Смыв плодородного слоя почвы

Эрозия почвы

Каждый фермер старается заботиться о плодородности своего земельного участка, ведь от этого зависит урожайность выращиваемых культур. Зачастую этого бывает недостаточно: верхний слой земли беднеет, а урожайность снижается. Причиной этому является разрушение плодородного слоя земли из-за перемещения ее частиц в результате воздействия воды и ветра.

Описание явления

Эрозия почвы (с лат. «erosio» — разъедание) – это разъедание почвенных слоев посредством воздействия сильных ветров, воды, антропогенных факторов. Микрочастицы земли по воздуху или вместе с водным потоком с одного места перемещаются в другое, где оседают.

Существует два основных вида явления.

Ветровая

Ветровая эрозия или дефляция – это природное явление, возникающее на любых типах почв, возникающее как за счет сильных, так и слабых, но постоянно дующих, ветров. Также она может происходить при пониженной влажности почвенного слоя и окружающей его воздушной среды. Другими словами – это перенос земли с одного участка с последующим ее отложением на другом посредством ветров. Основными территориями, подверженными данной разновидности явления, считаются засушливые степные регионы, где обширные территории не защищены от ветров вспомогательной растительностью: пашни, луга, сенокосные угодья.

Весной ветровая эрозия возникает вследствие воздействия сельскохозяйственных агрегатов на почву. Вспашка, рыхление, боронование – это самые главные причины возникновения пыли, которая переносится на несколько метров и оседает уже в другом месте.

Выдувая почвенный слой, эрозия уничтожает дороги, оросительные каналы, хозяйственные постройки, посевы сельскохозяйственных культур, засыпая их, приводит к снижению плодородности пашни.

Весной по краям полей можно наблюдать образование черных барханов. Это результат работы зимних ветров, когда с одного места, где нет снежного покрова, земля переносится и оседает на высоких сугробах около лесозащитных полос.

Водная

При водной эрозии происходит перемещение частиц почвы вместе с талыми водами. Данный вид явления наиболее характерен для земельных участков со склонами. Также может наблюдаться во время ирригационного орошения посевов. В результате действия воды на земельном участке появляются расщелины, овраги, промоины. Верхние слои могут сползать целыми пластами, а могут уходить со струйками воды. Почвы, регулярно подвергающиеся действию воды, через несколько лет становятся непригодными для возделывания.

По характеру проявления водная эрозия бывает:

• Капельная — когда происходит перемещение почвы за счет энергии падающих на землю капель дождя. Наиболее заметно проявляется на склонах, где перемещение может происходить на значительные расстояния.
• Поверхностная — когда происходит размыв только верхнего плодородного слоя потоками воды.
• Линейная — это более серьезная проблема, когда разрушение почвы уходит вглубь. Происходит вымывание подстилающих пород.

По характеру происхождения водная эрозия делится на:

• Естественная — возникает под воздействием природы и менее всего влияет на плодородие.
• Антропогенная — возникает в результате нерационального землепользования и несоблюдения агротехнических норм ведения сельского хозяйства.

Причины

Главными причинами разрушения земель являются естественные климатические факторы и хозяйственная деятельность человека.

На скорость развития явления влияют следующие факторы:

1. Климат. Водная эрозия характерна для регионов с длительными обильными ливневыми дождями либо ранним обильным снеготаянием. А вот ветровая, наоборот, характерна для засушливых районов с минимальным количеством осадков и сильными ветрами.
2. Рельеф. Скорость разрушения зависит от угла и протяженности склонов. Кроме того, на возвышенностях процесс протекает быстрее, чем в низинах и впадинах. Если территория ровная, то эрозия происходит быстрее там, где растительность развита в меньшей степени. Ветровой эрозии наиболее значительно подвержены степные районы.
3. Свойства и состав почвы. Менее всего подвержены разрушительным процессам черноземные земли. Они практически не вымываются и не выветриваются. Пески и суглинки меньшей плотности, напротив, сильно разрушаются под действием негативных факторов.
4. Наличие растительности. Высокие травы, дерн, корни больших деревьев, густые кустарники очень хорошо защищают слой земли от размывания и выдувания.
5. Вредители. Грызуны, а также землеройные насекомые оказывают пагубную роль на верхний плодородный слой. Делая свои норы и ямы, они разрушают грунт. Кроме того, многие вредители питаются корнями мелкой травы, грызут древесные корни, уничтожая растительность, которая препятствует эрозии. Норы являются удачным местом для прохождения воды. Протекая по поверхности, вода просачивается внутрь, продолжает свое движение по отверстиям, которые проделали вредители, соединяя их воедино.
6. Антропогенные факторы. Именно хозяйственная деятельность человека в значительной мере способствует разрушению плодородного слоя земли. Длительный выпас скота на одной и той же территории, нарушение севооборотов, разработка новых месторождений угля — все это нарушает экосистему и снижает плодородие земли.

