Деградация почв D = f (C, S, N, V, L, M) D - Деградация почв C - Фактор агрессивности климата S - Почвенный фактор N - Фактор рельефа V - Фактор естественной растительности L - Фактор использования земель M - Фактор управления хозяйством
• Для оценки поверхностного смыва почвы Службой охраны почв США на территории страны были организованы наблюдения на 49 опытных станциях. Все наблюдения проводились на стандартных площадках, каждая из которых представляла собой участок склона крутизной 5 о и длиной 22, 1 м, содержащийся под паром. На эталонных участках были определены факторы эродируемости основных типов и подтипов почв.
Универсальное уравнение эрозии (USLE) Уишмейера-Смита A=R·K·L·S·C·P A – потери почвы в тоннах с гектара в год R – фактор осадков K – фактор эродируемости почв L – фактор длины склона S – фактор крутизны склона C - фактор севооборота P – фактор противоэрозионных мероприятий
R – фактор осадков Эрозионный индекс осадковпроизведение кинетической энергии дождевых осадков слоем более 12, 2 мм на их максимальную 30 -ти минутную интенсивность. Смыв почвы с обрабатываемых участков при ливне прямо пропорционален параметру EI этого ливня (т. е. его энергии, помноженной на интенсивность). Среднегодовое значение EI для данного места есть эрозионный индекс осадков в пределах данной территории.
Эрозионный индекс осадков 1 R=f(Σ P 2 ----- ) 12 P P – месячное количество осадков P – годовое количество осадков
R = R + 0, 02 P в см R - эрозионный индекс осадков теплой части года P – слой осадков за месяцы с отрицательной температурой
K – фактор эродируемости почв • Численно равен количеству смытой почвы с эталонного участка, приходящемуся на единицу эрозионного индекса. Рассчитывается по 3, иногда по 5 показателям.
Сокращенное уравнение эрозии A=R·K·L·S Af 12 – 2 ab 2 – фактор эродируемости М - частный коэффициент эродируемости почв различных классов гранулометрического состава ab - Фактор рельефа LS
K=М·Т ·Г Почвенный фактор М - частный коэффициент эродируемости почв различных классов гранулометрического состава Классы Содержа -ние в % глина М 3 18 1, 2 35 65 1, 8 18 1 2 песок 65 82 1, 8 35 - 0, 6
Т - частный коэффициент эродируемости почв различных генетических типов и подтипов (например, альфисоли Af, Ag, Ah, Ac, Ap) Класс I Слабая эродируемост ь 0, 5 Класс II Умеренная эродируемо сть Класс III Высокая эродируемость 1, 0 2, 0 • Г – коэффициент влияния скелетных фракций
Фактор рельефа LS Группа рельефа aa a ab b bc c Преоблад ающий уклон, % - 0 -8 0 -20 8 -30 30 LS 0, 15 0, 35 2, 0 3, 5 8, 0 11, 0
Опустынивание Процессы опустынивания в мире проявляются на площади 45 млн. кв. км. В аридных регионах около 80% сельскохозяйственных земель подверглось опустыниванию в средней или сильной степени. Сильным опустыниванием охвачено в Азии – 20% аридных территорий, в Испании – 30%, в северной Америке – 27%. Южной Америке -22%, в Африке – 18%, в Австралии – 8 %. Доля земель, опустыненных в умеренной степени, – в Африке – 11%, в Испании – 70%.
Долина монументов (США)
Пустыня Мохаве весной.
Пустыни в Калифорнии (весна)
Индекс аридности территории Отношение среднегодового количества осадков к потенциальной эвапотранспирации (по Пенманну). Биоклиматические зоны: 1. Экстрааридная зона. Индекс менее 0, 03 2. Аридная зона. Индекс 0, 03 - 0, 20 3. Семиаридная зона. Индекс 0, 20 – 0, 50 4. Субгумидная зона (недостаточного увлажнения). Индекс 0, 50 - 0, 75
Площадь аридных территорий по П. Мейгсу • В мире – 34%, 487896 тыс. кв. км • Австралия – 83, Африка – 59, Азия – 38, Сев. И Ц. Америка – 10, Юж. Америка – 8, Европа – 1. • Экстрааридные – 4, 4% • Аридные – 15 • Семиаридные - 14, 6% • Области настоящих пустынь – 19%.
