Факторы развития водной эрозии почвы

Факторы водной эрозии почв

Главной причиной ускоренной водной эрозии является нерациональная хозяйственная деятель­ность человека. К природным факторам водной эрозии относятся: климат, рельеф, свойства почв и почвообразующих пород, расти­тельный покров.

Климатические факторы. К ведущим климатическим факто­рам эрозии относятся количество осадков, их интенсивность и продолжительность, параметры стока талых вод.

Большое значение имеет кинетическая энергия дождя, кото­рая зависит от размеров капель и скорости их падения. Капли дождя отрывают и поднимают в воздух десятки тонн почвы на од­ном гектаре и нагружают поверхностный сток частицами почвы. Наиболее опасны ливневые осадки с крупным размером капель и высокой интенсивностью.

Опасность дождевой эрозии в России нарастает с востока на запад и с севера на юг.

Эрозия при снеготаянии в значительной степени определя­ется запасами воды в снеге. Они увеличиваются с продвижением на север и на восток. Запасы воды в снеге Московской области — примерно 100 мм, на Северном Урале — 150-160, на Кубани — только 10-15 мм. Интенсивность эрозии при снеготаянии нараста­ет с юга на север и с запада на восток (Г.А. Ларионов, 1993).

Рельеф определяет интенсивность поверхностного стока. Сток формируется в пределах водосбора,под которым понимается территория, ограниченная водораздельной линией. Элементами водосбора являются водоразделы, склоны и гидрографическая сеть. Водораздельные пространства примыкают к водораздельным линиям. Гидрографическая сеть — это сеть понижений, по которым осуществляется поверхностный сток. На топографической карте эта сеть имеет вид ветвящегося дерева. Верхняя часть этой сети, лишенная постоянных водостоков, называется суходольной. К элементам суходольной сети относят ложбины, лощины и балки (А.С. Козменко, 1954; Д.Л. Арманд, 1965). Ложбина— верхнее зве­но гидрографической сети, примыкающее к наиболее высоким частям водосборов, глубиной 0,5-2 м, со склонами не круче 3-8°. Ложбина постепенно переходит в лощину глубиной 2-5 м и кру­тизной 8-15°. Лощина переходит в балку глубиной 6-20 м, шири­ной 50-200 м и крутизной берегов от 10-15° до 35°. Балки впадают в речные долины. Площадь водосбора балок — от 250 га до не­скольких тысяч гектаров.

Долина реки отличается от балки наличием постоянного во­дотока и связанных с ним форм рельефа (террас, пойм и др.).

Склонызанимают преобладающую часть водосборов и играют определяющую роль в развитии поверхностной эрозии. Интен­сивность эрозии нарастает с увеличением крутизны и длины склонов. Обычно слабосмытые почвы формируются на склонах крутизной от 1-1,5° до 2-3°; среднесмытые — 3-5°; сильносмытые — более 5°. Эрозия сильнее проявляется на выпуклых скло­нах, по сравнению с прямыми и вогнутыми.

Экспозиция склона влияет на увлажненность, накопление снега и интенсивность снеготаяния, а через эти факторы — на интенсивность смыва. Как правило, на склонах южной и западной экспозиций интенсивность смыва выше, чем на северных и вос­точных склонах.

Форма водосбора влияет на концентрацию склонового сто­ка, а значит на величину эрозии. Собирающие водосборы наиболее опасны по сравнению с нейтральными и рассеивающими.

Интенсивность овражной эрозии нарастает с увеличением глубины местных базисов эрозии — горизонтальных поверхностей, на уровне которых эрозия прекращается. Для оврага, напри­мер, базисом эрозии может быть дно балки или пойма реки.

Свойства почв и почвообразующих пород влияют на формиро­вание стока, поскольку от них зависит водопроницаемость и впи­тывание дождевой и талой воды. Поверхностный сток проявляется только в том случае, если интенсивность дождя превышает интен­сивность впитывания и фильтрации. Водопроницаемость почв за­висит от структурного состояния, гранулометрического состава и влажности. Песчаные почвы, почвы с хорошей водопрочной структурой и сухие лучше впитывают влагу, чем глинистые, бес­структурные и влажные. В условиях сформировавшегося поверх­ностного стока степень проявления эрозии зависит от способнос­ти почв противостоять смыву.

