10. Оценка эрозионной опасности и эродированности почв
Эрозионная опасность и эродированность почв являются сложными характеристиками, складывающимися из нескольких показателей.
С увеличением степени эродированности ухудшаются свойства почв. В результате эрозии снижается содержание гумуса, вследствие чего повышается плотность почвы, снижаются пористость, влагоемкость, водопроницаемость, запасы продуктивной влаги, уменьшается биологическая активность.
При оценке эродированности почв определяются:
-факторы, обусловливающие эрозию (климатические, геоморфологические, почвенные условия, растительный покров и использование);
-тип эрозии (водная, ветровая, смешанная);
-форма проявления (плоскостные или линейные формы)
— степень фактической эродированности (слабая, средняя, сильная);
— история использования участка;
— период наибольшей интенсивности эрозионных процессов в течение года;
— фактическая интенсивность эрозии ( по величине твердого стока).
Оценка эрозионной опасности проводится на основе совокупного анализа метеорологических, почвенных условий, растительного покрова и фактического использования почв.
Показатели потенциальной опасности проявления эрозии
Большое среднегодовое количество осадков при неравномерном их распределении в течение года и месяцев, ливневые осадки и сильные дожди. Большая мощность снегового покрова. Быстрое снеготаяние. Высокие показатели стока талых вод. Большой слой осадков за один дождь в сутки. Ливни в период плохой защищенности почвы растительным покровом. Высокие показатели стока дождевых вод
Континентальность климата. Активный ветровой режим: высокая повторяемость и скорость ветра от 3-5 м/с у поверхности почвы, турбулентность, вихри, пыльные бури. Небольшое количество среднегодовых осадков с резкими колебаниями по годам и сезонам, отсутствие или малое выпадение осадков в периоды, когда почва не защищена растительностью. Частые повторяемость бесснежных и малоснежных зим, промерзание и оттаивание почвы, пересушивание поверхности
Глубокие местные базисы эрозии. Собирающие водосборы. Высокая расчлененность территории оврагами и промоинами, средневзвешенная крутизна и длина склонов, доля южных склонов. Линейные формы микро- и нанорельефа ориентированы вдоль склона
Равнинность территории, отсутствие орографических препятствий для воздушных потоков; наличие форм рельефа, ориентированных в направлении движения ветров (ветровые коридоры); большая доля ветроударных склонов и понижений мезорельефа, увеличивающих вихревые и турбулентные явления
Почвы со слабой противоэрозионной устойчивостью; с низким содержанием крупных водопрочных агрегатов и микроагрегатов, низкой влагоемкостью и водопроницаемостью, высокой влажностью при промерзании. Высокий средневзвешенный показатель смытости почвенного покрова
Высокое содержание в почве механических элементов размером 0,1-0,5 мм; легкий гранулометрический состав почв; сравнительно высокая карбонатность верхнего горизонта глинистых и суглинистых почв; пониженное содержание гумуса и уменьшенная мощность гумусового слоя; низкое содержание и малая прочность (связность) структурных элементов; песчаные и карбонатные рыхлые почвообразующие породы; наличие на территории или в непосредственной близости незакрепленных песков
Растительность и использование
Высокая доля обрабатываемых земель на склонах. Разреженный и угнетенный растительный покров пастбищ, большая выбитость их скотом. Высокая доля пропашных культур и малая-многолетних трав в севооборотах, размещаемых на склонах. Низкое проективное покрытие почв культурами в эрозионноопасные периоды. Низкая биомасса культурных растений на склонах. Отсутствие противоэрозионных мерориятий
Разреженный и угнетенный растительный покров естественных кормовых угодий, большая выбитость их скотом, отсутствие лесополос и лесных массивов;давность освоения; высокая доля обрабатываемых легких и карбонатных почв; высокая доля пропашных культур и низкая – многолетних трав в севообороте; изреженные и поврежденные ветровой эрозией посевы. Отсутствие системы почвозащитных мероприятий
Крутизна склонов играет определяющую (хотя и не единственную) роль в формировании стока. Ее влияние на интенсивность эрозионных процессов сильно различается в зависимости от почвенно-литологических и других условий.
