UniversityAgro.ru » Земледелие » Эрозия почв

Эрозия почв

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.

Различают:

  1. в зависимости от фактора разрушающего воздействия:
    • водную эрозию;
    • ветровую эрозию, или дефляцию;
    • совместную эрозию, сочетающую водную и ветровую.
  2. в зависимости от скорости процесса:
    • нормальную, или геологическую, или естественную;
    • 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.

Факторы развития эрозии

В построении научно обоснованных мер по борьбе и предотвращению эрозии важно понимание закономерностей и причин распространения эрозионных процессов. Степень проявления эрозии зависит от:

  • климата,
  • почвенного и растительного покровов,
  • рельефа,
  • геологии,
  • хозяйственного назначения земель.

Климатические факторы

К климатическим факторам развития водной эрозии прежде всего относят атмосферные осадки и режим их выпадения, особенно ливневые дожди, которые представляют наибольшую опасность в период недостаточного развития или отсутствия растительности на поверхности почвы.

За один ливень в зависимости от интенсивности дождя и крутизны склона с 1 га пашни смывается от 10 до 50 т почвы. Возможны случаи смыва всего пахотного слоя и прироста оврагов до 30-50 м.

В Нечерноземной, Центрально-Черноземной зонах, в Поволжье, Западной Сибири широко распространена эрозия почвы от стока талых вод. Среднемноголетний запас воды снежного покрова достигает 100 мм и более. При таянии весной эта масса воды за 7-10 дней стекает с полей, разрушает почву вплоть до образования оврагов.

Удар дождевой капли
Удар дождевой капли - основная действующая сила, разрушающая частицы почвы

Противоэрозионная устойчивость

Противоэрозионная устойчивость почв — фактор развития эрозии, который зависит от физико-химических, водно-физических свойств и гранулометрического состава почвы: содержание гумуса, состав поглощающегося комплекса, рыхлость сложение, водопроницаемость, водопрочность структуры.

Рельеф

Смыв почвы увеличивается прямо пропорционально уклону. Увеличение уклона почвы с 2 до 4° приводит к увеличению смыва почвы в 1,8 раза, с 4 до 8° — в 7,2 раза. Протяженность склона также влияет на водную эрозию. Согласно данным А.Д. Орлова, смыв возрастает при удвоении линии стока с 50 до 100 м в 2,9-3,7 раза.

На смыв почвы существенное влияние оказывают форма и экспозиция склонов. Например, южные склоны часто эродированы больше, чем северные и северо-восточные. На сложных склонах проводят контурную обработку почв.

Контурная обработка почв на склоне
Контурная обработка почв на склоне

Растительный покров

Растительный покров позволяет уменьшить или полностью предотвратить развитие водной и ветровой эрозии. Чем сильнее и мощнее растительный покров, тем выше его противоэрозионные свойства. Вегетативная масса защищает почву от разрушительной силы дождевых капель, а корневые системы скрепляют почвенные частицы, предотвращая размыв и смыв почвы. Степень защитных свойств растительного покрова выражают коэффициентом эрозионной опасности.

Наилучшие почвозащитные свойства характерны многолетним травам. Их развитая вегетативная масса и мощная корневая система предохраняют почву от эрозионных процессов и обогащают ее органическим веществом. Хорошими почвозащитными свойствами обладают озимые культуры. Пропашные культуры и чистый пар практически не защищают почву от эрозии.

Почвозащитная способность культур определяется биологическими и агротехническими особенностями, а также режимом выпадения осадков. Так, в районах, где водная эрозия вызывается талыми водами, наибольшее противоэрозионное значение имеют многолетние травы, тогда как, при стоке, связанном с летними ливнями, хорошими защитными свойствами обладают озимые, яровые и зернобобовые культуры.

Таблица. Коэффициенты эрозионной опасности

Культуры
Коэффициент эрозионной опасности
Чистый пар
1,0
Пропашные
0,7-0,9
Яровые зерновые
0,4-0,5
Озимые зерновые
0,2-0,3
Многолетние травы
0,01-0,05

Почвозащитная роль полевых культур зависит от фазы развития растений, что обусловлено состоянием надземной вегетативной массы и корневой системы в эрозионно опасные периоды. Чем сильнее развита зеленая масса, полнее покрытие поверхности почвы, мощнее корневая система, тем надежнее защищена от эрозии.