Противоэрозионная стойкость почв и почвообразующих пород характеризуется способностью почв противостоять разрушающему действию дождевых капель и поверхностного стока. Она зависит от степени водопрочности структурных агрегатов почвы, количества водопрочных агрегатов, сцепления агрегатов друг с другом. Водопрочность агрегатов определяется составом коллоидов и физико-химическими свойствами почв, в том числе содержанием гумуса, обменных форм кальция, реакцией среды и др.

Растительный покров выполняет почвозащитную роль:

· растения принимают на себя удары дождевых капель;

· корни растений скрепляют почвенные частицы, что противодействует смыву и размыву,

· растительность замедляет поверхностный сток иусиливает впитывание воды, задерживает смываемые частицы почвы;

· способствует накоплению снега, ослабляет промерзание почвы, что приводит к лучшему впитыванию влаги весной.

Эффективность растений в первую очередь зависит от сте­пени проективного покрытия и мочковатости корневых систем. В соответствии с этим пропашные культуры почти не снижают про­явление эрозии. Зернобобовые снижают ее, примерно, в 1,2 раза; зерновые — в 1,3; бобовые — в 1,7; злаково-бобовая смесь — в 2,2; луговые травы — в 3 раза (М.С. Кузнецов, 1981).

Источник

Водная Эрозия: Типы, Виды, Последствия И Меры Борьбы

Водная эрозия почв – один из многочисленных факторов, негативно влияющих на продуктивность сельского хозяйства. В результате водной эрозии поля могут стать абсолютно непригодными для выращивания культур. Водная эрозия почвенного покрова возникает по различным причинам и имеет несколько стадий. Для предотвращения негативных последствий фермеру следует знать, как бороться с водной эрозией и обрабатывать поля так, чтобы избежать подобных проблем в своей практике.

К счастью, современные аграрии располагают различными технологиями мониторинга состояния полей, среди которых – определение влажности почвы и отслеживание уровня осадков. Данные показатели позволяют определить угрозу вызванной вымыванием деградации грунтов и вовремя принять необходимые меры.

Что Такое Водная Эрозия?

Водная эрозия – удаление верхнего слоя почвы вследствие некорректно спланированной ирригации, стоков, выпадения осадков, таяния снегов. Дожди являются одной из главных причин данной проблемы. Водные потоки вымывают органические и неорганические частицы из поверхности грунта и переносят их на территории с более низким рельефом, что в конечном итоге приводит к наводнениям и подтоплениям. Эродированный почвенный материал может либо образовывать новые грунты, либо оседать в близлежащих водоемах (озерах, ручьях, реках и т.д.).

Водная Эрозия Почв: Причины

Вызванное водой истощение грунтов может быть естественным или ускоренным, в зависимости от причины деградации. Естественная (природная) водная эрозия не зависит от антропогенных факторов и не оказывает значительного влияния на плодородие почвы. Она вызвана дождевыми и талыми водами, стоками, т.е. природными силами. Каждому типу почв присуща своя скорость разрушения. Она также зависит от специфики сельскохозяйственных угодий и климатической зоны, в которой они расположены.

Ускоренная водная эрозия, наоборот, является следствием нерационального земледелия. Она происходит из-за неправильно подобранного метода ирригации, количества водных ресурсов, времени полива, в результате чего разрушается плодородный слой грунта.

Типы Водной Эрозии Почвенного Покрова

Вызванная вымыванием деградация протекает в несколько этапов и проявляется по-разному, в зависимости от причины. Ниже приведены наиболее распространенные типы водной эрозии, которые негативно влияют на грунты, если вовремя не принять соответствующие меры.

Дождевая (Капельная) Водная Эрозия

Данный тип – начальная стадия эрозионного процесса, вызванного дождем. По сути, дождевые капли «бомбардируют» открытую, незащищенную растительным покровом почву и разрушают структуру верхнего слоя. Это приводит к формированию корки на поверхности, негативно отражается на инфильтрационных свойствах грунтов и вызывает образование стоков.

