Виды, причины, последствия и борьба с эрозией почвы

Виды эрозии почвы

Поверхностный слой грунта разрушается под действием воды или ветра, соответственно, принято различать водную и ветровую эрозию почвы. Рассмотрим подробнее каждый из этих процессов.

Водная эрозия возникает преимущественно на склонах, с которых верхний плодородный слой грунта смывается талыми водами или водой из оросительных каналов. В результате начинают образовываться промоины, овраги, и очень скоро местность начинает терять свои плодородные качества. Водную эрозию принято классифицировать еще по нескольким основаниям:

• По распространению водного потока выделяют поверхностную и линейную. В первом случае поток воды смывает только верхний гумусированный слой, во втором – сильный поток воды приводит не только к вымыванию верхнего слоя грунта, но и разрушению подстилающих пород, в этом случае восстановить грунт намного труднее.
• По степени различают естественную и антропогенную эрозию. Первая происходит под воздействием только природных сил, и она, как правило, не оказывает значительного влияния на плодородность грунта. Вторая возникает из-за нерационального ведения сельского хозяйства, и она способна в короткие сроки вывезти участок из оборота из-за разрушения плодородного слоя.

Ветровая эрозия возникает преимущественно в степных районах с большими открытыми пространствами, она представляет собой выветривание частиц плодородного грунта на участках, не защищенных растительностью. Ветровая эрозия способна захватывать большие пространства, она особенно опасна для иссушенных земельных массивов, чаще всего территории страдают именно из-за слишком активной хозяйственной деятельности человека.

Она преследует две цели – предотвращение размывания и выветривания плодородного почвенного слоя и повышение урожайности, эти цели неотделимы друг от друга. Сегодня уже разработан и успешно применяется широкий комплекс мер, позволяющий оберегать сельскохозяйственные угодья от истощения.

Методика защиты почвы от водной эрозии

Защита почвы от водной эрозии – это целый комплекс агромелиоративных и гидромелиоративных мероприятий, которые должны проводиться по заранее согласованному плану.

Комплекс работ по защите почв включает в себя следующие основные направления:

• Организационно-хозяйственные работы. В них входит периодическое обследование полей с составлением планов и карт, комплексная оценка процессов эрозии, разработка плана мероприятий и контроль их выполнения. Предварительное планирование – один из важных факторов успеха в борьбе с эрозией.
• Агромелиоративные мероприятия – это система севооборота с учетом защиты почвы. Она предполагает посадку многолетних культур, размещение культурных растений полосами на склонах, разработку и установку системы снегозадержания для предотвращения вымывания грунта талыми водами. Кроме того, в числе мероприятий внесение минеральных и органических удобрений. Основная задача на этом этапе – вести к минимуму вымывание грунта талыми водами и предотвратить обеднение почв.
• Лесо- и гидромелиоративная защита грунта. Она предполагает высадку лесных полос на склонах, обустройство каналов для отведения талых вод, террасирование склонов, создание плотин и искусственных водоемов. Эти меры позволяют направить водоотведение по строго ограниченным трассам и защитить основной земельный массив.

Работы по защите грунта от водной эрозии зависят также от уровня уклона. На участках с небольшим уклоном, не превышающим 2 градусов, поверхностный сток достаточно легко свести к минимуму, для этого достаточно проводить посев поперечными полосами или высаживать растения по контуру.

При более сильном уклоне на поле создаются защитные полосы из многолетних трав. На 40 метров посадки культурных растении ширина защитной травянистой полосы должна составлять не менее 7 м. Ширина защитной буферной полосы зависит от крутизны склона: чем она выше, тем более широкими должны быть полосы. На крутых склонах недопустима высадка пропашных культур.

Комплекс мер по борьбе с водяной эрозией позволяет получить хороший результат и обеспечить сохранность почвы на долгие годы. Периодически должен проводиться контроль состояния грунта с коррекцией применяемых защитных мер.

