий обеспечивает сохранение стерни на поверхности почвы, способствует задержанию снега на полях, улучшению структуры почвы и резкому снижению ветровой эрозии. Устойчивая к выдуванию почва имеет в верхнем 5-сантиметровом слое 60 % частиц размером более 1 мм и сохраняется даже при скорости ветра 12,5 м/с на высоте 0,5 м.
На почвах, подверженных дефляции (выдуванию), особенно оправдали себя почвозащитные севообороты с посевом буферных полос из многолетних трав. На песчаных почвах площадь под многолетними травами следует доводить до 50 %. На менее дефлируемых почвах целесообразно ими занимать 30 % пашни.
Создание кулис из высокостебельных растений (подсолнечник, кукуруза) улучшает снегораспределение на полях, снижает эродирующую энергию отдельных струй воды, т.е. уменьшает эрозию почвы в целом.
На зяби для сокращения эрозионных процессов нужно создавать снежные валы поперек склона.
Следует также указать на большую эффективность внесения удобрений на эродируемых землях, так как в результате применения всего комплекса противоэрозионных мероприятий резко снижается смыв почвы, а следовательно, и внесенных в нее питательных веществ.
В борьбе с водной и ирригационной эрозией эффективно щелевание, способствующее повышению водопроницаемости тяжелых почв. Другой путь - использование дождевальных машин с низкой и средней интенсивностью дождя (до 0,3 мм/мин). Это дает возможность увеличить поливную норму до 700-800м 3 воды на 1 га без формирования поверхностного стока, экономить воду, избежать засоления и снижения плодородия почв.
Важным звеном противоэрозионного комплекса является также лесомелиорация.
ОХРАНА ПОЧВ ОТ ЗАСОЛЕНИЯ, ПОДКИСЛЕНИЯ И ЗАБОЛАЧИВАНИЯ
Указанные процессы способствуют резкому нарушению нормального функционирования системы почва - растение.
Засоление почвы - накопление растворимых солей и обменного натрия в концентрациях, не допустимых для нормального роста и развития растений. Среди засоленных почв различают солончаковые с высокой концентрацией растворимых солей; солонцеватые, содержащие более 5-10 % обменного натрия; солончаки и солонцы. Даже при слабом засолении урожайность кукурузы, например, уменьшается на 40-50 %, пшеницы - на 50-60 %.
Ежегодно на земном шаре вследствие засоления выходит из оборота 200-300 тыс. га орошаемых земель. Засоленные земли необходимо промывать пресной водой, но при этом возникает другая проблема - сброса засоленных промывочных вод, которые образуют громадные соленые болота-соры. Сбрасываемые воды насыщены удобрениями, пестицидами и дефолиантами, токсичными для человека и животных.
Один из факторов засоления - ветер. Он захватывает соленую пыль и переносит ее на большие расстояния в глубь континентов. Подобное явление наблюдается в Приаралье, где ветром усиливается вынос солей и пыли с осушенного дна моря и их перенос на территорию региона.
Засоление почвы возможно при неправильной агротехнике, выворачивании на поверхность засоленных слоев, чрезмерной нагрузке скота на пастбищах. Причиной засоления почвы могут быть сами поливные воды, если они содержат повышенные концентрации растворимых солей.
Отмечены случаи накопления легкорастворимых солей (до 500 кг на 1 га) под влиянием галофитной растительности.
Наиболее часто засоление происходит вследствие обогащения почвы солями, которые содержатся в грунтовых водах. Одновременно с повышением их уровня происходит подъем влаги по капиллярам в зону ризосферы, где и накапливаются соли по мере испарения воды в ней. Чем суше климат и чем тяжелее почва по гранулометрическому составу, тем в большей степени выражен этот процесс, тем сильнее проявляется токсичность солей по отношению к растениям. Повышенное содержание солей в почве вызывает увеличение осмотического давления почвенного раствора, что затрудняет водоснабжение растений, они хронически голодают, их рост ослабляется. Это прежде всего сказывается на корневой системе, которая теряет тургор и погибает. Особенно опасен для растений карбонат натрия. Если в почве обменного натрия содержится 10-15 % емкости поглощения, состояние растений оказывается угнетенным, при содержании его в пределах 20-35 % угнетение очень сильное.