Для таежно-лесной зоны интервал 0-1 град. характеризует повышенную вероятность переувлажнения, выраженность микрорельефа, наличие в структуре почвенного покрова оглеенных компонентов. Интервал 1-3 град. обеспечивает более благоприятные условия дреннированности, но после 2 град. начинает проявляться линейная эрозия, и требутся ограничение доли пропашных культур в севообороте. При 3-5 град. сильно развиваются эрозионные процессы. Использование таких земель в пашне должно осуществляться в системе противоэрозионных мероприятий с исключением пропашных культур. При уклонах 5-8 град. практикуются почвозащитные севообороты. Склоны круче 8 град. используются в основном как сенокосно-пастбищные угодья.
Форма склона оказывает большое влияние на условия увлажнения. По форме продольного профиля выделяют прямые, выпуклые и вогнутые склоны. Иногда встречаются склоны сложной формы- выпукло-вогнутые, вогнуто-выпуклые и ступенчатые. Прямые и выпуклые склоны сложены обычно легко развеваемыми породами, вогнутые – трудно развеваемыми, ступенчатые -чередующимся рыхлыми и твердыми породами.
По форме поперечного профиля также различают склоны прямые, выпуклые и вогнутые. При выпуклой форме поперечного профиля склона сток происходит по расходящимся направлениям, и склон называют рассеивающим. Вогнутая форма склона обусловливает сток по сходящимся направлениям (собирающий склон). Собирающие склоны наиболее опасны в эрозионном отношении, рассеивающие- наименее опасны.
Экспозиция склона оказывает значительное влияние на микроклиматические условия и интенсивность смыва почвы. В период весеннего снеготаяния основными причинами различий в смыве является неравномерность распределения снега в разных частях склонов разных экспозиций (что зависит в основном от преобладающего направления ветров) и разная скорость снеготаяния, зависящая от угла падения солнечных лучей, определяемых на данной широте экспозиций склона.
Источник
Эрозия почв определение классов эрозионной опасности территории
Метод определения потенциальной опасности эрозии под воздействием дождей
Nature protection. Soils. Method for determination of potential danger of erosion due to rains
Дата введения 1987-07-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным агропромышленным комитетом СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 10.11.86 N 3401
3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5300-85
4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2008 г.
Настоящий стандарт устанавливает метод определения потенциальной опасности эрозии почв под воздействием дождей с разбивкой по классам интенсивности для составления карт эрозионной опасности.
Метод основан на определении факторов атмосферных осадков, устойчивости почв, длины и крутизны склона, севооборота, агротехники и зависимостей между ними.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ОПАСНОСТИ ЭРОЗИИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ДОЖДЕЙ
1.1. Потенциальную опасность эрозии почв под воздействием дождей (годовые почвенные потери) в тоннах на гектар вычисляют по формуле
, (1)
где — фактор эродирующей способности дождей;
— фактор податливости почв эрозии, т/га;
— фактор длины склона;
— фактор крутизны склона;
— фактор растительности и севооборота;
— фактор эффективности противоэрозионных мероприятий.
1.2. Вычисление факторов
1.2.1. Фактор эродирующей способности дождей
В зависимости от конкретных почвенно-климатических условий и базовых данных используют одну из следующих зависимостей, которая для конкретного района отражает наилучшую коррелятивную связь эродирующей способности дождей с количеством эродированной почвы:
, (2)
где — количество осадков не менее 9,5 мм интенсивностью не менее 0,18 мм/мин, мм;
— продолжительность выпадения осадков количеством не менее 9,5 мм и интенсивностью не менее 0,18 мм/мин, мин.
Интенсивность, продолжительность и количество осадков устанавливаются гидрометеорологической станцией. Гидрометеорологические данные обрабатываются и систематизируются следующим образом:
определяют общее количество дождей по месяцам и годам. Дожди с интервалом между ними менее 6 ч рассматривают как один дождь;
определяют число дождей с количеством осадков не менее 9,5 мм по месяцам и годам, и для каждого из них вычисляют фактор ;
на основе месячных и годовых сумм фактора и числа лет вычисляют среднемесячный и среднегодовой фактор на каждой гидрометеорологической станции по формуле
, (3)
где — фактор дождей в -ом месяце или году;
— порядковый номер месяца или года;
— количество месяцев или лет наблюдения.