Примечания

1. Тимофеев Д. А. Терминология флювиальной геоморфологии / Геоморфологическая комиссия АН СССР, Институт географии РАН ; отв. ред. С. С. Коржуев. — М. : Наука, 1981. — С. 30. — 270 с. — (Материалы по геоморфологической терминологии). — 950 экз.
2. Щукин, И. С. Четырёхъязычный энциклопедический словарь по физической географии. — Москва, 1980.
3. Короновский Н. В., Якушова А. Ф. Основы геологии. — М.: Высшая школа, 1991. — ISBN 5-06-001730-3.
4. ГОСТ 27593-88 (2005). ПОЧВЫ. Термины и определения. УДК 001.4:502.3:631.6.02:004.354
5. Мирцхулава Ц. Е. Размыв русел и методика оценки их устойчивости. — М.: Изд-во «Колос» 1967
6. Кузнецов М. С., Глазунов Г. П. — Эрозия и охрана почв: Учебник. — М.:Из-во МГУ, 1996
7. Soil erosion and conservation / R.P.C. Morgan. — 3rd ed, National Soil Resources Institute,Cranfield University, 2005
8. ОДМ 218.3.031-2013 «Методические рекомендации по охране окружающей среды при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог»
9. Саушкин Ю. Г. Введение в экономическую географию. — М., МГУ, 1970. — с. 299

Механизм эрозии

Уступ, сформированный боковой эрозией и склоновыми процессами

Химическое воздействие поверхностных вод, к которым относятся и воды рек, минимально. Основной причиной эрозии является механическое воздействие на горные породы воды и переносимых ею обломков — ранее разрушенных пород. При наличии в воде обломков эрозия резко усиливается. Чем больше скорость течения, тем более крупные обломки переносятся и тем интенсивнее идут эрозионные процессы.

Оценить устойчивость почвы или грунта к действию водного потока можно по критическим скоростям:

• неразмывающая скорость — максимальная скорость потока, при которой не происходит отрыва и перемещения частиц;
• размывающая скорость — минимальная скорость потока, при которой начинается непрекращающийся отрыв частиц.

Размываемая дорога и склон, Липецкая область

Для почв и полидисперсных грунтов понятие неразмывающей скорости не имеет физического смысла, поскольку даже при самых низких скоростях происходит вынос наиболее мелких частиц. При турбулентном потоке отрыв частиц происходит при максимальных пульсационных скоростях, поэтому увеличение амплитуды колебания скорости потока вызывает уменьшение критических скоростей для данного грунта.

Защита грунта от ветровой эрозии

Чтобы предотвратить выветривание почвы и сохранить плодородный слой земли, нужно проводить определенные защитные работы. Для этого, прежде всего, проводят севооборот, то есть ежегодно меняют высадку типа культур: один год выращивают злаковые растения, потом многолетние травы. Также против сильных ветров высаживают полосы деревьев, которые создают природный барьер воздушным массам и защищают сельскохозяйственные культуры. Кроме того, поблизости можно выращивать высокостебельные растения для защиты: кукурузу, подсолнечник. Требуется увеличить увлажнение грунта, чтобы накапливалась влага и защищала корни растений, укрепляя их в земле.

Против всех видов эрозии почвы помогут следующие действия:

• возведение специальных террас против эрозий;
• методика сидерации;
• высадка кустарников полосами;
• организация запруд;
• регулирование режима стока талой воды.

Все вышеуказанные методики имеют разный уровень сложности, но их нужно использовать в комплексе, чтобы защитить землю от эрозий.