Схема показывает воздействие дождевой эрозии на равнинные поля Схема показывает воздействие дождевой эрозии на пологие поля

Плоскостная Эрозия

Вызванная водой деградация данного типа происходит в случае, если интенсивность осадков превышает инфильтрационную способность почвы. В результате происходит вымывание мелких частиц грунта с питательными и органическими веществами. Плоскостная водная эрозия может привести к таким пагубным последствиям, как образование борозд.

Струйчатая Эрозия

Струйчатое (ручейковое, бороздчатое) разрушение происходит, когда вода проникает в почвенный профиль и образует каналы глубиной до 30 см. Стремительные потоки захватывают частицы грунта и переносят их вниз по течению. Если не принять своевременные меры борьбы с водной эрозией, она перерастет в овражную, с глубиной борозд более 30 см.

Овражная Эрозия

Усугубленная стадия деградации наступает, когда почва эродирована настолько, что каналы на ее поверхности невозможно убрать даже при помощи механической обработки полей. Помимо потерь грунта и разрушения угодий, овражная водная эрозия почвенного покрова приводит к седиментации рек и ухудшению качества водных ресурсов.

Туннельная (Трубчатая) Водная Эрозия

Так называемый «скрытый» тип разрушения водными потоками может привести к серьезным последствиям еще до обнаружения каких-либо признаков. В этом случае деградация почв происходит из-за движения значительных объемов воды в структурно нестабильных грунтах, поэтому такое разрушение особенно пагубно для щелочных почв. Его можно определить по наличию многочисленных туннелей под поверхностью земли.

EOS Crop Monitoring

Спутниковый мониторинг – управляйте полями дистанционно с помощью одной платформы!

Негативные Последствия

Несмотря на разнообразие признаков, все типы водной эрозии вызывают одинаковые характерные последствия.

Влияние На Флору

Удаление верхнего слоя почвы при стремительной деградации неизбежно окажет влияние на культивируемые растения. Вымывание питательных веществ чрезмерным количеством воды приводит к дефициту необходимых посевам элементов и, как результат, снижению урожайности.

Влияние На Фауну

Истощение грунтов не проходит бесследно и для живых организмов. Отсутствие верхнего слоя почвы провоцирует загрязнение водных ресурсов вследствие химических стоков. От этого страдают животные и обитатели водоемов, наблюдается резкое снижение их популяции.

Подтопления И Наводнения

Сильная водная эрозия может негативно отражаться на экосистемах и приводить к наводнениям. Смывание верхнего слоя снижает водоудерживающую способность почвы и значительно увеличивает вероятность подтоплений в предрасположенных территориях, как например, низины или недостаточно дренированные грунты. Сильные наводнения обладают чрезвычайной разрушительной силой и могут уничтожить дороги и здания, поэтому важно заметить негативные изменения в состоянии полей еще до того, как ситуация станет критической.

Влияние На Качество Водных Ресурсов

Помимо последствий для животного и растительного мира, а также плодородия полей, водная эрозия почвенного покрова существенно ухудшает качество воды как таковой. Частицы эродированного грунта в конечном итоге попадают в близлежащие водоемы, изменяют их химический состав и уменьшают концентрацию кислорода. Кроме того, стоки с эродированных полей содержат вредные для здоровья химикаты (оставшиеся после применения пестицидов и гербицидов), которые в результате вымывания попадают в озера, ручьи и реки.

Водная Эрозия Почв И Меры Борьбы С Ней

Своевременное обнаружение признаков – ключевой момент в борьбе с вызванной вымыванием деградацией. Варианты решения проблемы зависят от типа почвы, топографических и климатических особенностей местности, севооборота и специфики землепользования.

В таблице ниже приведены наиболее распространенные способы борьбы с водной эрозией и их эффективность в зависимости от ее типа.

Методы Борьбы С Дождевой Водной Эрозией

Согласно исследованиям, ключевым способом предотвращения деградации почвы данного типа является поддержание растительных покровов на уровне минимум 70% (80-100% на северных склонах). Таким образом исключается отслаивание частиц грунта, которое впоследствии может привести к более серьезным стадиям деградации. Обеспечение почвенного покрова – особенно эффективный метод борьбы с разрушительной силой дождевых капель.