Последствия

Значительное эродирование почвы негативно влияет на развитие целых экосистем: могут исчезать растения, а значит и популяции животных, птиц, насекомых, питающихся этими растениями.

Помимо разрушения сельскохозяйственных земель, эрозия наносит ущерб хозяйству в целом: размываются дорожные и коммунальные системы, выдуваются культурные насаждения, используемые для озеленения городов и сел.

Эрозия также несет опасность для водных ресурсов. Земельные потоки загрязняют глубинные грунтовые воды, а те объемы талых вод, которые необходимы для наполнения озер, под воздействием эрозии могут пойти в другое русло. При переносе твердых частиц водным потоком на дно рек, может происходить их обмельчание.

Эрозия может негативно отразиться и на здоровье человека, когда пыль во взвешенном состоянии опускается в его легкие. Также страдает авиация, ведь именно обильные пылевые бури приводят к быстрому износу двигателей самолетов.

Защита почв

Для борьбы с разрушением почв разрабатываются планы мероприятий, которые в той или иной мере помогают сохранить плодородие земель.

Защита от водной эрозии

Меры по защите земель от негативного воздействия воды включают следующие работы:

1. На территориях, где уклон составляет 1-2 градуса, обработку почв (вспашку, боронование, рыхление) проводят поперек склонов, по контуру рельефа.
2. На почвах с уклоном от 2 до 6 градусов разрушение замедляют с помощью специальных агротехнических приемов: поперечная безотвальная вспашка почвы гребнями, на глубину, ступенями. Дополнительно применяют ступенчатое бороздование, щелевание, кротование, вспашку с вырезными отвалами, плоскорезную обработку почвы.
3. Если уклоны составляют более 6 градусов, то лучшим методом защиты является создание почвозащитных буферных полос. Ширина полос из посевов многолетних трав должна составлять от 3 до 7 метров. Если градус уклона более 8, то ширина этих насаждений должна быть увеличена до 10 метров, а ширина полосы посадки сельскохозяйственных культур уменьшена до 25 метров.
4. Дополнительная распашка склонов препятствует развитию водной эрозии почв.
5. Гидромелиоративные методы – создание водоотводных каналов и стоковых траншей.
6. Предотвратить водное разрушение поможет посадка лесополос по периметру обрабатываемой территории.
7. Подбор растительности с более крепкой корневой системой, которая менее подвержена воздействию воды.
8. Зимой устанавливают системы для снегозадержания, а также производят прикатывание снега, чтобы весной уберечь земли от воздействия талых вод.
9. Создание плотин для водозадержания и искусственных водоемов. Создание специальных трасс позволит направить воду в нужное русло и уберечь земли от вымывания.

Защита от дефляции

Задача защиты почв от выдувания заключается в сокращении скорости ветра, движущегося непосредственно над поверхностью земли.

В связи с этим к защитным мерам от ветровой эрозии можно отнести:

1. Создание специальных защитных кулис из растений с высокими стеблями. Высота растений подбирается с учетом рельефа местности. Если сельхозугодья расположены в низинах, то высаживаются высокие растения, такие как кукуруза, подсолнечник, рапс, горчица. Такие кулисы зимой задерживают снег, а летом и осенью уберегают посевы от ветров.
2. Ведение почвозащитных севооборотов, при которых растительность высевается поперек господствующих ветров.
3. Использование плоскорезной обработки земель, при которой стерня остается на пашне.
4. Лесомелиоративные мероприятия, то есть посадка лесополос по границам посевов, а также приовражные насаждения вдоль рек и оврагов.