Почвозащитная способность возделываемых культур вычисляется по средневзвешенному значению проективного покрытия в эрозионно опасный период по формуле:

Pср/взв = 100(P1S1 + P2S2 + P3S3 + … + PnSn),

где Рср/взв — средневзвешенное проективное покрытие почвы культурами севооборота, Р1, Р2, Р3, Рn — проективное покрытие почвы каждой культурой, S1, S2, S3, Sn — площадь, занимаемая каждой культурой, % общей площади севооборота или пашни.

Таким образом, определяют средневзвешенное проективное покрытие почвы культурами по декадам или месяцам вегетационного периода, с учетом режима выпадения осадков и фазы развития растений.

Геологические факторы

Геологические факторы территории определяют потенциальную возможность и характер проявления эрозии. К ним относятся устойчивость пород, специфика их залегания, проявление различных экзогенных и эндогенных процессов. Так, лёссовидные суглинки алтайского Приобья, на которых залегает почвенный покров, легко размываются и разрушаются водными потоками. За короткий период у этих условиях могут образовываться большие промоины, овраги, провалы и каньоны.

Гранулометрический состав, генезис, тип почвы, а также содержание гумуса, сложение, структура и водопрочность почвы являются факторами, определяющие развитие эрозионных процессов.

Большей устойчивостью к водной и ветровой эрозиям обладают черноземные и дерново-подзолистые суглинистые почвы.

К природным условиям развития ветровой эрозии при неправильном использовании земель, можно отнести легкий гранулометрический состав, плохую оструктуренность и низкую влажность верхнего слоя почвы.

Таблица. Пороговые скорости ветра на высоте 0-15 см (по А.И. Бараеву и Э.Ф. Госсену)1

Почва
Район наблюдения
Гранулометрический состав
Порог скорости, м/с
Темно-каштановая
Кустанайская область
Супесь
3,0-4,0
То же
Павлодарская область
То же
4,0-4,5
То же
То же
Легкий суглинок
Около 5,0
Чернозем карбонатный
Башкортостан
Тяжелый суглинок
5,5-7,0

Хозяйственная деятельность

Хозяйственная деятельность человека определяет состояние почвенного покрова, плодородие и подверженность обрабатываемых земель эрозии. К хозяйственным факторам относятся следующие:

  • общая организация территории: размещение полей и структура посевных площадей, дорожной сети, лесных полос, производственных помещений;
  • применяемые способы основной и предпосевной обработок почвы и технологии выращивания культур, например, отвальная или безотвальная обработка вдоль или поперек склона, степень уплотнения и распыления почвы, уход за посевами и парами;
  • степень применения предупредительных противоэрозионных и почвозащитных мероприятий, таких как, почвозащитные севообороты, залужение, минимизация обработки, агролесомелиорация, гидротехнические и иные противоэрозионные сооружения;
  • мелиоративные работы: строительство мелиоративных систем, плотин, прудов, водоемов, дорожной сети, засыпка оврагов, карьеров и т.п.

Деятельность человека может как улучшить, так и ухудшить состояние земельной территории и ландшафта. Не принимая во внимание законы природы и нерациональное использование земель способны привести к запустению многих территорий, делая их непригодными для ведения сельского хозяйства. Например, выжигание лесов на склонах гор плантаторами Кубы, привело к сильному развитию водной эрозии. В течение одного поколения людей сильные тропические ливни смыли незащищенный верхний плодородный слой почвы, оставив обнаженные скалы.

Причинами водной эрозии, вызванной деятельностью человека является уничтожение растительности на склонах, чрезмерный выпас скота, сплошная вырубка лесов и кустарников, обработка почвы не соответствующая рельефу.

Одной из основных причин ветровой эрозии в степных районах, вызванной деятельностью человека, является несовершенная технология обработки почвы: ежегодная вспашка с заделкой стерни, использование дисковых лущильников и гладких катков.

В книге О. Оуэна «Охрана природных ресурсов», приводятся примеры древних цивилизаций Азии, Африки и Средиземноморья Европы, которые нерационально использовали ценнейшие земельные ресурсы. Почвы этих областей в свое время были основой процветающего сельского хозяйства. Однако постепенно, варварское отношение к эксплуатации земли привело к сильной эрозии, сделав их непригодными для использования и став причиной массовой миграции и вымиранию от голода народов целых империй.

Многие пустыни в мире служат иллюстрацией того, как общество, если оно развивается стихийно, а не направляется сознательно, оставляет после себя пустыни.