2) по Вишмайеру и Смиту
, (4)
где — 30-минутные максимальные интенсивности отдельных дождей, мм/мин;
— энергия осадков, вычисляемая по следующему уравнению
,
где — интенсивность дождя, мм/мин;
— порядковый номер дождя;
— количество лет наблюдений.
(5)
, (6)
где — количество отдельных осадков, мм;
, — 15- и 30-минутные максимальные интенсивности отдельных дождей, мм/мин;
— количество осадков за 15- и 30-минутный интервал, мм;
— интенсивность осадков в 15- и 30-минутном интервале, мм/мин;
— порядковый номер ливневых дождей;
1.2.2. Фактор податливости почв эрозии
Для определения фактора в различных почвенных условиях используют результаты прямых измерений количества смытой почвы на стандартных стоковых площадках ( =25, =10) на черном паре. Для исключения влияния осадков количество смытой почвы делят на значение фактора , вычисленного по одному из указанных в п.1.2.1 способов. В этих условиях 
.
Фактор податливости почв эрозии в т/га, вычисляют по формуле
, (7)
где — количество смытой почвы на стоковой площадке, т/га.
При отсутствии данных по смыву для определения фактора используют значение других топографических условий и занятости стоковой площадки пропавшими культурами. В этих случаях фактор вычисляют при наличии:
данных черного пара, но в разных топографических условиях, по формуле
, (8)
где — установленное экспериментом количество смытой почвы на стоковой площадке под черным паром, т/га;
данных стоковых площадок, отличающихся от стандартных и занятых пропавшими культурами, фактор которых известен, по формуле
, (9)
где — установленное экспериментом количество смытой почвы на стоковой площадке, занятой пропавшими культурами, т/га.
1.2.3. Факторы длины и крутизны склона и
Взаимное влияние длины и крутизны склона выражают единым топографическим фактором и вычисляют по формуле
, (10)
где — фактор длины склона;
— фактор крутизны склона.
Склоны сложной формы, у которых крутизна варьируется по разным частям длины, делят на равные отрезки. Для каждого отрезка вычисляют по формуле (10) или по предварительно рассчитанной таблице параметров . После этого полученные значения для каждого отрезка умножают на поправочный коэффициент. Среднеарифметическое значение по отрезкам представляет собой для склона. Коэффициенты для вычисления значений по отдельным отрезкам приведены в приложении 1.
Источник
Эрозия почв: причины, виды, последствия, методы предотвращения
Определение эрозия почвы подразумевает разрушение поверхностного слоя земли из-за воздействия осадков и ветра. Согласно расчетам, в течение двух последних веков эрозия уничтожила почти 2 миллиарда га пашни. Для сравнения – сейчас сельскохозяйственные земли обрабатываются на площади 1,5 миллиарда га.
Что такое эрозия почвы
Эрозию принято различать в зависимости от того, какие основные факторы оказывают разрушающее влияние. Считается, что их три. Это вода, ветер, сочетание первого и второго.
Причины и виды эрозии почв
По причинам появления различают естественную (природную) и антропогенную эрозию, вызванную последствиями промышленной деятельности человека.
Виды эрозии почв в зависимости от фактора появления: ветровая эрозия и водная эрозия.
Водная эрозия подразделяется на виды:
- Капельная эрозия;
- Плоскостная эрозия;
- Линейная эрозия (может быть глубинная и боковая);
- Эрозия техногенного происхождения.
Различают эрозию и в соответствии со скоростью происходящих процессов. В таком случае она признается:
- нормальной или геологической (естественной),
- ускоренной, разрушительной (антропогенной). Но антропогенная эрозия не всегда является ускоренной.
Пример: ирригационная эрозия почв — это как один из видов антропогенной эрозии почвы, которая появляется при несоблюдении правил и норм полива в орошаемом земледелии.
Первый вариант присутствует в районах, где есть естественный растительный покров. В таких условиях почва может восстанавливаться, поскольку процесс почвообразования в естественных условиях не прекращается.
