Основными факторами эрозии почвы являются

Причины эрозии почв

Эрозия (от латинского слова erosio — разъедание) — это разрушение почвы и грунта струями и потоками талых, дождевых, ливневых и поливных вод (водная эрозия) или ветром (воздуш­ная эрозия — дефляция).

Виды водной эрозии: овражная (линейная, струйчатая), пло­скостная и ирригационная (поливная).

Эрозия почв наносит огромный вред мировому земледелию. Из-за эрозии на земном шаре уже выбыло из сельскохозяйствен­ного оборота 2 млрд. га сельскохозяйственных угодий, в том чис­ле 50 млн. га — пахотных земель.

Почва представляет собой самовосстанавливающуюся систему, однако для восстановления разрушенного эрозией слоя почвы в 2,5 см естественным путем до исходного состояния потребуется от 300 до 1000 лет, а в 18 см — до 2—7 тысяч лет.

Под влиянием эрозии образуются промоины, которые затруд­няют обработку почвы, развиваются овраги, в результате чего уменьшается площадь пахотных земель, разрушаются дороги, за­иливаются сельскохозяйственные угодья, а в нижних элементах рельефа — ручьи, реки, озера, пруды. На верхней трети коротких склонов уменьшается или вовсе смывается гумусовый горизонт и резко снижается урожайность сельскохозяйственных культур.

Причины эрозии почв. На интенсивность развития эрозионных процессов большое влияние оказывают климат, рельеф, противо- эрозионная устойчивость почв, растительность, хозяйственная деятельность человека и другие факторы.

Климат оказывает влияние на развитие эрозионных процессов в результате колебания температур, количества и интенсивности выпадающих осадков, силы ветра. От температуры зависят глубина промерзания почвы, интенсивность таяния снега и оттаивания почвы, сток талых вод, впитывание их в почву.

Если постоянный снежный покров устанавливается на непромерзшей почве, то в процессе его таяния весной вода хорошо впитывается в почву и отсутствуют сток воды, смыв и размыв почвы. Если со склонов зимой снег сносится ветром, то почва оголяется, глубоко промер­зает и талые воды мало впитываются, наблюдаются большой сток воды и разрушение почвы.

Наиболее интенсивное разрушение почв талыми водами на Украине происходит в северной части Лесостепи и на Полесье, а на остальной территории эрозия развивается преимущественно от ливневых дождей. В горных территориях — Донбасс, горная часть Карпат и Крыма — смыв почвы достигает наибольших раз­меров.

Ветер оказывает влияние на развитие водной эрозии, перерас­пределяя снег по элементам рельефа, сдувая его со склонов в балки, овраги и т. д.

В развитии дефляции ветру принадлежит ведущая роль. Эро­зионная сила ветра начинает проявляться при скорости 8—12 м/с на высоте 10 м от поверхности почвы, значительной она становится при 12—15 м/с, а сильной — при 16—25 м/с.

На скорость ветра оказывает влияние растительный покров, особенно лесных пород. На безлесных просторах степной зоны скорость ветра достигает 20—30 м/с, а в Лесостепи и Полесье она меньше.

Осадки значительно ослабляют ветровую эрозию, благодаря увлажнению почвы, но их обилие вызывает развитие водной эрозии.

Рельеф служит главной причиной развития водной эрозии. Длина и крутизна склона, величина водораздела, форма поверх­ности склона определяют степень развития эрозионных процессов. Чем протяженнее склон и больше его крутизна, тем на большей площади и с большей интенсивностью развивается эрозия.

Интенсивность смыва почвы зависит от формы склона. На вы­пуклых склонах она больше, на вогнутых — меньше. Часто склоны имеют сложную форму: в одном месте — выпуклую, в другом — прямую или вогнутую.

Степень размыва почвы и образование оврагов зависят от раз­мера, формы и крутизны склона.

Состояние и особенности самих почв оказывают большое вли­яние на интенсивность эрозии. Так, хорошо оструктуренные, гумусированные почвы легко- и среднесуглинистого механического со­става отличаются рыхлостью, хорошей водопроницаемостью, а потому смыв и размыв на них резко сокращаются. Напротив, на обесструктуренных, распыленных, уплотненных почвах тяже­лого механического состава вода медленно впитывается, накапли­вается на поверхности и стекает в пониженные места рельефа, вызывая смыв и размыв почвы.