В результате разрушительного действия воды и ветра гибнут большие земельные массивы, на восстановление которых потребуются десятилетия. Для предотвращения глобальной катастрофы человеку в процессе своей хозяйственной деятельности необходимо применять все имеющиеся средства для защиты почвы от разрушения.

Источник

Вопрос 82. Водная эрозия и меры борьбы с ней. Агропроизводственная группировка и бонитировка почв.

Под эрозией понимают смыв (водная эрозия) или сдувание (ветровая эрозия) верхнего слоя почвы. Водная эрозия смывает постепенно верхний плодородный слой почвы, образует овраги, уменьшает площадь пашни, создает неудобную конфигурацию тюлей. Водная эрозия особенно опасна в местах с рассеченным рельефом. Смыв верхнего слоя почвы происходит главным образом потоками снеговых или ливневых вод. Даже при небольших склонах они захватывают частицы почвы и сносят их в понижения.

При водной эрозии разрушение почвы осуществляется ливневыми дождями, талыми водами, в процессе оросительной деятельности, под воздействием прочих временных факторов путем полного или частичного смыва плодородного слоя. Степень наносимого территории ущерба зависит от характера воздействия воды на поверхность земли, поэтому водная эрозия бывает:

— Капельная эрозия: повреждение почвы происходит капельками воды, удары которых вызывают разрушение структурных элементов грунта, а кинетическая энергия удара способствует разбрасыванию отделенных частиц почвы в стороны. На наклонных участках перемещение частичек гумуса происходит на большие расстояния, по сравнению с равнинной поверхностью, вызывая ускоренное развитие водной эрозии почв. Перемещение отдельных частичек осуществляется не только разбрасыванием их в разные стороны, но и последующим перемещением с каплями воды. Преобладание капельной эрозии над другими типами наблюдается в субтропиках и влажных тропиках.

— Плоскостная (поверхностная) эрозия: равномерное смывание плодородного слоя почвы дождями либо оросительными средствами, следствием которого является выход на поверхность материнской породы. Под воздействием поверхностной эрозии на отдельных участках поврежденной территории появляются намытые, смытые почвы и значительно реже делювиальные, слабо отсортированные отложения. Нередко поверхностная эрозия приобретает масштабы, свойственные линейной эрозии.

— Линейная эрозия: размыв грунта, сопровождающийся появлением небольших промоин, которые с течением времени преобразуются в овраги, рытвины и прочие углубления. Линейная эрозия распространяется на территорию меньшего размера, чем плоскостная и капельная, хотя более заметна. На сегодняшний день линейная эрозия подразделяется на боковую гидроэрозию и глубинную, которая проявляется в виде поврежденного дна водоема, начинаясь в устье и продолжаясь по течению до тех пор, пока водный поток обладает энергией. Наглядным примером боковой эрозии являются подмываемые постоянными водными потоками берега рек. В оврагах, озерах, реках и прочих водоемах сначала возникает глубинная эрозия, которая постепенно сменяется либо дополняется боковой. Наряду с плоскостной, линейная эрозия преобладает на склонах, откосах и прочих наклонных участках, поэтому присуща степным, лесостепным, горным зонам и районам с сильно расчлененным рельефом.

Наибольший ущерб грунту наносится при поверхностной и линейной эрозии, которые сопровождаются перемещением с потоком воды больших камней, обломков горных пород, способствуя тем самым ускорению эрозионных процессов почвы. Независимо от воздействующего на почву фактора, степень наносимого ущерба зависит от интенсивности протекания эрозионных процессов, в связи с чем эрозия бывает:

— Ускоренная эрозия. Эрозия, развивающаяся ускоренным темпом, за короткий промежуток времени способна значительно изменить привычный ландшафт огромной территории, поскольку почвообразование происходит медленнее, чем наносимый эрозией ущерб, что ведет к быстрой деградации грунта. Довольно часто ускоренная эрозия является следствием неправильной агротехнической обработки почвы, в результате чего наблюдается разрушение гумуса, материнской породы, способствующие образованию оврагов и промоин, проблема которых усугубляется периодическим воздействием природных факторов.

— Естественная эрозия. При нормальном течении эрозия не наносит существенного вреда форме земной поверхности, поскольку почвенный покров в условиях естественного формирования успевает восполняться соотносимо ущербу, причиняемому водной или ветровой эрозией, поэтому изменения рельефа незначительны.