Напротив, опираясь на законы природы, земледелия и понимая факторы развития эрозионных процессов, люди могут управлять этими процессами, предотвращая развитие и распространение эрозии, создавая условия ведения устойчивого и продуктивного земледелия.

Комплексное проявление факторов эрозии

Факторы эрозии и дефляции проявляются в том или ином сочетании и взаимодействии — комплексно. Детально, влияние комплекса факторов на развитие ветровой эрозии можно проследить на примере Кулундинской степи Алтайского края, согласно А.Н. Каштанову.

Природные условия Факторы дефляции
Климат Повторяющиеся с периодичностью 2-3 года из 5 лет засухи. Ветры со скорости более 5 м/с в период отсутствия растительности и числом дней 35-50. Резкая смена дневных температур и ночных заморозков
Рельеф Пологоувалистый или ровный, создающий благоприятные аэродинамические условия для ветра. Наличие ветроударных возвышений и коридоров
Почвенный покров Каштановые почвы легкого гранулометрического состава, содержащие недостаточное количество ветроустойчивых агрегатов. Низкая влагоемкость, водоудерживающая способность, связность. Раздельное частичное состояние (распыленность) пахотного слоя
Растительный покров Количество открытых обрабатываемых земель 70-90%. Преобладание однолетних культур, посевы многолетних трав составляют 5-8%. Отсутствие озимых. Отсутствие растительного покрова в течение 8-9 месяцев. Слабое развитие растений, низкое проективное покрытие. Изреженный растительный покров естественных угодий. Облесенность территории 1,5-2%

Комплексное воздействие этих факторов способно за короткий срок сделать непригодными эти сельскохозяйственные угодья.

Совместное действие водной и ветровой эрозий наиболее разрушительно после бурного весеннего снеготаяния и стока талых вод, сопровождающееся сильным смывом и размывами, а также обезвоживанием почвы. После чего, наступает длительный (1-2 месяца) период засухи, во время которого проявиться дефляция. Схему этого процесса: снеготаяние → сток талых вод → смыв и размыв почвы → иссушение, дренирование почвенного покрова → распыление почвы под воздействием обработок, потеря влаги → дефляция.

Механизм развития водной эрозии

Эрозионные процессы развиваются под действием воды, ветра и их взаимного влияния. Механизм развития водной эрозии изучался Соболевым, 1948; Беннетом, 1958; Гудзоном, 1974; Заславским, 1979; Каштановым, 1974 и другими.

В качестве действующей силы водной эрозии рассматриваются капли дождя и водный поток.

В современной отечественной и зарубежной практике применяют эрозионный индекс осадков — показатель, учитывающий кинетическую энергию дождевых осадков за период максимальной интенсивности их выпадения. Как правило, период принимают равным 30 минутам. В этом случае эрозионный индекс осадков вычисляют по формуле:

Formula

где I30 — максимальная интенсивность дождя за 30 мин, мм/мин; Е — кинетическая энергия дождя.

При оценке эрозионной опасности дождя по среднемноголетнему годовому эрозионному индексу важно учитывать месячное распределение значений индекса. Иногда, при малом годовом эрозионном индексе осадков опасность развития эрозии выше, чем при большом.

Поверхностный сток воды может вызвать поверхностную и линейную эрозии.

Поверхностная, или плоскостная, эрозия — относительно равномерный по всей поверхности смыв почвы. Мало заметна и поэтому очень опасна, наблюдается на полях, расположенных на склонах разного уклона, практически ежегодно. В зависимости от условий с 1 га пашни смывается от 5 до 25 т почвы, в ряде районов — до 30-50 т/га. За несколько лет пахотный слой может уменьшиться на половину или более, выводя поля из использования. Из-за незаметности, может оставаться без внимания специалистов агропредприятия.

Линейная, или овражная, эрозия сопровождается размывом почвы под действием струйчатых потоков воды, приводя к образованию оврагов. Ширина струйчатых размывов может достигать 2-3 м, а глубина — до плужной подошвы. Размывы и промоины в последствие превращаются в овраги. Овражная эрозия широко распространена в Центрально-Черноземной зоне и Поволжье. В отдельных случаях ежегодный прирост оврагов составляет более 10 м, максимально до 300 м в год.

В результате поверхностной и линейной эрозий образуются смытые почвы укороченного профиля. В зависимости от мощности смытого слоя различают слабосмытые, среднесмытые, сильносмытые и очень сильносмытые почвы.