Водная эрозия почв
Второй вариант развивается тогда, когда естественная растительность удалена. Такое происходит, когда сельскохозяйственные земли используются неправильно. Данный процесс наблюдается на территориях, где имеется расчлененный рельеф. Обычно – в степи или лесостепи, причем при пренебрежении противоэрозийными мероприятиями.
Наиболее опасным видом водной эрозии почв признается овражная. Процесс развивается довольно быстро. Потоки воды вначале промывают небольшой овражек, который может стать просто гигантским за два – три сезона. Впрочем, случается, что большой овраг образуется в течение всего одной весны.
Вред ветровой эрозии
Ветровая эрозия может нанести непоправимый вред, как за длительное время, так и всего за несколько часов. Пыльные (черные) бури довольно быстро сметают верхний слой почвы, унося его порой за многие сотни километров. Порой такая пыль, оседая, засыпает целые водоемы. Можно привести пример из 50-х годов прошлого века. Тогда во время освоения целины в степях Казахстана и западной части Алтайского края была использованная отвальный вспашка земли. После посева началась засуха, а затем на территорию с Запада пришел сильный ветер. Он унес значительную часть плодородного слоя. Пыль казахстанских и алтайских степей оседала даже в Красноярском крае.
Ветровая эрозия
В лесостепи, а порой и в степи иногда проявляются одновременно водная и ветровая эрозии (совместная). В таком случае последовательность происходит следующим образом. Весной потоки воды смывают почву. Далее она высыхает. Следующий этап – высохшая почва превращается в пыль. Чаще всего это происходит, когда почва обрабатывается многократно. Затем происходит выдувание и перенос превратившейся в пыль почвы на другие территории.
В случае, когда летом начинаются обильные дожди, превратившаяся в пыль почва смывается мелкими и крупными ручьями. Если дожди продолжаются, почва смывается в гораздо большей степени и размывается. То есть начинается процесс образования оврагов.
Районы распространения в России и в мире
В России ветровая эрозия проявляется в определенных границах. По северу – это неправильной формы линия от Воронежа в направлении на Восток. Граница идет через Самару, Челябинск, Петрозаводск, Омск. Далее – к Новосибирску и затем в Восточную Сибирь, через Хакасию, Бурятию, Туву, Читинскую область. Из-за этого на землях сельскохозяйственного назначения, расположенных южнее, применяются меры для защиты от ветровой эрозии. Высокие риски для ветровой эрозии присутствуют в Поволжье, на Северном Кавказе, на Урале, в Сибири. В зоне риска находится площадь, превышающая 45 миллионов га, в том числе 38,7 миллионов га – это пашня.
Процессы деградации земель и эрозии почв в России на карте
Как следует из данных земельного баланса, в России 36,5 миллиона га земель сельскохозяйственного назначения подвержены водной эрозии. Из них 24,7 миллиона га – пашня. Эту эрозию вызывают талые и ливневые воды. Чаще всего такое случается в лесостепи. В наибольшей степени водной эрозии подвержены территории в Центрально-Черноземной зоне, в Поволжье, в Центральном регионе, на Северном Кавказе. Объем талых вод в названых регионах составляет от 80 до 100 миллиметров.
Нечерноземная зона характеризуется тем, что наибольшая площадь сельскохозяйственных земель располагается на склонах. По этой причине 62% земель постоянно находятся в опасности проявления эрозии.
В значительной степени пострадали от эрозии земли в таких странах, как Канада, Китай, Индия, Австралия, большинство африканских, европейских и азиатских государств. К примеру, всего за три века пустыня Сахара сдвинулась на 400 километров к Югу.
В Соединенных Штатах ко второй половине 50-х годовой прошлого века эрозия разрушила почти 40 миллионов га пашни. К настоящему время здесь уничтожено или серьезно повреждено почти 115 миллионов га пахотных земель. Еще 313 миллионов га повреждены эрозией.
В России эрозия интенсивно распространяться начала в конце XIX века. Уничтожение лесной растительности, освоение новых земель с применением отвальной вспашки, уничтожение травянистой растительности, к тому же еще и низкий уровень агротехнологий обеспечили быстрое развитие эрозии. В наибольшей степени пострадала Центрально-Черноземная зона.