Меры борьбы с эрозией:

— Засевание площадей многолетними травами.

— Распашка земель, склонных или подверженных эрозии, поперек склонов.

— Своевременное корректирование стока талых, дождевых вод путем кротования, полосного зачернения снега, прерывистого бороздования и других аналогичных приемов.

— Поддержание нормального уровня влажности почвы, не допуская высыхания, посредством боронования ранней весной, покрытия мульчирующим слоем.

— Перекрестный посев зерновых и поперечный посев других культур относительно склона.

— Своевременное внесение органических, минеральных удобрений, способствующих быстрому росту растений.

— Посадка кустистых растений и многолетних трав.

— Безотвальная обработка почвы с сохранением стерни и периодически вносимыми удобрениями.

— Полосная посадка деревьев и кустарников поперек склонов.

— Создание ветрозащитных лесных полос по верху склонов, дну оврагов, по краям полей севооборотов.

— Засаживание склонов многолетними растениями.

— Посадка кустарников и деревьев по берегам рек, прудов и других водоемов.

— Сооружение распылителей, водоотводов путем прокладывания труб.

— Установка эффективных систем снегозадержания, задача которых состоит в том, чтобы препятствовать вымыванию плодородного слоя талыми водами.

— Ступенчатая вспашка земли на полях, которые расположены под уклоном до 6º.

— Бороздирование и лункование земельных угодий.

— Создание системы искусственных водоемов с плотинами.

К основным способам осушения относятся:

— открытые каналы, отводящие поверхностные и грунтовые воды;

— горизонтальный и вертикальный дренаж, отводящий почвенно – грунтовые и частично поверхностные воды;

— вертикальные водопоглощающие колодцы, понижающие уровень грунтовых вод и отводящие воду в нижележащий песчаный слой;

-ловчие каналы или головной дренаж территории, подтопляемой потоком грунтовых вод с вышерасположенной территории;

-нагорные каналы, отводящие поверхностные воды, которые стекают с прилегающих склонов;

— обвалование земель в целях защиты их от затопления водами рек в период разлива.

Лесозащитные мероприятия: создание водорегулирующих лесополос в малолесных районах, создание водо-охранных лесных насаждений вокруг прудов и водоемов, сплошные противоэрозионные лесопосадки на сильно­эродированных крутосклонных и бросовых землях, непригодных для использования в сельском хозяйстве. Водорегулирующие лесополосы закладываются на эродированных склонах, используемых под сельскохозяйственные культуры, и предназначены для перевода поверхностного стока во внутрипочвенный, распыления концентрированных струй водного потока и уменьшения их скорости, осаждения мелкозема. Число лесополос и расстояние между ними зависят главным образом от крутизны и длины склона: с увеличением крутизны расстояние между лесополосами уменьшается. Располагаются водорегулирующие лесополосы вдоль горизонталей. Ширина полос должна быть не менее 12,5 м. Их формируют из высоко полнотных насаждений (с шириной междурядий не более 1,5—2,0 м). Сокращение или прекращение смыва почвы и улучшения водного режима водорегулирующими полосами повышают продуктивность сельскохозяйственных угодий в полтора-два раза.

Водо-охранные лесные насаждения вокруг прудов и водоемов создаются для защиты берегов от разрушения, водоемов — от заиления продуктами эрозии. Ширина водо-охранных лесных насажде­ний (полос) вокруг прудов и водоемов в зависимости от крутизны склона и механического состава почвы колеблется от 10 до 20 м.

На склонах, сложенных гравийно-хрящеватыми и песчаными породами, выращивают густые одноярусные сосновые насажде­ния с кустарниковым подлеском из азото-собирателей (амфора, акация желтая и др.).

Лесомелиоративные противо-овражные мероприятия.Лесомели­оративные противоовражные мероприятия проводятся для приос­тановления роста и закрепления действующих оврагов с целью перевода поверхностного стока во внутрипочвенный, увеличения противоэрозионной устойчивости почвы, распыления поверхностного стока и скрепления почвенного грунта. Лесомелиоративные почвозащитные насаждения способствуют повышению эффективности всех мероприятий единого противоэрозионного комплекса. При меняются два вида насаждений: приовражные, прибалочные и надвершинные лесонасаждения; облесение сетевого фонда и откосов оврагов, балок.