Образование почвенной корки на поверхности и плужной по­дошвы, наличие мерзлого слоя затрудняют водопроницаемость, вызывают стоки воды, смыв и размыв почвы. По степени умень­шения противоэрозионной стойкости важнейшие типы обрабаты­ваемых почв Украины можно расположить в такой последователь­ности: черноземы, серые лесные, дерново-подзолистые, каштано­вые, солонцы.

Возникновение и развитие эрозии в значительной степени опре­деляется механическим составом почвы. В природных условиях дефляции больше подвержены почвы легкого механического со­става — песчаные и супесчаные. Тяжелые (глинистые) почвы воз­душной эрозии подвержены только в разрыхленном, распыленном состоянии или после разрушения верхнего слоя в результате вы­паса скота. Легко разрушаются под влиянием ветра карбонатные почвы — черноземные и каштановые. Солонцовые почвы и солон­цы — ветроустойчивые.

Растительный покров сильно уменьшает или полностью устра­няет развитие эрозии почв. Густая растительность препятствует прямому удару дождевых капель и разрушению почвенных агре­гатов. Часть воды удерживается кроной самих растений, а густой травостой резко замедляет скорость стока воды. Таким образом, растительность способствует впитыванию воды почвой, защищает поверхность почвы от разрушения и замедляет передвижение воды по поверхности.

Остающиеся растительные остатки (стерня) на поверхности почвы способствуют задержанию и накоплению снега на поле, уменьшению глубины промерзания почвы. Они препятствуют раз­витию водной и ветровой эрозии почвы.

Наиболее благоприятное влияние на снижение эрозии почвы оказывают многолетние травы. Их травостой защищает почвы от воздействия ветра и капель дождя, способствует улучшению фи­зических свойств почвы и повышению ее водопроницаемости.

Большое значение имеют кулисы из высокостебельных рас­тений.

Из возделываемых растений менее других сдерживают эрозию почвы пропашные культуры, особенно сахарная свекла. Уменьшая количество междурядных обработок почвы при индустриальных технологиях их возделывания, мы уменьшаем эрозионную опас­ность. Однако эффект получаем незначительный. Использование растений для защиты почв от эрозии получило название фитомелиорации.

Хозяйственная деятельность человека оказывает огромное влияние на эрозионные процессы. Так, повышение удельного веса посевов пропашных культур и чистых паров в севооборотах со­провождается увеличением интенсивности эрозии почвы. Специа­лизация хозяйства, например, на выращивании свеклы способст­вует усилению эрозии почвы.

На склоновых территориях интенсивная механическая обработ­ка с оборачиванием пахотного слоя способствует развитию эрозии почвы. Интенсивная механическая обработка почвы вызывает ее рас­пыление, обесструктуривание и усиление как ветровой, так и вод­ной эрозии. Под влиянием прохода по полю тяжелых тракторов и другой сельскохозяйственной техники почва сильно уплотняет­ся, снижается ее водопроницаемость, увеличиваются сток воды, размыв и смыв почвы.

Противоэрозионная устойчивость почвы в значительной степе­ни зависит от содержания гумуса в ней. Гумус способствует обра­зованию водопрочной структуры почвы, которая препятствует раз­витию эрозии.

Нерациональное использование земли с высоким насыщением севооборотов пропашными культурами, высокая интенсивность механической обработки почвы, отсутствие почвозащитных сево­оборотов и посевов многолетних трав способствуют развитию эрозии.

Факторы, влияющие на возникновение и интенсивность эрозионных процессов, делятся на две группы: на природные и антропогенные (социально-экономические), связанные с хозяйственной деятельностью человека. Современная эрозия, как правило, проявляется при сочетании обеих групп факторов. Природные факторы создают условия для проявления эрозии, а нерациональная производственная деятельность человека является основной причиной, вызывающей водную и ветровую эрозию.

К природным факторам водной эрозии относятся: климат, рельеф, почвы, растительность.

