• Почвы, богатые полуторными окислами и бедные кремнеземом, отличаются большей устойчивостью против эрозии, чем бедные полуторными окислами и обогащенные кремнеземом. • Противоэрозионная устойчивость зависит от характера использования почв. • Остуктуренность может уменьшаться при неправильной обработке почв и улучшаться в результате посева многолетних трав или внесения полимеров-структурообразователей (например, латексов).
• Величина стока и смыв зависят от содержания влаги в почве. • Ливни, выпадающие на почву, насыщенную влагой, имеют больший коэффициент стока, чем ливни, выпадающие на слабоувлажненную почву (Е. Н. Цыкин): - при влажности 14% впитался слой воды 47 мм, - при влажности 23% - 11 мм, - при влажности 30% - вода не впитывалась. * Повышение влажности почв вызывает увеличение стока.
Влияние солей на противоэрозионную стойкость • Наименьшим сопротивлением размыву обладают грунты, содержащие легкорастворимые соли, т. к. при их вымывании уменьшается связность грунта. • Грунты, содержащие гипс, обладают большей противоэрозионной стойкостью; • далее идут грунты с крупнокристаллическими рассеянными карбонатами; • наибольшей стойкостью обладают грунты, содержащие гидроксиды железа и сплошной макро- и микрокристаллический кальцит.
• Величина поверхностного стока и смыв в период снеготаяния зависят от состояния почвы в это время. • При водонасыщенном состоянии промерзшей почвы (поры и пустоты заполнены льдом) водопроницаемость низкая, коэффициент стока высокий. • Водопроницаемость промерзшей, но не насыщенной водой почвы, определяется её сложением: при рыхлом сложении – высокая, при плотном – низкая. • Когда талые воды стекают по непромерзшей почве, водопроницаемость зависит от гран. состава, оструктуренности, состояния плотности и влажности поверхностного слоя.
Противоэрозионная устойчивость почв определяется двумя группами факторов: Первая группа Факторы, присущие данному типу, подтипу, роду и виду почв: - содержание гумуса, - состав гумуса, - содержание карбонатов, полуторных оксидов, силикатов, - гран. состав, - состав катионов ППК. Вторая группа Факторы, изменяемые в зависимости от сезонного состояния и хозяйственного использования почв: - остуктуренность, - плотность и пористость, - влажность, - глубина промерзания и оттаивания, - содержание корневых систем, - содержание органических удобрений.
Почвозащитная роль растительности 1. Капли дождя вначале падают на листовую поверхность, затем частично стекают, а частично испаряются → уменьшается объем стока, снижается опасность эрозии. 2. Стекающая с листьев и стеблей вода не вызывает сильного разрушения почвы → растительность предохраняет почву от первой стадии разрушения – раздробления агрегатов и закупоривания брызгами разжиженной почвы и способствует уменьшению стока. 3. Замедляет скорость склонового стока, распыляет сток на множество струй, увеличивая площадь соприкосновения стекающей воды с почвой. 4. Растительность задерживает смытую с верхних частей склона почву.
5. Растительность препятствует сдуванию снега → спасает почву от глубокого промерзания. 6. Снижает интенсивность снеготаяния → уменьшается сток. 7. Создаются условия для развития микрофлоры и мезофауны, в т. ч. условия для размножения червей → улучшается структура, увеличивается порозность. Активизация биологической жизни почвы уменьшает опасность эрозии.
8. Корневые системы скрепляют почву, повышают сопротивляемость смыву и размыву. При отмирании и разложении корней повышается пористость → повышается водопроницаемость, уменьшается объем стока и эрозия. 9. Корневая система оструктуривает почву и обогащает её орг. веществом → повышается плодородие почвы и противоэрозионная устойчивость.
Лесная растительность • Противоэрозионное значение леса связано с защитной ролью кроны и лесной подстилки, обладающей высокой водопроницаемостью и влагоемкостью, что обеспечивает быстрое поглощение осадков. • Лесная подстилка способна поглощать в 2 -6 раз больше воды, чем её вес в воздушно-сухом состоянии. Влагоемкость подстилки, по данным Ф. А. Гаджиева, достигает 350 -400% от ее веса. Водовместимость подстилки при мощности 6 -9 см равняется примерно 60 мм (по Скородумову). • Шероховатая поверхность подстилки замедляет скорость стока и кольматирует почву. При удалении подстилки сток возрастает в 5 -10 раз.