В зависимости от формы выпадения осадков выделяют два типа эрозии: от стока дождевых осадков и от стока талых вод. Эрозия от стока талых вод, как правило, охватывает большие территории, ливневая эрозия — локально, на отдельных территориях. Эрозионно опасный период от стока талых вод наблюдается 5-15 дней в весенней период, когда отсутствует растительность, от ливней — несколько часов, в течение лета, при недостаточном развитии посевов.

Поверхностный сток может вызываться временными водными потоками, например, оросительными или выклинивающимися подземными водами.

Разработана классификация водной эрозии, в основе которой положены тип поверхностного стока и форма проявления эрозии.

Сток талых вод определяется запасами воды снежного покрова и интенсивностью снеготаяния. На севере Центрально-Черноземной зоны он составляет 80-90 мм, на юге — 40- 50 мм, на Приволжской возвышенности — 30-60 мм, в Центральном районе (Тульская, Московская, Рязанская области) — 90-100 мм.

Классификация эрозии почв
Классификация эрозии почв

Смыв почвы возможен уже при крутизне склона 1,5-2°. Чем больше уклон, тем интенсивнее смыв почвы. Интенсивность смыва зависит от экспозиции склона и типа почвы. Глинистые и суглинистые почвы с сильно распыленной структурой подвержены смыву в большей степени, чем супесчаные с хорошей водопроницаемостью.

Таблица. Смыв почвы в зависимости от крутизны склона (Белгородская область, типичный суглинистый чернозем, южная экспозиция, склон выпуклый, зябь, по данным И.Д. Брауде)

Расстояние от водораздела, м
Уклон, град
Средний смыв почвы, м3
0-100
0-2
0
101-200
2-2,5
4,5
201-300
2,5-3
7
301-400
3-4
19
401-485
4-6
37

Ирригационная эрозия

Ирригационная эрозия — разновидность водной эрозии, проявляющейся под действием стока оросительных вод при поливе по бороздам в условиях сложного рельефа. Интенсивность ирригационной эрозии зависит от экспозиции, формы и крутизны склона, типа водосбора и его площади, свойств почвы.

В результате ирригационной эрозии ежегодно может теряться до 100-150 т/га почвы, вместе с которой уносится до 0,8-1 т гумуса, 100-120 кг азота и 110-165 кг фосфора. На почвах, подверженных ирригационной эрозии, культуры растут и развиваются неравномерно, урожайность снижается. Этому виду эрозии подвержены значительные площади орошаемых земель Поволжья и стран Средней Азии (свыше 1,5 млн. га).

Для предупреждения развития ирригационной эрозии применяют:

  • нарезку поливных борозд по наименьшему уклону не глубже 10-12 см;
  • при увеличении уклона с 2 до 6° длину борозд уменьшают с 150 до 100 м, полив струёй — от 0,1 до 0,05 л/с;
  • в посевах хлопчатника на тяжелых почвах проводят щелевание междурядий;
  • орошение склонов с легкими почвами проводят дождеванием;
  • дозы удобрений на смытых почвах увеличивают на 25-40%;
  • вводят хлопково-люцерновые севообороты с трехлетним сроком использования люцерны, после которой на средне- и сильносмытых почвах размещают сидеральные культуры или вносят органические удобрения в дозах до 30-40 т/га.

Механизм развития ветровой эрозии

Механизм развития ветровой эрозии — физический процесс взаимодействия воздушного потока с поверхностью почвы. Изучению этого механизма посвящены работы отечественных и зарубежных ученых, которые служат теоретической базой для разработки приемов защиты почв от дефляции. Легче всего по поверхности перемещаются почвенные агрегаты размером 0,1-0,5 мм, которые под воздействием ветра приобретают вращательное движение с частотой 200-1000 мин-1. Агрегаты диаметром от 0,6 до 1 мм передвигаются перекатываясь, трутся друг о друга, ударяются, разрушаются, увеличивая тем самым количество наиболее эрозионно активных 0,1-0,5 мм.

Эрозионно опасные частицы обладают большой разрушительной силой, перемещаясь скачкообразно, они разбивают более крупные комки, повреждают посевы.

Для перемещения агрегатов крупнее 1 мм необходима скорость ветра более 11 м/с на высоте 0-15 см.

Размеры агрегатов, мм
Скорость ветра, м/с
0,25
3,8
0,25-0,5
5,3
0,5-1
6,8
1-2
11,2
2-3
13,1
3-5
17,6

Анализ структурного состава эоловых (наносных) отложений и в пылеуловителях во время пыльных бурь показал, содержание в мелкоземе частиц размером меньше 1 мм составляет 92-95%, крупнее 1 мм — 5-8%.