Методика защиты почвы от водной эрозии

Такое явление, как эрозия, является опасным для почвы, поэтому требуется проводить комплексные действия, обеспечивающие защиту земли. Для этого нужно регулярно контролировать процесс эрозии, составлять специальные карты и правильно планировать хозяйственные работы. Агромелиоративные работы необходимо проводить с учетом защиты грунта. Культуры нужно высаживать полосами и подбирать сочетание таких растений, которые будут защищать почву от вымывания. Отличным методом защиты земли будет высаживание деревьев, создавая несколько лесных полос, возле полей. С одной стороны древесные насаждения будут защищать сельскохозяйственные культуры от атмосферных осадков и ветра, а с другой укрепят грунт и предотвратят эрозию. Если на полях есть уклон, то высаживают защитные полосы многолетних трав.

Виды эрозии почв

В зависимости от степени разрушения можно выделить два вида эрозии почвы: нормальная эрозия, то есть естественная, и ускоренная, то есть антропогенная. Первый вид эрозии происходит медленно и никак не влияет на плодородие почвы. Ускоренная эрозия тесно связана с хозяйственной работой человека, то есть неправильно обработана почва, нарушен растительный покров во время выпаса скота, вырубка лесов и так далее. При быстром развитии эрозии плодородность почвы снижается, повреждаются посевы, из-за оврагов сельскохозяйственные угодья становятся неудобными землями, это сильно затрудняет обрабатывать поля, заливаются реки и водоемы. Из-за эрозии почвы разрушаются дороги, линии электропередач, связь и многое другое. Она наносит огромнейший ущерб сельскому хозяйству.

Что влияет на процесс эрозии?

Любая эрозия может произойти благодаря таким факторам:

• изменения климатических условий;
• особенности рельефа местности;
• природные катаклизмы;
• антропогенная деятельность.

Водная эрозия

Чаще всего водная эрозия происходит на горных склонах, в результате стекания дождевой и талой воды. По интенсивности почва может смываться сплошным слоем или же отдельными струйками. В результате водной эрозии сносится верхний плодородный слой земли, в котором содержатся богатые элементы, питающие растения. Линейная эрозия – это более прогрессивное разрушение земли, когда небольшие промоины превращаются в крупные ямы и овраги. Когда эрозия достигает подобных масштабов, земля становится непригодной для сельского хозяйства или каких-либо иных видов деятельности.

Ветровая эрозия

Воздушные массы способны раздувать мелкие частицы земли и переносить их на огромные расстояния. При значительных ветровых порывах грунт может развеяться в значительных количествах, что приводит к ослаблению растений, а затем к их гибели. Если ветряная буря пронеслась над полем, на котором только начинают всходить посевы, они могут покрыться слоем пыли и быть уничтоженными. Также ветровая эрозия ухудшает плодородие земли, поскольку разрушается верхний слой.

Эрозия техногенного происхождения

Решающим фактором стабилизации грунтов и защиты почв от всех видов эрозии является растительный покров. Деревья и кустарники, травостой с развитой корневой системой эффективно снижают скорость приповерхностных воздушных потоков при ветре, обеспечивают поглощение энергии падающих капель при дожде и диссипацию (рассеивание) водных потоков на поверхности.

Поэтому при воздействиях техногенного характера, связанных с обнажением почв, например грунтовых работах при строительстве, разработке карьеров, устройстве шламохранилищ и т. д., возникает опасность резкого роста объёма почвопотерь с эрозией. Например, при устройстве пахотного поля на тяжелосуглинистой (более 40 % физической глины) опесчаненной почве при крутизне склона 10° скорость эрозии возрастает в 50-250 раз по сравнению с травяным покровом, а по сравнению с участком, заросшим лесом, — в 7000-35000 раз. При отсутствии противоэрозионных мероприятий почвопотери могут составлять 1-10 см в год. Формы водной эрозии (капельная, поверхностная и линейная) различаются по влиянию почвопотери. На тестовом склоне (песчаная почва, уклон 11°) почвопотери распределились в пропорции 1:20:950. При увеличении процента илистых частиц склонность к эрозии возрастает.