Эффективность лесной растительности зависит от: А) состава пород деревьев, Б) полноты насаждений, В) возраста леса, Г) наличия подлеска, Д) наличия и состояния травяного покрова и подстилки.
Многолетние травы • Особенно надежно защищают почву от эрозии бобовозлаковые смеси, создающие густой наземный покров и разветвленную корневую систему. • Противоэрозионная эффективность зависит от: видового состава, густоты травостоя, характера корневой системы, мощности дернины. • Данные Полтавской станции: Проективное покрытие, % Урожайность, ц/га Смыв, м 3/га 80 -90 21, 5 0 60 -70 13, 1 7, 3 40 -50 7, 6 31, 2
Однолетние культуры • По степени защитного воздействия на почву культуры делят на 3 группы: 1. Наиболее хорошо защищают почву (многолетние травы). 2. Слабее защищают почву (однолетние культуры сплошного сева). 3. Плохо защищают почву (пропашные культуры).
• Почвозащитная роль культур неодинакова в разные фазы развития. • В районах, где эрозия вызывается стоком талых вод, более эффективны многолетние травы, менее – озимые посевы. • В районах, где сток вызывается июньскими и июльскими дождями, многолетние травы и озимые колосовые культуры имеют одинаковую эффективность. • В районах где сток связан с августовскими и сентябрьскими дождями, эффективными оказываются посевы кукурузы, подсолнечника и других пропашных культур.
Сады, виноградники, многолетние насаждения • 1) 2) 3) 4) 5) Почвозащитная эффективность зависит от: состава насаждений, ширины междурядий, плотности посадки деревьев и кустарников в ряду, расположения рядов по отношению к направлению возможного стока осадков, характера содержания междурядий. * Как и для однолетних культур, почвозащитная роль этих угодий определяется, главным образом, проективным покрытием в период выпадения ливней. Чем выше покрытие, тем выше защитная функция насаждений.
Классификация природных процессов, вызывающих деградацию почв (по М. Н. Заславскому) 1. Процессы, проявление которых не может быть предотвращено Человеком: - тектонические движения земной коры, - вулканизм, - землетрясения, - ураганы; 2. Процессы, интенсивность которых в той или иной степени определяется антропогенным фактором (снежные лавины, оползни, осыпи, сели, эрозия, дефляция и др. );
3. Процессы, вызванные антропогенным фактором: - депрессионные воронки при откачке подземных вод, - вторичное засоление, - переосушивание торфяников, - антропогенный термокарст. 4. Антропогенные процессы: - деградация почв при добыче полезных ископаемых, - при лесозаготовках, - при проведении геологоразведочных работ.
Формы проявления водной и ветровой эрозии почв 1. Разрушительная работа воды. 2. Смыв почвы. 3. Размыв почвы. 4. Развитие оврагов. 5. Ирригационная эрозия. 6. Формы проявления дефляции.
Разрушительная работа воды • Разрушительная работа воды определяется её живой силой, которая по законам механики выражается формулой: Р = m∙V 2: 2, где Р – живая сила (кинетическая энергия), m – масса воды, V – скорость стекания воды. Если скорость стекания равна V=√ 2 g∙h, где g- ускорение силы тяжести, h – высота склона, то энергия потока (I) будет выражаться формулой: I=m∙g∙h * Энергия потока пропорциональна массе и высоте падения склона: чем сток воды больше и чем скорость его течения больше, тем больше его энергия.
• - Поверхностный поток часть энергии расходует на: разрушение почвы, перенос разрушенного материала, преодоление трения. Перенос частиц осуществляется во взвешенном состоянии и перекатыванием (волочением) по дну. В турбулентном потоке скорость его меняется по величине и направлению. Если направление имеет равнодействующую, направленную вверх и достаточную по величине, то почвенные частицы могут перемещаться во взвешенном состоянии.