Климатические факторы. Водная эрозия вызывается поверхностным стоком, поэтому важнейшими климатическими факторами, определяющими эрозионную опасность земель, являются дождевые осадки, а также режим снегоотложения и снеготаяния. Ведущая роль принадлежит осадкам, которые формируют поверхностный сток. Другие климатические факторы (температура, влажность воздуха, ветер) имеют косвенное значение.

Формирование стока и развитие эрозии в большей мере определяются интенсивностью осадков, т. е. количеством воды (мм), выпадающим в единицу времени (мин). Поверхностный сток проявляется тогда, когда при интенсивных и продолжительных ливнях почва не может поглотить воду. Сток от талых вод возникает при активном снеготаянии и слабой водопоглощающей способности почв.

Чем интенсивнее ливни, тем сильнее выражены процессы эрозии. Наблюдениями установлено, что при дождях со слоем 5-8 мм, но большой интенсивности, и особенно при выпадении их на переувлажненную почву, может возникнуть эрозия.

Усиление эрозии при интенсивных ливнях связано также с увеличением размера капель дождя, которые сильнее разрушают комочки почвы и, уплотняя ее, снижают водопроницаемость.

Эрозия почв, вызванная стоком талых вод, зависит от мощности снежного покрова, глубины промерзания почвы и интенсивности снеготаяния. При этом большой снежный покров не всегда ведет к увеличению эрозии. Дело в том, что мощный покров предохраняет почву от глубинного промерзания, способствует оттаиванию ее из-за поступления тепла из нижних слоев почвы. Талая почва лучше поглощает влагу, в результате уменьшается поверхностный сток. Бывает и так, что при сравнительно небольшом снежном покрове сток больше, чем при большом.

Это связано с глубоким промерзанием почвы. Оттаявший верхний слой почвы, перенасыщенный влагой, при интенсивном снеготаянии легко поддается смыву потоками воды.

Большое влияние на эрозию почв в период снеготаяния оказывает температурный режим. При быстром снеготаянии, даже при малом запасе снега, создаются условия для формирования большого стока. Для оценки эрозионной обстановки пользуются величиной гидротермического коэффициента, характеризующего влагообеспеченность растений в вегетационный период. В регионах с продолжительным вегетационным периодом создаются лучшие условия для защиты почв растительным покровом.

При большом гидротермическом коэффициенте в связи с высокой почвозащитной способностью растений эрозионная опасность снижается.

На интенсивность эрозии влияют влажность воздуха и ветры. Они определяют разный расход почвенной влаги на испарение. Это создает различные условия для формирования поверхностного стока. В зависимости от силы ветра и его направления происходит перераспределение на территории снежного покрова. Мощность снежного покрова на наветренных склонах часто на 30-50 % меньше, чем на подветренных. На элементах гидрографической сети (в балках, оврагах, ложбинах) снега бывает намного больше, чем на склонах. А это приводит к неравномерному промерзанию почвы, разному объему стока талых вод.

Рельеф местности. Он является важнейшим фактором водной эрозии. Назовем его основные элементы. Линия, соединяющая наиболее высокие точки, называется водораздельной линией, или водоразделом. Водораздельная линия ограничивает определенную территорию, с которой вода стекает в понижения. Такую территорию называют водосборной площадью, или водосбором.

Принято выделять положительные (выпуклые) и отрицательные (вогнутые) элементы рельефа. Сеть вогнутых элементов рельефа, или понижений, по которым происходит сток поверхностных вод, называют гидрографической сетью. Различают древние и современные звенья гидрографической сети. К древним относят ложбины, лощины, балки, долины; к современным промоины и овраги. Древняя гидрографическая сеть в верхних концевых частях начинается ложбиной.

Ложбина — это линейная форма рельефа древнего эрозионного происхождения с пологими склонами и невыраженными бровками глубиной до 1 м. Площадь водосбора — до 50 га. Берега распахивают. Ложбина, равномерно углубляясь и расширяясь, перерастает в следующее звено сети — лощину.

Лощина имеет ясно выраженное дно, более высокие и крутые берега. Глубина до 8-10 м. Площадь водосбора до 500 га. Включает несколько водосборов ложбин. Лощина по мере движения вниз по склону расширяется, углубляется и впадает в балку или сама становится балкой.