Эрозия почв является значимым фактором риска при реализации инфраструктурных, строительных и сельскохозяйственных проектов, поэтому после проведения грунтовых работ рекомендуется немедленно применять травосеяние («залужение») для восстановления повреждённой поверхности и укрепления склонов. Для обеспечения достаточной защиты почвогрунта в период между травосеянием и получением устойчивого растительного покрова вместе с посевом часто наносится защитное покрытие: вручную — биоматы, механически — гидромульчирование/гидропосев.

Виды эрозии

Промоины на пшеничном поле, США

Эрозия происходит под воздействием вре́менных и постоянных потоков воды (, талые воды и т. д.).

Дождево-капельная

Разрушение почвы ударами капель дождя. Структурные элементы (комочки) почвы разрушаются под действием кинетической энергии капель дождя (энергии, связанной с увеличением скорости капель по мере их приближения к земле) и разбрасываются в стороны. На склонах перемещение вниз происходит на большее расстояние. Падая, частички почвы попадают на плёнку воды, что способствует их дальнейшему перемещению. Этот вид водной эрозии приобретает особое значение во влажных тропиках и субтропиках.

Плоскостная

Под плоскостной (поверхностной) эрозией понимают равномерный смыв материала со склонов, приводящий к их выполаживанию. С некоторой долей абстракции представляют, что этот процесс осуществляется сплошным движущимся слоем воды, однако в действительности его производит сеть мелких вре́менных водных потоков.

Поверхностная эрозия приводит к образованию смытых и намытых почв, а в более крупных масштабах — делювиальных отложений.

Линейная

В отличие от поверхностной, линейная эрозия происходит на небольших участках поверхности и приводит к расчленению земной поверхности и образованию различных эрозионных форм (промоин, оврагов, балок, долин). Сюда же относят и речную эрозию, производимую постоянными потоками воды.

• Глубинная (донная) — разрушение (разъедание) дна русла водотока. Донная эрозия направлена от устья вверх по течению и происходит до достижения дном уровня базиса эрозии.
• Боковая — разрушение берегов.

В каждом постоянном и вре́менном водотоке (реке, овраге) всегда можно обнаружить обе формы эрозии, но на первых этапах развития преобладает глубинная, а в последующие этапы — боковая. Смытый материал отлагается обычно в виде конусов выноса и формирует пролювиальные отложения.

Пример результата работы боковой и глубинной эрозии, обработанных склоновыми процессами. Берег Сухоны

Дополнительные методы борьбы с эрозией

Большая часть методов борьбы с водяной и ветровой почвенной эрозией носит профилактический характер: эти меры направлены не на восстановление грунта, а на предотвращение его разрушения. Своевременное проведение профилактических мероприятий позволяет избежать возникновения очагов эрозии и ее дальнейшего распространения по сельскохозяйственным угольям.

В дополнение к вышеперечисленным в сельском хозяйстве также применяются еще несколько эффективных способов борьбы с эрозией грунта:

• Одним из эффективных методов борьбы с водной и ветровой эрозией является строительство противоэрозионных террас. Площади засеваются многолетними травами, ряды размещаются поперек склонов. Для этого активно применяются бобовые растения.
• Задернение (другое название – сидерация). Это методика запашки зеленой массы растений в грунт, сидераты запахивают в период цветения. Таким образом почва обогащается полезной органикой, кроме того, повышается ее устойчивость к размыванию и выветриванию.
• Полосная высадка кустарников поперек склона. Защитные полосы препятствуют и водной, и ветровой эрозии, они становятся надежным барьером на пути разрушения грунта. Лесные полосы также высаживаются на верхних границах склонов для их защиты от осыпания и размывания, а также на дне оврагов и на краях полей.
• Обустройство запруд, создание искусственных водоемов способствует повышению влажности почвы и защищает ее от пересыхания. Для поддержания влажности грунта также ранней весной проводится боронование, при этом в почву вносится защитный мульчирующий слой, также обогащающий ее органическими веществами.
• Корректирование процесса стока талых вод. Для этого применяются такие методы, как кротование, прерывистое бороздование и т. д.