• Перенос частиц перекатыванием зависит от следующих факторов: - Скорости потока - Уклона местности - Величины и формы частиц - Характера поверхности, по которой движется частица. • - Для передвижения частиц необходима скорость: для ила и глины - 0, 075 м/с, для мелкого песка – 0, 16 м/с, для гальки - 0, 3 -1, 6 м/с.
• Соотношение между весом перемещаемой частицы и скоростью течения определяется законом Эри: вес отдельной частицы, передвигаемой в водном потоке, прямо пропорционален шестой степени скорости течения: Р=А∙V 6 • Если скорость потока увеличится вдвое, то вес передвигаемой по дну потока частицы увеличится в 64 раза.
Смыв почвы • Смыв почвы, или поверхностная эрозия, выражается в постепенном, более или менее равномерном удалении с поверхности склона почвенных частиц при стоке талых или дождевых вод. • В опасных размерах этот вид эрозии проявляется на склонах без сплошного растительного покрова. • Смыв почвы внешне обнаруживается при изменении темной окраски поверхности склона на более светлую. • Смыв происходит медленно, но приносит большой вред, т. к. смываются верхние, наиболее плодородные, слои почвы.
Смыв почвы при снеготаянии Почва к моменту снеготаяния обычно замерзшая, оттаивание идет медленно, снеговая вода быстро насыщает оттаявший слой почвы. На поверхности возникает сток, увлекающий за собой частицы из насыщенного водой слоя. При большой крутизне склона насыщенная водой почва может сама сползать по твердому мерзлому слою почвы.
Смыв почвы при ливнях Капли дождя падают на поверхность почвы, разрушают агрегаты на мелкие частицы и разбрызгивают их в стороны, а стекающая по поверхности вода подхватывает их и уносит вниз по склону. Удары капель вызывают добавочную турбулентность, взмучивание частиц увеличивает сток. Просачивание воды в почву идет медленнее, чем её поступление на поверхность, в результате создается поток, отрывающий частицы с поверхности и увлекающий их.
• Поверхностная эрозия делится на плоскостную и струйчатую. • Плоскостная эрозия может иметь место в том случае, когда очень медленно стекающая по идеально выровненному склону вода транспортирует взмученные частицы, отделенные от поверхности ударами дождевых капель. • Вода со склонов почти всегда стекает на сплошным слоем, а струями, которые вырабатывая русло, смывают поверхностный слой почвы. В результате появляются струйчатые размывы (глубиной от нескольких мм до 30 см, шириной от нескольких мм до десятков см).
• При обработке почвы струйчатые размывы частично или полностью засыпаются. В результате многократного образования струйчатых размывов и их систематического заравнивания постепенно уменьшается мощность почвы. Так образуются смытые почвы с укороченным профилем. • Плоскостная эрозия при значительном стоке и под влиянием неровностей поверхности переходит в струйчатую эрозию, которая выражается в ручейковых размывах вдоль склона. • Струйчатые размывы могут быть зарождения линейной эрозии. начальной стадией
Струйчатые размывы
Размыв почвы • Размыв - это разрушение почвы в вертикальном направлении на узком участке при концентрации стока в суженном русле. В результате размыва возникают водороины, промоины и овраги. • Водороины – размывы в почве глубиной 0, 2 -0, 6 м, которые заглаживаются при пахоте. водороина
• Промоины – размывы глубиной 0, 6 -3 м, шириной 0, 58 м, не проходимы для обычной с/х-ной техники. Захватывают материнскую породу. Для их засыпания необходимо привозить почву со стороны.
овраг • Овраг – размыв, выработавший свой собственный продольный профиль, не совпадающий с профилем склона. Размеры могут достигать 30 м в глубину и 50 м в ширину. По длине: Короткие овраги – до 0, 5 км Средние – 0, 5 -2 км Длинные – 2 -5 км.
отвершки - 3 1 - вершина 2 - бровка 1 -го порядка 4 - отвершки 2 го порядка откос бровка дно русло 5 - конус выноса в устье оврага
• Вершина оврага – самая верхняя часть оврага, через которую поступает наибольшая часть стока. Интенсивно растет в длину, глубину и ширину. • Отвершки – боковые вершины, через которые поступает меньше воды. Могут быть 1 -го, 2 -го и т. д. порядка. • Дно – нижняя часть оврага, ограниченная откосами. По дну течет вода, оно имеет уклон. В старых оврагах по дну залегает русло – место, по которому течет вода. В молодых оврагах дно и русло совпадает.