Гидротехнические сооружения.С помощью гидротехнических сооружений производится задержание, отвод и безопасный сброс той части атмосферных осадков, которую не удается задержать на прилегающих к оврагам полях агротехническими и лесомелиоративными приемами.

По назначению гидротехнические сооружения подразделяются на три группы: задерживающие стекающие в овраг стоковые воды на приовражной полосе; осуществляющие безопасный сброс поверхностных вод в овраги; укрепляющие дно и откосы оврага от дальнейшего размыва и разрушения.

Воды на приовражной полосе задерживают, устраивая систему водозадерживающих валов, которые перехватывают у самого оврага ту часть поверхностных вод, что не была задержана на водосборе. Водозадерживающие валы сооружают параллельно горизонталям поверхности на расстоянии не менее 15 м от вершины растущего оврага или эродируемого склона, чтобы предотвратить сброс всей воды при одиночном прорыве. Через 50—150 м под прямым углом к оси вала строят перемычки, а для сброса незадержанного стока — водосливы. Для сооружения водозадерживающих валов и перемычек более пригодны суглинистые грунты. Грунт для сооружения вала берется с участка, расположенного выше места зало­жения вала. Высоту вала в зависимости от крутизны склона и объе­ма стока доводят до 1,3—3,0 м. Построенные валы укрепляют посевами многолетних трав и люпина. На территории между вершиной и валом высаживают корнеотпрысковые лесные породы.

Чтобы сбрасываемые в овраг воды не размывали его дно, в русле оврага устанавливают систему поперечных стенок, разбивающих продольный профиль дна на ряд террас. Стенки, располагаемые вертикально уступами, должны иметь безопасный в отношении разрыва уклон. Поперечные стенки на дне оврага могут быть каменными, бетонными, деревянными, плетневыми. Деревянные и плетневые запруды применяются только в небольших оврагах, так как срок их действия не превышает двух-трех лет. Закрепленные овраги, превращенные в задерненную балку, используют в сельском хозяйстве. Богатое илистыми отложениями дно отводят под искусственные луга, а откосы — под древесные насаждения или под ягодники.

Поверхностный сток на крутых склонах возвышенностей регулируется путем создания террас: напашных — на склонах крутиз­ной 7—12°, нарезных — на склонах 12—35°. Напашные террасы де­лаются обычными плугами, нарезные (выемочно-насыпные) — бульдозерами и тракторами. Благодаря террасированию склонов поверхностный сток переводится во внутрипочвенный.

Агропроизводственная группировка почв — это объединение почв, близких по генетическим, агроэкологическим условиям и агрономическим свойствам, в группы, характеризующиеся одинаковой возможностью сельскохозяйственного использования и однотипным характером мероприятий по улучшению свойств.

Официальной инструкцией по почвенным обследованиям и составлению крупномасштабных почвенных карт землепользования (1973) предусмотрено составление общей агропроизводственной группировки для всех культур.

Почвы, объединяемые в одну агрогруппу, должны иметь следующие, приблизительно одинаковые, показатели:

— водно-воздушные и тепловые свойства и режимы, выявляемые на основе оценки гранулометрического состава, а также учета геоморфологических и гидрологических условий залегания почв;

—питательный режим и уровень плодородия (содержание элементов питания, уровень гумусированности, реакция среды);

— отношение почв к обработке (физико-механические свойства почв, сроки спелости, особенности углубления пахотного слоя);

— потребность в мелиорациях (степень заболоченности, уровень залегания грунтовых вод, степень засоления, реакция среды);

— содержание в почве вредных для растений веществ в токсичных концентрациях (тяжелые металлы, водорастворимые соли, радионуклиды);

— показатели степени эродированности;

— рельеф, в условиях которого залегают почвы;

— степень однородности почвенных контуров, их величина, конфигурация, структура почвенного покрова (агрономически однородные и агрономически неоднородные совместимые ЭПА).