Балка также представляет собой линейную форму рельефа древнего эрозионного происхождения с выраженными бровками, широким днищем. Крутизна берега — 10-15° и более. Ширина балок — 200-300 м и более, глубина — до 15-20 м. Площадь водосбора — до 3000 га. Постоянно расширяясь и углубляясь, балки впадают в долину реки.

Промоины и овраги тесно связаны с древней сетью, и они входят в общую гидрографическую сеть. В зависимости от места расположения относительно древней сети различают овраги: склоновые, вершинные, береговые и донные.

Для эрозионной характеристики местности пользуются коэффициентом расчлененности территории, который определяется делением суммы длин всех звеньев гидрографической сети (км) на площадь соответствующего водосбора (км2). Существует зависимость между коэффициентом расчлененности территории и площадью смытых почв. Важнейшими характеристиками рельефа, от которых зависит эрозия почв, являются крутизна, длина, форма и экспозиция склонов.

Сток формируется тогда, когда есть уклон поверхности. Поэтому крутизна склона является важнейшим показателем рельефа. Пороговая величина крутизны, при которой начинается эрозия, может быть весьма различной, что зависит от других сопутствующих факторов.

Крутизну склонов выражают в градусах, процентах. С увеличением крутизны смыв почвы увеличивается, однако степень его возрастания зависит от разнообразного сочетания многих факторов (количества и интенсивности осадков, характера и состояния почвенного и растительного покрова, агротехники возделывания культур и др.).

Большое влияние на проявление эрозии оказывает длина склона. Чем длиннее склон, тем больше объем поверхностного стока, скорость течения и высота слоя воды. Влияние длины склона на смыв почвы зависит от многих факторов, и оно проявляется по-разному.

Интенсивность эрозии почв зависит от формы склона, от его продольного и поперечного профилей. Профили склона, как в продольном, так и поперечном направлениях бывают прямые, выпуклые и вогнутые.

Важным фактором эрозии является экспозиция склонов. В отличие от крутизны, длины и формы профиля склонов влияние экспозиции на эрозию проявляется опосредованно в связи с различиями микроклимата, почв и растительности на склонах разных экспозиций. Наибольшее ее влияние на эрозию от стока талых вод.

Почвы. Основными факторами, определяющими противоэрозионную устойчивость почв, являются водопроницаемость почв, от которой зависит та или другая интенсивность формирования стока; противоэрозионная устойчивость почв, от которой зависит способность противостоять размывающему действию стока ливневых и талых вод; уровень плодородия почв, от которого зависят состояние и почвозащитная способность растительного покрова.

Водопроницаемость почв определяется такими их свойствами, как механический состав, структурность, плотность и влажность. Механический состав почв характеризуется содержанием в них частиц различной величины. При повышенном количестве мелких частиц смыв почвы усиливается, при крупных частицах — уменьшается. Высокой водопроницаемостью обладают пески, супеси, хорошо структурные суглинки и глины, а также глубоковспаханные, не перенасыщенные водой почвы. В большей степени поддаются смыву суглинистые и глинистые бесструктурные почвы. Они плохо пропускают воду, легко заплывают, образуя корку. С таких почв стекает до 70 % дождевой и до 90-100% талой воды.

Противоэрозионная устойчивость зависит от механического и химического состава, физико-химических свойств, физического состояния почв. Чем больше в почве илистой фракции, гумуса, кальция, тем устойчивее она к смыву. А при повышенной пылеватой и мелкопесчаной фракции с пониженным количеством гумуса податливость почв к смыву возрастает. Установлена сравнительная устойчивость к смыву разных почв. Например, черноземы по степени снижения противоэрозионной устойчивости образуют следующий ряд: черноземы типичные, черноземы выщелоченные, черноземы оподзоленные, черноземы обыкновенные, черноземы карбонатные, черноземы южные.

Смытые почвы по сравнению с несмытыми одного и того же типа менее устойчивы к разрушающему действию потока воды. При этом разница в устойчивости несмытых и смытых может быть значительно большей, чем между разными генетическими типами почв. Однако такая закономерность характерна не для всех почв. Исключение составляют подзолы и дерново-подзолистые почвы, что связано с большим содержанием кремнезема в элювиальном горизонте.