Частицы менее 1 мм в диаметре являются эрозионно опасными, крупнее 1 мм — ветроустойчивыми. Таким образом, устойчивость почвы к дефляции можно оценить по комковатости поверхности, то есть наличию ветроустойчивых агрегатов. При количестве почвозащитных агрегатов меньше 50% воздушно-сухой почвы риск выдувания сильно возрастает, поэтому эту степень комковатости считают критической, или эрозионно опасной. Порог устойчивости почвы к ветровой эрозии при отсутствии на поверхности пожнивных остатков наступает при комковатости 50-55%.

Таблица. Структурный состав наноса и мелкозема из пылеуловителей, % (по Бараеву, Госену, 1980)

Образцы
Содержание фракций, мм
3-2
2-1
1-0,5
0,5-0,25
0,25
>1
<1
Эоловых отложений
0,5
7,6
42,8
30,7
18,4
8,1
91,9
Мелкозема из пылеуловителей
0,5
4,9
13,3
45,5
35,8
5,4
94,6

Ветровая эрозия может проявляться в виде пыльных (черных) бурь и под действием постоянных местных повседневных ветров, или местная эрозия. Последняя возникает в виде верховой эрозии и поземки. Верховая эрозия заключается в захвате частиц почвы и подъемом их вихревым движением вверх. Поземка — перекатывание частиц почвы по поверхности или скачкообразно.

Сильное распыление верхнего 5-сантиметрового слоя почвы часто является следствием излишней механической обработки и перетирания частиц почвы ходовыми системами техники во время проведения полевых работ.

Ветровая эрозия может проявляться в виде пыльных бурь, которые разрушают и уносят частично или полностью пахотный слой.

Наиболее часто пыльные бури наблюдаются в Западной Сибири, Северном Кавказе и в Поволжье на легких почвах. Особенно сильные бури отмечались в 1892, 1928, 1960,1965 и 1969 гг.

Ветровая и водная эрозии по разному влияют на агрофизические свойства почвы. Ветер разрушает и переносит верхние до 5-10 см слои почвы. Вода, с одной стороны, растворяет и транспортирует частицы почвы в более глубокие горизонты и смывает верхние слои, растворяет и уносит за счет промывания вглубь или смывая питательные вещества.

Схема изменения содержания питательных веществ при водной и ветровой эрозиях
Схема изменения содержания питательных веществ при водной и ветровой эрозиях

Для почв степных районов, подверженных ветровой эрозии, как правило, характерен дефицит фосфора, тогда как для почв, подверженных водной эрозии, азота и других подвижных питательных веществ. Потери гумуса и минеральных питательных веществ со временем накапливаются и зависят от типа почв и силы проявления эрозии.

Ветровая эрозия может проявляться и в зимний период. Сильные ветры сдувают снежный покров, обнаженная и подсушивая почву. Вместе со снегом она сносится с полей и образует земляные наносы в других местах.

Механизм совместного действия водной и ветровой эрозий

Совместная эрозия чаще всего отмечается на Северном Кавказе, Центрально-Черноземной зоне, Поволжье, Зауралье, Западной и Восточной Сибири. Механизм совместного действия объединяет процессы и энергию водной и ветровой эрозий, вследствие чего последствия также являются общими, характерными как для водной, так и для ветровой эрозии.

Совместная эрозия проявляться при сочетании следующих факторов:

  1. переувлажнение почвы — сток воды — смыв;
  2. размыв — иссушение — распыление — выдувание.

В районах с устойчивым и сильным снежным покровом эрозия в весенний и летний периоды происходит по схеме: снеготаяние — переувлажнение почвы — сток талых вод — смыв и размыв почвы — иссушение — распыление — дефляция. В районах с малоснежными зимами, сухим весенним и влажным летним периодом процесс обычно развивается по схеме: иссушение и распыление — дефляция — ливень — сток — смыв и размыв почвы.

В эрозионно активные годы за 2-3 месяца совместного воздействия водной и ветровой эрозий прирост оврагов составляет до 30-50 м и более с последующим выдуванием пахотного слоя до 3-5 см.

Совместное действие водной и ветровой эрозий приводит к разрушению почвенного покрова: уменьшению мощности гумусового слоя, снижению содержания органического и минеральных питательных веществ, ухудшению структуры, порозности, водопроницаемости, влагоемкости, водоудерживающей способности, водного и питательного режимов.