Почвы в агропроизводственные группы необходимо объединять по следующим признакам и свойствам:

1. генетическая близость (принадлежность к одному и тому же типу, подтипу, роду, виду);

2. морфологическое строение почвенного профиля, его верхних горизонтов, мощность гумусового горизонта, содержание в нем гумуса;

3. гранулометрический состав;

4. почвообразующие и подстилающие породы;

5. глубина залегания и качество грунтовых вод;

6. основные физические свойства почв, их водно-воздушный и тепловой режимы;

7. химические и физико-химические свойства;

8. пригодность почв для выращивания определенных групп культур;

9. однотипность и близость показателей, лимитирующих плодородие почв и затрудняющих их использование (каменистость, эродированность, солонцеватость, засоленность);

10. степень однородности почвенных контуров, их размер и конфигурация.

Для почв, объединенных в одну агрогруппу, планируется одинаковое их использование. Указывается пригодность почв данной агрогруппы для тех или иных культур. Особое внимание уделяется свойствам почв, лимитирующим урожай культур. Для каждой агропроизводственной группы намечается комплекс мероприятий по преодолению факторов, ограничивающих урожайность сельскохозяйственных культур.

Существует два подхода к агропроизводственной группировке почв. При первом из них агропроизводственная группировка предусматривает объединение почв, имеющих близкие водно- физические, теплофизические и химические показатели при одинаковой потребности в почвенно-мелиоративных и почвоохранных, включая противоэрозионные, мероприятиях. Эта группировка проводится безотносительно к выращиваемым сельскохозяйственным культурам.

Принципиальной основой второго подхода к агропроизводственной группировке почв служит учет потребностей сельскохозяйственных культур в тех или иных почвенных условиях. Так, могут быть выделены группы почв, в разной степени пригодные для зерновых культур, картофеля, льна, хлопчатника, риса, сахарной свеклы, подсолнечника, люцерны.

Особая группировка почв производится по их пригодности под сады, виноградники, плантации чая и других специфических растений. Важно подчеркнуть зональный принцип агропроизводственной группировки почв с учетом зонального районирования сельскохозяйственных культур.

Бонитировка– это специализи­ро­ванная классификация почв по их продуктивности, построенная на обьектив­ных признаках самих почв, наиболее важных для роста сельскохозяй­ствен­ных культур и коррелирующих со средней многолетней урожайностью. Сле­довательно, бонитировка является уточненной агрономической группи­ров­кой почв, где учет качества по естественному плодородию выражается в баллах при сопоставлении и уточнении их по средней многолетней уро­жайности основных сельскохозяйственных культур, а на естественных кор­мовых угодьях – по выходу сена и зеленой массы. Бонитировка почв является логическим продолжением комплексных обследований земель и предшествует их экономической оценке.

Основная цель бонитировки состоит в определении относительного достоинства почв по их плодородию, т.е. установлении, во сколько раз одна почва лучше или хуже другой по своим естественным и устойчиво приобретенным свойствам. Объектом бонитировки является почва, выраженная строго определенными таксономическими единицами, установленными по материалам детального почвенного обследования. В связи с этим при бонитировке почв в качестве первичного предмета принимаются почвенные разновидности или агропроиз­водственные группы, равноценные по хозяйственному достоинству почв, за­легающих на одних и тех же элементах рельефа, сходных по условиям ув­лаж­нения и, вследствие этого, близких по агрофизическим, агрохимическим и другим естественным свойствам, влияющим на урожайность сельско­хо­зяйственных культур.

Критериями бонитировки почв являются их природные диагности­чес­кие признаки и признаки, приобретенные в процессе длительного окультури­вания, коррелирующие с урожайностью основных зерновых, технических и других культур, а при бонитировке кормовых угодий – коррелирующие с продуктивностью сенокосов и пастбищ. Критериями бони­тировки почв могут быть природные диагностические признаки, оказы­ваю­щие наибольшее влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. Чаще всего наибольшая корреляция с урожайностью наблюдается по гумусности, кислотности, механическому составу, ЕКО, плотности, мощности гумусовых горизонтов.

В ходе бонитировки почв решаются следующие задачи:

1. Оценивается, сравниваются, группируются почвы республики, области, района.

2. Выявляются самые благоприятные почвы для возделывания сельхоз-культур.

3. Дается производственная оценка почвенному покрову области, района, хозяйства…

4. Оценивается результат хозяйственной деятельности и выявляется неиспользованные резервы.

5. Внедряется новая система ведения сельского хозяйства.

6. Намечаются мероприятия по повышению урожайности на различных почвах.

Источник