Структурность почвы и наличие высокого удельного веса гумуса всегда повышают противоэрозионную устойчивость. Крупные водопрочные агрегаты, характерные для структурных почв, труднее поддаются смыву, так как чем крупнее частицы, тем они тяжелее и тем большая скорость текущей воды нужна для их передвижения.

При увеличении влажности почв смыв возрастает. При изменении влажности верхнего десятисантиметрового слоя почвы с 16,8 до 35,5 % и интенсивности дождя 2 мм/мин на склоне крутизной 10° смыв увеличился в 1,43 раза, а сток возрос в 2 раза и составил 84,3 % выпавших осадков.

Рыхление почвы и уменьшение ее плотности ведут к ослаблению стока вследствие увеличения инфильтрации и влагоемкости почвы и, следовательно, к ослаблению смыва.

Растительность всех видов является мощным противоэрозионным фактором. Степень влияния растительного покрова зависит от вида в состояния растительности: чем она лучше развита и больше ее густота, тем значительнее почвозащитная и водорегулирующая роль растительности.

Противоэрозионная роль растительности многообразна. Она проявляется в уменьшении ударной силы капель дождя и, следовательно, предохраняет от разрушения агрегаты почвы, так как большая часть осадков сначала попадает на поверхность растений, а затем стекает на почву. Некоторое количество осадков задерживается надземной частью растений, не достигает земли и поэтому не участвует в формирования поверхностного стока. Наблюдения показали, что культурные растения способны задержать до 11 % атмосферных осадков, а древесная растительность 30%.

Растительность хорошо скрепляет своими корнями почву и создает повышенную шероховатость, что препятствует стеканию поверхностных вод и создает условия для поглощения их почвой.

Степень сопротивления почв смыву зависит от вида растительности, мочковатости, мощности и разветвленности корневой системы.

После отмирания корней в почве сохраняются их ходы, значительно увеличивая этим пористость почвы и ее водопроницаемость. Водопроницаемость почвы особенно сильно выражена под лесной растительностью. Под действием корней почва обогащается органическим веществом и становится более структурной, водопрочность почвенных агрегатов повышается.

При выпадении снега растительность способствует его задержанию и равномерному распределению по поверхности полей, а это уменьшает глубину промерзания почвы. Весной растения препятствуют интенсивному таянию снега и тем самым ослабляют эрозию. Известное значение растительность имеет и в уменьшении избыточного испарения и иссушения почвы, делая ее более устойчивой против эрозии.

Агрономия, земледелие, сельское хозяйство

Эрозия почвы — разрушение почвы под действием воды и/или ветра. Слово «эрозия» происходит от латинского «erosio», означающего разъедание, разрушение.

В истории земледелия насчитывается множество фактов разрушения и деградации почв. По различным подсчетам, за последние 200 лет в мире от эрозии уничтожено около 2 млрд га пашни, что превышает площадь обрабатываемых в настоящее время земель — около 1,5 млрд га.

1. в зависимости от фактора разрушающего воздействия:
2. водную эрозию;
3. ветровую эрозию, или дефляцию;
4. совместную эрозию, сочетающую водную и ветровую.
5. в зависимости от скорости процесса:
6. нормальную, или геологическую, или естественную;
7. ускоренную, или разрушительную, или антропогенную.

В районах искусственного орошения возможно проявление ирригационной эрозии, в горной местности — сели.

Нормальная эрозия характерна для районов с естественным растительным покровом, где потери почвы могут восстанавливаться в ходе почвообразования. Ускоренная эрозия проявляется при удалении естественной растительности, неправильном использовании земли, наблюдается в районах с расчлененным рельефом, чаще в степной и лесостепной зонах, где пренебрегают применением специальных противоэрозионных мероприятий.

Наиболее опасный вид водной эрозии — овражная эрозия, которая приводит к образованию оврагов с потерей площади. Среди ветровой — пыльные, или черные бури, уничтожающие за несколько часов посевы и сметающие верхний слой почвы, способные засыпать оросительные сети и водоемы.