При увеличенных нормах полива, потерях оросительной воды из каналов также повышается уровень грунтовых вод. Процесс, когда соленакопление в почве происходит в результате нарушения режима полива и фильтрации воды в оросительных каналах, называется вторичным засолением.
В качестве профилактической меры борьбы с вторичным засолением необходим дренаж территории с использованием гончарных, пластмассовых и других труб, укладываемых на глубину 1.0-1,8 м с расстоянием между дренами от 5 до 15м. Полив дождевальными машинами с низкой и средней интенсивностью дождя (до 0,3 мм/мин) также безопасен в этом отношении. Перспективны внутрипочвенное, капельное, мелкодисперсное и импульсное орошение. Общее достоинство этих способов - экономия воды. Так, при внутрипочвенном орошении норму полива можно снизить до 100-300 м 3 /га. Расход воды при импульсном дождевании составляет всего 0,01 мм/мин. В связи с малыми нормами орошения вероятность засоления и заболачивания уменьшается. Важное достоинство новых способов полива - снижение испарения с поверхности почвы, а при мелкодисперсном - и транспирации. При капельном орошении вода в виде капли подается непосредственно к корням, Применение указанных способов полива предотвращает ирригационную эрозию, поэтому их можно использовать на склонах.
Создание лесных полос по каналам также обеспечивает постоянство уровня грунтовых вод, так как деревья перехватывают и транспирируют фильтрующуюся воду, выполняя роль биологического дренажа. Для удаления солей из почвы применяют промывку пресными водами.
При увеличении кислотности почвы (рН ниже 7) также снижается ее продуктивность: возрастает концентрация подвижного алюминия и одновременно уменьшается содержание питательных веществ. Подкисление зависит от поглотительной способности, гранулометрического состава, водопроницаемости, биологической активности почвы и содержания гумуса в ней. Физиологически кислые азотные удобрения усиливают кислотность почвы. Поэтому на таких землях рекомендуются известкование и внесение удобрений, богатых кальцием. Без применения извести эффективность удобрений снижается.
Переувлажнение почвы, ведущее к заболачиванию, широко распространено в ряде районов Нечерноземной зоны, а также наблюдается и в других районах вблизи каналов, водохранилищ и незатампонированных артезианских скважин. На земном шаре заболачиванию и затоплению подвержено около 8 % суши.
Для осушения заболоченных земель устраивают щелевые дрены, нарезаемые в грунте. На тяжелых землях дрены создают с помощью кротовых плугов. На Дальнем Востоке применяют комплексный дренаж, представляющий собой сочетание трубчатых дрен с сетью кротовин. Из других профилактических мер эффективны оптимальный способ полива и строгое соблюдение режима орошения сельскохозяйственных культур. Закрытый дренаж имеет преимущество перед открытой осушительной сетью, так как в этом случае не теряется полезная площадь.
Однако осушение следует проводить в разумных пределах. Снижение уровня грунтовых вод при осушении болот более чем на 1,5 м от поверхности почвы способствует быстрому окислению торфа и выносу питательных веществ в дренажные канавы. При дальнейшем понижении их уровня происходит отрыв корнеобитаемого горизонта от капиллярной каймы, что приводит к гибели лесов.
Освоение новых земель надо вести с учетом охраны природы. Иногда еще бытует мнение, что болота наносят большой вред, поэтому необходимо их осушать. Однако следует помнить, что болота выполняют важную водохозяйственную функцию, питая реки и грунтовые воды, очищая загрязненные атмосферные осадки.
Мелиорацию заболоченных земель нужно осуществлять с учетом защиты природных ресурсов от истощения и нежелательных воздействий на природу Нечерноземной зоны. В связи с этим следует уделять большое внимание экологическому контролю и широкому обсуждению проектов.