По данным 1946 года на указанной территории 41,2% земель были пашней, 20% занимали леса, 23,2% не обрабатываемые земли (целина).
Всего за год доля пашни возросла до 69%. Согласно данным 1914 года этот показатель составлял 80%. К этому времени площадь лесов сократилась до 6 – 7%. В наши дни площадь пашни да этой территории превышает 90%.
Как следует из данных Госкомзема, в России имеется 210 миллионов га земель сельскохозяйственного назначения. К подверженным водной и ветровой эрозии относятся больше 117 миллионов га.
Последствия, причиняемые эрозией почв
Из-за эрозии и непринятии мер по ее предупреждению, развитию и распространению экономике страны наносится огромный ущерб. Снижается потенциальное плодородие почв, ухудшаются химически и агрофизические свойства, снижается биологическая активность. Как результат — снижается урожайность и ухудшается качество сельхоз продукции. Также снижается эффективность химизации.
Процессы эрозии присутствуют буквально в каждом регионе. По прогнозам из-за отсутствия мер по защите почв, ежегодные потери из-за смыва могут достигать 7 миллиардов тонн почвы. Эрозия почвы ведет к выветриванию гумуса и нарушению экологического баланса, что в будущем может привести к экологической катастрофе. При пылевых бурях потери слоя гумуса достигают 10 сантиметров. Следует подчеркнуть, что сантиметр этого слоя в природе создается боле, чем за 100 лет.
Важно знать! Эрозия почвы относится к экзогенным опасным явлениям (т.е. вызванным внешними причинами).
В некоторых зонах смыв плодородных почв в 5 – 15 раз превышает их образование. Как известно из исследований, в течение года формируется 0,6 тысяч га почв. Что касается смыва, то он достигает 7-и тысяч га. Мало того, порой последний показатель доходит до 50 тысяч га.
Меры по защите почв от эрозии
В настоящее время для защиты почвы от эрозии используются различные технологии и пути решения проблемы. Основными являются такие, как севообороты (чередование сельскохозяйственных культур и паров во времени и на территории или только во времени), обеспечивающие защиту почвы, создание на в значительной степени смытых склонах лугов.
Охране почв от ветровой эрозии способствует такой способ, как лесомелиорация.
Должный эффект обеспечивается гидромелиоративными сооружениями. Положительный результат приносят и работы в зимних условиях. Это прикатывание снега полосами, его зачернение, использование щитов, обеспечивающих снегозадержание.
Защите земель от ветровой эрозии способствует высадка растений по определенным схемам. При защите от ветровой эрозии значительные результаты обеспечиваются севообороты, имеющие короткие ротации. Препятствуют такой эрозии многолетние травы, высеваемые полосами. Эффект обеспечивается и в том случае, когда чистые пары чередуются с пропашными культурами.
Интересный факт: Распашка склонов способствует замедлению эрозии почв!
Пожалуй, можно говорить о том, что наибольший эффект в борьбе за сохранение земель достигается при плоскорезной обработке почвы, посевы по стерне, использовании кулисных посевов, регулярном орошении и лесомелиорации.
При наличии эрозии используются совместно все названые выше способы. Но к ним обязательно добавляются такие, как обработка склонов плоскорезами в направлении поперек уклонов. Выполняется также способ лункования. Чаще всего после того, как на участке выращивались многолетние травы или кукуруза. Это же используется и после зяби, распашки склонов или паров (пар — это распаханное поле, оставляемое на одно лето без посева культурных растений).
Разумеется, неплохой эффект обеспечивается гидротехническими сооружениями. Еще в большей степени эффективным методом защиты является устройство агрогидромелиоративных почвозащитных комплексов.
К сожалению, так как защита почв от эрозии приносит дополнительные расходы, в настоящее время не каждое сельскохозяйственное предприятие способно выполнять работу, чтобы уменьшить или замедлить эрозионные процессы. Однако случается, что и крупные предприятия, у которых есть возможности для этого, стараются сэкономить на защите почвы от эрозии, выполняя только минимум защитных мероприятий.
Источник