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
Эрозия почвы: лечить проблему, а не симптомы
Агропрактики, которые помогают решить проблему с эрозией почвы, no-till и почвопокровные культуры
Старой сказкой «Красавица и чудовище» — о том, как монстр превращается в прекрасного принца, можно проиллюстрировать процесс борьбы с эрозий почвы: как преобразить бесплодную землю в здоровую, продуктивную почву, полную жизни.
Рассмотрим ситуацию на примере эрозии почвы на американском Среднем Западе. Положение мрачное, говорит Джерри Хатфилд, директор Национальной лаборатории сельского хозяйства и окружающей среды Министерства сельского хозяйства США, расположенной в Эймсе, штат Айова.
На Среднем Западе плодородный слой почвы разрушается со скоростью 5 тонн на акр в год, при этом, в запущенных случая, теряется более 100 тонн на акр. Эти цифры выше темпов восстановления почвы, поэтому аграриям стоит задуматься уже сейчас, насколько правильно они ведут свой бизнес. «Показатели эрозии колеблются год от года и зависят от осадков», — говорит Хатфилд. Интенсивные осадки весной становятся нормой на Среднем Западе. В остальное время года, дождей довольно мало, и сельхозпроизводителям надо с оптимальной выгодой использовать весеннюю влагу для урожая.
Однако, поскольку весной на обработанный полях нет растительности, чтобы потреблять влагу или разрушать энергию дождевых потоков, происходит увеличение стока и эрозии. Причем, происходит ежегодно.
Чад Уоттс, исполнительный директор Информационного центра по агротехнологиям, штат Индиана, рекомендует фермерам не удалять пожнивные остатки и высевать почвопокровные культуры. «Ваша почва больше, чем просто среда, в которой вы выращиваете растения», — говорит Уоттс. «Падение многих цивилизаций произошло тогда, когда они деградировали свою почву до такой степени, что она перестала быть продуктивной. Вам нужно учиться защищать плодородие своей земли».
Общепринятые практики обработки почвы раздражает сторонников охраны окружающей среды. «Нет никаких агрономических или экономических причин для того, чтобы обработка была оправдана», — говорит Дуг Петерсон, специалист из службы охраны природных ресурсов США. «Обработка разрушает все факторы, которые могли бы восстановить плодородие. Практика обязательной обработки почвы укоренилась в умах людей больше, чем религия», — говорит он. Но это не так. Обработка приводит к потере общей стабильности почвы, объясняет Петерсон. Например, экссудаты, выделяемые корнями растений, действуют в почве подобно клею и удерживают частицы грунта.
«Если в почве присутствуют экссудаты, которые поступают круглогодично из корней растений и здорового биома, у вас будет хорошая агрегированная почва», — говорит Петерсон, советуя для наглядности провести следующий тест. Надо наполнить водой два контейнера и положить в один комок почвы, взятый из обработанного поля, а в другой – образец из поля, обрабатываемого по no-till.
«Обработанная почва быстро растворяется», — говорит Петерсон. «Так и в поле во время дождя почва, лишенная естественной «склейки», очень восприимчива к эрозии». В тоже время, образец из поля, культивируемому по no-till, остается неповрежденным, пропуская воду как фильтр.
Вот почему сохранение природной структуры почвы важно.
«Не количество дождя имеет значение, а то как влага попадает в почву и удерживается в ней. Вы должны знать способы захвата дождевой влаги и как использовать ее во благо урожая», — говорит Хатфилд.
Идеальная система, по мнению Хатфилда, — это no-till в почвопокровными культурами, что в совокупности создаст почву с хорошей циркуляцией воздуха и влаги. Эксперт советует сохранять на полях пожнивные остатки, так как материал, оставшийся на поверхности почвы, является препятствием для стока воды. Почвопокровные культуры также помогают уменьшить энергию дождевых потоков, что приводит к большей инфильтрации и меньшему стоку.
Линейная эрозия, концентрированный поток воды, который режет в почве глубокие каналы, отличается от других видов эрозии, и заметен сразу. Другие типы почвенной эрозии – плоскостная (равномерный смыв материала со склонов, приводящий к их выполаживанию) и капельная (разрушение почвы ударами капель дождя) – с виду не кажутся столь серьезной проблемой, но на самом деле эти типы вызывают наибольшую потерю почвы. Потерять слой почвы толщиной в один лист бумаги на акр эквивалентно потере 5 тонн почвы, говорит Петерсон.
Применяя no-till, производители, безусловно, двигаются в правильном направлении, считают эксперты охраны окружающей среды. «Существует прямая связь между сохранением плодородного слоя и вашей производственной системой, — говорит Уоттс. — Рассматривайте проблему, а не симптомы. Современные полевые агропрактики (например, буферы) замедляют движение воды и останавливают стоки питательных веществ, но они борются только с симптомами, а не с проблемой.
Каждый раз, когда вы проводите обработку, вы нарушаете и структуру почвы и биоценозы, скажем, разрушаете среду обитания земляных червей. Чем интенсивнее идет вмешательство в естественные процессы, тем меньше плодородного слоя остается и, соответственно, больше требуется удобрений и других средств, искусственно стимулирующих урожайность. Мы видим, что произошла некая историческая путаница понятий, в результате чего, почва функционирует не должным образом. Ответом могут быть почвопокровные культуры в сочетании с no-till. Первые добавят в землю органику, а no-till обеспечит стабильность процесса формирования плодородного слоя. Ни одна практика не эффективна сама по себе. Вот почему почвопокровные культуры становятся все более популярными. Многие аграрии понимают, что могут заставить их работать в своей системе и приносить пользу. Так что у истории про борьбу с эрозией почвы еще может быть хороший конец».
Источник