• Устье оврага – конечная часть, лежащая ниже всех остальных частей. У старых оврагов оно сливается с долиной реки или балки. Дно в устье имеет малый уклон и наибольшую ширину. Скорость потока здесь снижается, вследствие чего происходит отложение песка и ила. • Отложения имеют вид веера или конуса и поэтому называются конусом выноса. • Откосы – боковые стенки оврага, которые внизу ограничены дном, а сверху – прилегающими склонами. • Бровка – образуется от пересечения поверхности земли с боковыми стенками оврага.
Стадии развития оврагов 1. Стадия промоины. Глубина 0, 3 -1, 5 м, ширина 0, 5 -5 м. Дно повторяет профиль склона. Промоины группируют по глубине: - Мелкие – до 0, 7 м (засыпаются плугом), - Глубокие – более 0, 7 м В поперечном сечении овраг имеет треугольную форму. Эта стадия проходит быстро. 2. Стадия врезания висячего оврага вершиной. Под действием стекающей воды вершина оврага быстро обваливается, дно разрушается и углубляется, боковые откосы разрушаются, принимают вертикальную, неустойчивую форму. Русло оврага в устье отделено перепадом от местного базиса эрозии, оно «висит» над ним.
• Стадия врезания висячего оврага вершиной • 3. Стадия выработки «профиля равновесия» . Русло оврага достигло уровня местного базиса эрозии – меженного горизонта воды в реке или дна балки. Русло приобретает продольный профиль в виде вогнутой кривой с равномерно уменьшающимся уклоном в направлении от вершины к устью. Размыв дня приостанавливается. Кривую дна называют «кривой эрозии» . Выработка профиля равновесия сопровождается некоторым углублением дня и интенсивным осыпанием боковых склонов, что ведет к расширению оврага.
• 4. Стадия затухания. Овраг приостанавливает свой рост в длину, глубину и ширину. • Линия русла , соединяющая базис эрозии с вершиной оврага (кривая эрозии), имеет вогнутый вид и достигает предельных значений. • Продольный профиль оврага становится постоянным. • Склоны оврага принимают угол естественного откоса и приобретают устойчивость. Они начинают постепенно покрываться растительностью, которая появляется и на дне оврага. • Овраг постепенно превращается в балку.
Показатели степени пораженности территории оврагами : 1. Процент площади, непосредственно занимаемой оврагами; 2. Суммарная протяженность оврагов, измеряемая протяженностью овражной сети на 1 км 2; 3. Плотность оврагов, измеряемая количеством оврагов, приходящихся на 1 км 2; 4. Расчлененность склонов оврагами, определяемая средним расстоянием между двумя оврагами: - слабая степень расчлененности характеризуется расстоянием более 1000 м; - средняя степень – 500 -1000 м; - сильная степень – 250 -500 м; - очень сильная – менее 250 м. 5. Объем оврагов (в м 3/км 2).
• Показатели годовой интенсивности линейной эрозии: 1. Объем почвы, вынесенной за год из промоин и оврагов, т. е. годовое изменение объема всех промоин и оврагов на данной территории. 2. Прирост площади, занимаемой промоинами и оврагами; 3. Увеличение общей протяженности промоин и оврагов.
Ирригационная эрозия • Наблюдается на орошаемых землях при поливе культур по бороздам, напуском по полосам и при дождевании. • Возникает при поливе большими нормами воды, при нарезке борозд со значительным продольным уклоном. • При поливе по бороздам частицы почвы смываются со дна и стенок борозды.
Полив напуском по полосам вызывает более равномерный смыв почвы почти со всего поля. • Эрозионные процессы начинаются при значительных расходах подаваемой воды, когда скорость её движения по поверхности превышает скорость поглощения воды почвой, в результате чего накапливается слой воды, разрушающий структуру почвы.