Оценка процессов опустынивания проводится по следующим направлениям • • Деградация растительного покрова Эрозия Дефляция Засоление Снижение содержания в почвах органического вещества Коркоообразование Аккумуляция токсичных для растений и животных элементов и соединений
Мексиканское нагорье
Метод балансов Позволяет количественно оценивать движение, изменение, перенос и превращение вещества и энергии в природе, т. е. динамику природной среды. Позволяет рассматривать потоки вещества и энергии «на входе» в геосистемы и на «выходе» из них. Порядок физико-географических исследований, основанных на методе балансов: 1. Составление предварительного списка статей прихода и расхода 2. Выяснение ареалов и сроков действия факторов 3. Количественное измерение каждого фактора и проставление соответствующих величин в каждой статье баланса 4. Подсчет приходной и расходной части баланса и выяснение тенденции изменения системы
Инвентарные списки сходны с балансами Балансом называют сопоставляемые перечни всех видов вещества или энергии за период наблюдений: 1) вошедших разными способами в природный комплекс и 2) вышедших из него. Баланс имеет статьи прихода и расхода. Сальдо – разность между приходной и расходной частью баланса (другие названия – балансовая разность, излишек, недостаток). Пример – баланс имеет положительное сальдо. Положительное и отрицательное сальдо объединяются под названием значимое сальдо. В случае равенства приходной и расходной частей баланса сальдо нейтральное, или равно нулю.
Тепловой баланс ландшафта |R|+|A|+|F|+|L (e-r)| = 0 R – разность поглощенной радиации и эффективного излучения A – адвективный перенос тепла с ветром F – перенос тепла с водой L – скрытая теплота испарения или конденсации e-r – испарение минус осадки (могут быть направлены как во внутрь ландшафта, так и вне его) Сальдо баланса, или балансовая разность, равны 0
Принципиально нейтральный баланс Тепловой баланс, составленный по средним многолетним данным - принципиально нейтральный. Остаются без внимания малые изменения климата. Сальдо будет значимое, если R+A+F+L (e-r) = ∆T • баланс составляется за сезон • баланс составляется за какой-либо конкретный год, когда учитываются погодные изменения • Когда необходимо уловить вековые изменения климата • Сальдо баланса значимое ∆T – величина накопленной или потерянной теплоты. • ∆T означает вековой тренд (тенденцию) изменения тепла.
Баланс может быть • полным • или частным В полный баланс включаются все статьи расхода и прихода, наблюдающиеся в природе В частный баланс включаются все, за исключением одной статьи, или фактора. Поучаемая вычислением статья называется остаточным членом баланса.
Водный баланс почвы P = S +U +E + W P=s+u+e+f P – осадки U – поверхностный сток E – испарение W – запас почвенной влаги. Наиболее трудно определить грунтовый сток Запас почвенной влаги – замеряется в поле. P-S-E-W-х=0 Грунтовый сток определяется как разность положительных и отрицательных статей (запас влаги в почве может иметь и отрицательное значение).
Границы балансируемой системы Пространственные границы • Балансы, составляемые для ландшафта (типа ландшафта) рекомендуется ограничивать пределами, описываемыми качественно. Пример Тепловой баланс дубрав лесостепной зоны от вершин крон до подошвы корнеобитаемого слоя. Временные границы За какой период составляется баланс
«Шапка» баланса 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Какая физическая величина является предметом балансирования В каких единицах составляется баланс Пространственные границы балансируемой системы На какой период составляется баланс Полный баланс или частный Если баланс полный, то входит ли в него изменение запаса балансируемой величины Является ли баланс принципиально нейтральным Если баланс частный, то какой фактор вычисляется в качестве остаточного члена и т. д.
Транзитный баланс • Составляется в случае, когда оценивается не объем, а сечение потока – сколько вещества или энергии проходит через данное сечение и в какую сторону больше. • Применяется при измерении течений в проливах, проникновения тепла в почву, поглощение или выделение листом растения кислорода, миграции перелетных птиц и т. д.
• • • Водный баланс Тепловой баланс Баланс древесной части леса Баланс травянистой растительности Балансы отдельных элементов или химических веществ, вовлекаемых человеком в производство и вновь возвращенных в окружающую среду • Биогеохимические циклы химических элементов, включающие антропогенное звено
Баланс постоянной растительной массы Приход Расход Органическое 100% вещество (продукт роста) Потери на дыхание 50% Идет в отпад 30% Идет в пищу следующему трофическому уровню 20% 100%
Оформление расчетов Формы отражения балансов 1. Табличная 2. Графическая • Диаграммы стрелок – а) простые, указывающие направления перемещения вещества б) пропорциональные • Гистограммы – строятся в две стороны от оси абсцисс • Графики – диаграммы струй и потоков
Диаграммы стрелок
Гистограмма