Все эти методы позволяют значительно замедлить эрозивные процессы и сохранить плодородие грунта . Своевременное внесение в него комплексных удобрений способствует ускоренному росту растений, корневая система которых создает дополнительный мощный барьер для разрушения грунта. Забота о состоянии земли позволит сохранить высокую урожайность на долгие годы.

Больше информации можно узнать из видео.

Предотвращение эрозии почв

Уже много лет борьба с эрозией почвы является одной из важных государственных задач в развитии сельского хозяйства. Чтобы решить ее, разрабатываются различные зональные комплексы, дополняющих друг друга, например, организационно-хозяйственные, агротехнические, гидротехнические, лесомелиоративные противоэрозионные мероприятия.

Немного о каждом мероприятии. В агротехнические мероприятия входят глубокая обработка участков поперек склонов, посев, вспашка, которая чередуется каждые два-три года с обычной вспашкой, щелевание склонов, весеннее рыхление поля полосами, залужение склонов. Все это способствует регулированию стоков дождевых и талых вод, и соответственно, значительно уменьшают почвенный смыв. В районах, где распространена ветровая эрозия, вместо вспашки используют плоскорезную обработку земли культиваторами, то есть плоскорезами. Это уменьшает распыление и помогает накоплению в большем количестве влаги.

Каждый район, который подвержен эрозии почвы, огромную роль играют почвозащитные севообороты, и кроме этого, посев сельскохозяйственных культур высокостебельных растений.

В лесомелиоративных мероприятиях большой эффект имеют защитные лесные посадки. Лесные полосы бывают полезащитными, прибалочными и приовражными.

В гидротехнических мероприятиях используют террасирование на очень крутых склонах. В таких местах сооружают валы для задержки воды, и канавы, наоборот, для отвода лишней воды, быстростоки в руслах ложбин и оврагов.

Причины эрозии почвы

Естественная эрозия почвы во многом связана с климатическими особенностями данного региона, при этом деятельность человека по выращиванию сельскохозяйственных культур способна значительно ускорить естественные процессы.

На скорость повреждения поверхностного слоя влияют следующие факторы:

• Особенности климата. Развитие водной эрозии характерно для регионов с затяжными ливневыми дождями, а также с быстрым приходом весны, сопровождающимся резким таянием большого количества снега. Образовавшиеся талые воды размывают грунт и приводят к повреждению ценного плодородного слоя. Ветровая эрозия свойственна для равнинных зон с сухим климатом, из-за небольшого количества осадков грунт быстро пересыхает.
• Особенности рельефа. Скорость эрозии напрямую зависит от крутизны и протяженности склонов, кроме того, на выпуклых склонах деструктивные процессы развиваются быстрее, чем на вогнутых поверхностях. На равнинах эрозия развивается быстрее там, где растительный покров минимален.
• Свойства грунта также играют не последнюю роль в скорости эрозивных процессов. Наиболее устойчивыми считаются черноземы, такой грунт практически не выветривается и не размывается. Серозем, глинистый и песчаный грунт, напротив, характеризуется наименьшей устойчивостью и быстро разрушается при определенных условиях.
• Наличие растительного слоя. Корни растений гарантируют грунту надежную защиту от воды и ветра, кроме того, они обеспечивают быстрое впитывание влаги и препятствуют пересыханию грунта даже при жаркой погоде. Высокие стебли растений также препятствуют выветриванию грунта, так как скорость ветра возле земли снижается.
• Хозяйственная деятельность человека остается одним из наиболее разрушительных факторов. Бесконтрольный выпас скота на одних и тех же территориях, распашка земель с нарушением правил севооборота, разработка месторождений – все это приводит к повреждению почвенного слоя, и восстановить его крайне трудно.

Таким образом, при подборе методов для борьбы с теми иным видом эрозии нужно учитывать причины ее возникновения. Только при устранении причин удается добиться устойчивого результата и обеспечить защиту грунта.