• Снесенный водой с верхних частей склона мелкозем откладывается в конце борозды или за её пределами, а при поливе напуском по полосам – в микропонижениях. • После поливов на орошаемом поле образуются участки с неоднородными почвенными условиями. • В понижениях накапливается мелкозем пятнами различной величины и мощности. Почва здесь сильно уплотняется на ее поверхности образуется корка. • Частые и низкого качества поливы распыляют верхний слой почвы, разрушают структуру, что ухудшает физикохимические, водные и воздушные свойства почвы. • На неоднородных участках наблюдается неравномерное развитие и рост растений, вследствие чего на поле наблюдается пестрота в урожае.
Формы проявления дефляции • Разрушение и перенос почвы начинается с некоторой критической величины скорости ветра. Отдельные частицы перекатываются, сталкиваются с другими частицами, приводя их в движение. Процесс приобретает характер цепной реакции. • Чем больше расстояние от поверхности земли, тем больше скорость ветра. Поэтому, если частица под действием полученного импульса выскочила из пограничного слоя, расположенного у самой поверхности почвы, то она подхватывается ветром большей скорости и переносится на некоторое расстояние. • Тяжелые частицы, подскочив, вновь падают на землю, а более легкие увлекаются турбулентными вихрями и переходят во взвешенное (аэрозольное) состояние.
• Наличие в воздушном потоке выпадающих на землю частиц приводит в результате «бомбардировки» поверхности почвы не только к усилению эрозии, но и к её возникновению даже в том случае, когда скорость ветра еще недостаточно велика. • Силы, вовлекающие частицы в движение, обусловлены наличием мелких турбулентных вихрей, в центре которых существует некоторое разряжение воздуха, создающее силу, стремящуюся оторвать частицу от поверхности почвы. • Крупные частицы под действием этой силы как бы становятся легче и начинают перекатываться, а более мелкие могут быть сразу подняты в воздух.
• Перекатыванием по поверхности земли передвигается от 5 до 25% общего количества движущихся частиц (для песка 16%, для суглинка 7%), скачками передвигается 55 -70% (песок 68%, суглинок 55%), во взвешенном состоянии – 15 -40% (песок 17%, суглинок 38%). • Во время переноса частицы при ударе могут разрушаться. Крупные неподвижные комки тоже разрушаются, но постепенно, они как бы «обтачиваются» , «разъедаются» несущимися в воздухе частицами, а затем переходят в подвижное состояние.
• В зависимости от интенсивности и формы проявления ветровой эрозии дефляция подразделяется на 3 вида: 1) повседневная или местная дефляция; 2) пыльные (черные) бури; 3) выдувание почвы зимой со снегом. Повседневная дефляция проявляется в виде пыльных столбов, образующихся на пашне и разбитых (несвязных) песках в результате подъема ветром почвенных частиц и поземки. Ветер передвигает частицы почвы вдоль поверхности земли в слое не более 1 м, частицы не переносятся на большие расстояния. Скорость ветра не более 12 -15 м/с.
• Пыльные бури. Скорость ветра более 12 -15 м/с. Вместе с почвой ветер может уносить с полей семена и всходы культур. • Выдувание почвы из одни мест ведет к образованию отложений в других местах. Вид отложений: ветровая рябь, холмики-косы, валы-гряды. • Зимнее выдувание почвы ( «черные зимы» ) – явление сдувания с полей сильным ветром снега и верхних слоев почвы, иногда выдуваются озимые посевы. Это происходит при отрицательных температурах воздуха, когда снег и верхние слои почвы рыхлые и легко переносятся ветром. При этом образуются сугробы из чередующихся слоев снега и почвы.
• Свойства, определяющие противодефляционную устойчивость почв: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Характер растительного покрова. Гранулометрический состав. Минералогический состав. Содержание гумуса и карбонатов. Агрегатный состав почвы. Емкость и состав ППК Содержание водорастворимых солей. Плотность сложения почвы. Влажность почвы.
Легче подвергаются дефляции почвы: - легкого гран. состава, - сильно распыленные почвы среднего и тяжелосуглинистого состава, - почвы с малым содержанием гумуса и большим количеством карбонатов, - переосушенные почвы.