В лесостепной и нередко в степной зонах страны возможно одновременное проявление водной и ветровой эрозии — совместная эрозия. Совместная эрозия проявляется в следующей послевдовательности:

1. стоке и смыве почвы в весенний период,
2. иссушение,
3. распылением, особенно при многократных обработках,
4. дефляция (выдувание, развеивание, перенос) или сильном распылении в засушливые годы при многократных обработках,
5. ливневый сток в летний период,
6. сильный смыв и размыв почвы.

Возможны случаи, когда пахотный слой почти полностью смывается водой и уносится ветром. На сильнораспыленных полях ветровую эрозию верхнего слоя почвы можно наблюдать уже через несколько часов после выпадения осадков.

Районы распространения

Северная граница зоны проявления ветровой эрозии проходит по линии Воронеж — Самара — Челябинск — Петрозаводск — Омск — Новосибирск и далее в Восточной Сибири: Хакасия, Бурятия, Тува, Читинская область. Поэтому на всех пахотно-пригодных землях и пастбищах, расположенных южнее, применяют почвозащитные мероприятия от ветровой эрозии. Регионы с высоким риском развития ветровой эрозии: Поволжье, Северный Кавказ, Урал, Сибирь. Общая площадь сельскохозяйственных угодий, подверженных риску ветровой эрозии составляет более 45 млн га, из них 28,7 млн га пашни.

Согласно данным земельного баланса в Российской Федерации имеется 36,5 млн га сельскохозяйственных угодий, подверженных водной эрозии, в том числе 24,7 млн га пашни. Водная эрозия, вызываемая талыми и ливневыми водами, преимущественно проявляется в лесостепной зоне. Наиболее подвержены водной эрозии районы Центрально-Черноземной зоны, Поволжья, Центрального региона, Северного Кавказа. Сток талых вод здесь достигает 80-100 мм.

В Нечерноземной зоне значительная часть сельскохозяйственных угодий расположена на склоновых землях. По подсчетам Российского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии, в этой зоне на склонах до 1° расположено 34% пашни, от 2 до 3° — 3%, от 3 до 5° — 17%, от 5 до 7° — 7%, более 7° — 3%. 38% пашни эродировано, 62% находится в эрозионно опасном состоянии.

Известно достаточно много примеров, когда распространение эрозии происходило на огромных территориях достаточно быстро и приводило к истощению почв и разрушению земель. Эрозия наносит значительный ущерб землям в Канаде, Китае, Индии, Австралии, большинстве стран Африки, Европы и Азии. Так, 300 лет назад южная граница пустыни Сахары проходила на 400 км севернее, чем сегодня.

В США от эрозии к середине 50-х годов было разрушено около 40 млн га пахотных земель, 20 млн га из которых выведено из использования. В настоящее время в США полностью разрушено или серьезно повреждено около 115 млн га пахотной земли, а 313 млн га в различной степени подвержены эрозионным процессам.

В России интенсивное распространение эрозии почв началось во второй половине XIX в. Распашка новых земель за счет уничтожения лесов и травянистой растительности при низком уровне агротехники в условиях равнинного рельефа привели к быстрому развитию эрозии, прежде всего в Центрально-Черноземной зоне.

В 1846 г. в Центрально-Черноземной зоне России под пашней находилось 41,2% территории, под лесом —20%, под целиной — 23,2%. К 1887 г. площадь пашни выросла до 69%, а площади лесов и целинных земель уменьшилась до 25,6%. В 1914 г. доля пашни уже составляла около 80%, площадь лесов — 6-7%. В настоящее время в ряде регионов удельный вес пашни достигает 90% и более.

Согласно данным Госкомзема на 1 января 1996 г. из 210 млн га сельскохозяйственных угодий к эрозионно-опасным и подверженным водной и ветровой эрозии относятся более 117 млн га, из них эродированные — 51 млн га, пашни — 84,8 млн га и 35,1 млн га, пастбища — 28,7 млн га и 14,4 млн га соответственно. Борьба с эрозией почв — важнейшее звено в системе мер развития сельскохозяйственного производства.