В помощь фермеру, Crop Monitoring предлагает ряд вегетационных индексов, по которым можно определить не только состояние посевов, но и покрытые и не покрытые растительностью участки полей. Эти данные особенно полезны:

• в межсезонье, после сбора урожая основных сельскохозяйственных культур;
• в холодное время года для мониторинга зимних покровных культур;
• когда поле не засеяно (оставлено под паром);
• когда земля временно отведена под пастбище (плодопеременное хозяйство).

Способы Предотвращения Плоскостной Водной Эрозии

Борьба с плоскостной деградацией начинается с контроля почвенного покрова, структуры грунта и содержания в нем органического вещества. Это предотвращает развитие дождевой эрозии, поскольку не допускает уплотнения верхних слоев почвы.

Деградация земельных ресурсов снижает продуктивность полей, но Crop Monitoring дает пользователям возможность оценивать продуктивность отдельного поля не только в течение всего текущего посевного сезона, а и анализировать исторические данные и использовать полученную информацию в дальнейшем. Фермер может отслеживать и сравнивать продуктивность поля сезон за сезоном, выявлять тенденции и с высокой точностью определять проблемные участки. А оповещения о погодных рисках позволяют своевременно принять превентивные меры.

Кроме того, в мобильном приложении Crop Monitoring скауты могут добавлять угрозы в отчет по задаче прямо в поле, что позволяет вовремя реагировать на проявления деградации грунтов.

Методы Борьбы Со Струйчатой Водной Эрозией

Единственный способ предотвратить струйчатую деградацию на стадии уже сформировавшихся стоков – снизить скорость водного потока и укрепить грунт. Вегетация и растительные остатки защищают поверхность почвы и эффективно задерживают ручьи. Укрепление грунта достигается путем корректно подобранного чередования культур в севообороте. Способность растений удерживать почву неодинакова. Она зависит от вида сельскохозяйственных культур, стадий их развития и густоты посевов.

Способы Предотвращения Овражной Водной Эрозии

Чтобы не допустить данный тип деградации почвы и снижения ее плодородия, фермерам необходимо минимизировать вырубку деревьев и предотвратить концентрацию почвенной влаги в оврагах из-за стоков со зданий, дорог и скотопрогонов. Среди методов борьбы с овражной эрозией – ограждение заборами, сооружение дамб и различных инженерных конструкций, которые преграждают водные потоки и помогают избежать чрезмерного увлажнения.

Способы Борьбы С Туннельной Водной Эрозией

Предотвращение туннельной эрозии – задача не из легких, и справиться с ней удается не каждому. Бороться с деградацией почвы этого типа не только сложно, но и затратно. Предотвращение образования туннелей и их дальнейшего развития требует химических, механических и вегетативных ресурсов. Химическая мелиорация предполагает внесение высоких концентраций гипса и/или извести при обработке полей для обеспечения электролитного баланса. Регулярный анализ почвы не только помогает своевременно выявить туннельную деградацию, но и определить такие важные показатели, как уровень pH, концентрацию электролитов и др., а также провести химическую мелиорацию корректно.

Поврежденные туннелями поля требуют химической мелиорации и внесения удобрений на участки со сниженной продуктивностью. В этом случае дифференцированная фертилизация является оптимальной превентивной мерой. Функция зонирования в Crop Monitoring учитывает неоднородность поля и по NDVI выделяет от 2 до 7 зон в зависимости от задачи. Это дает возможность обрабатывать каждую зону в соответствии с ее потребностями и тем самым оптимизировать ресурсы. Фермер распределяет внесение удобрений и полив по участкам с учетом их продуктивности. Такой подход помогает максимально увеличить урожайность культур на деградированных полях, а также снизить загрязнение почвы химикатами.

Задача каждого агронома – сохранение плодородия и предотвращение проявлений водной эрозии грунтов любого типа. Crop Monitoring не только позволяет удаленно выявить и контролировать вызванное водными потоками разрушение почвенного покрова. Продукт также помогает отслеживать состояние посевов в течение всего сезона, принимать надежные решения по обработке полей и получать максимум прибыли с каждого гектара.

Источник