Классификация эродированности почв

Степень эродированности почвы определяется сокращением глубины гумусового горизонта, потерей гумуса и питательных веществ. В зависимости от смытости и выдувания различают:

  • слабоэродированные,
  • среднеэродированные,
  • сильноэродированные,
  • очень сильноэродированные почвы.

Существует несколько классификаций основанной на степени эродированности почв и на уменьшении содержания гумуса в верхнем слое. Последняя предложена М.Н. Заславским:

  • слабосмытые — содержание гумуса в верхнем слое по сравнению с несмытой почвой на 10-20% меньше;
  • среднесмытые — содержание гумуса меньше на 20-50%;
  • сильносмытые — содержание гумуса меньше на 50% и более;
  • очень сильносмытые — содержание гумуса меньше на 75% и более.

С.С. Соболевым предложена классификация в зависимости от степени смытости гумусового горизонта. Согласно этой классификации выделяют:

  • слабосмытые — смыто до половины гумусового горизонта;
  • среднесмытые — смыто более половины гумусового горизонта;
  • сильносмытые — частично смыт переходный или иллювиальный горизонт;
  • очень сильносмытые — полностью смыты гумусовый и переходный, или иллювиальный, горизонты; распахивается материнская порода.

Эти классификации требуют уточнения, так как не связаны с пахотным слоем.

Для почв, подверженных ветровой эрозии А.Ф. Родомакиным предложена следующая классификация эродированности:

  • слабодефлированные — выдуто до 20% гумусового горизонта;
  • среднедефлированные — выдуто 20—40%;
  • сильнодефлированные — выдуто 40—60%;
  • сильно сильнодефлированные — выдуто более 60%.

При определении степени эродированности в качестве эталона принимают профиль почвы того же типа, не затронутый эрозией, то есть полнопрофильные почвы.

Противоэрозионные мероприятия

В современном земледелии разработаны и применяются ряд противоэрозионных приемов, направленных на защиту почвы от эрозии и предупреждение её развития и распространения.

Основные почвозащитные приемы:

  1. Мероприятия по защите почв от водной эрозии:
    • залужение сильносмытых склонов;
    • почвозащитные севообороты;
    • контурно-поперечная обработка;
    • лесомелиорация;
    • гидромелиоративные сооружения, например, плотины, системы водорегулирующих валов, быстротоки;
    • полосное прикатывание и зачернение снега, применение щитов для снегозадержания.
  2. Мероприятия по защите почв от ветровой эрозии:
    • зернопаровые, зернопропашные севообороты с короткой ротации;
    • буферные полосы многолетних трав;
    • полосное размещение чистых паров и пропашных культур;
    • кулисные посевы;
    • плоскорезная обработка почвы;
    • посев зерновых стерневыми сеялками;
    • лесомелиорация;
    • регулярное орошение.
  3. Мероприятия по защите почв от совместной эрозии:
    • почвоводоохранное землеустройство территории;
    • залужение сильносмытых склонов;
    • зернотравяные, зернопаровые и зернопропашные севообороты;
    • полосное размещение чистых паров, пропашных культур и многолетних трав;
    • плоскорезная обработка поперек склонов после зерновых культур;
    • лункование отвальной, например, после многолетних трав и кукурузы, зяби и паров;
    • щелевание посевов многолетних трав;
    • мульчирование почвы измельченной соломой;
    • лесомелиорации;
    • гидротехнические сооружения;
    • агрогидромелиоративный почвозащитный комплекс на водосборном бассейне.

Ведущая роль в борьбе с эрозией отводится системам обработки почв, подверженных водной эрозии, и обработки почв, подверженных ветровой эрозии.

Почвозащитные комплексы

Почвозащитный комплекс мероприятий — комплекс научнообоснованных мероприятий, направленных на предупреждение и предотвращение развития и распространения водной и ветровой эрозии, применяемых с учетом принятой системы земледелия.

Важным условием создания эрозионно устойчивых агроландшафтов является системный подход, адаптивность к местным условиям, комплексность, экологическая устойчивость, экономическая и техническая обоснованность, природоохранная и социально-экономическая целесообразность.

Благодаря накопленным научным и опытным данным, для большинства регионов страны и различных условий разработаны и успешно используются почвозащитные комплексы, позволяющие получать высокие урожаи при значительном уменьшении или полном предотвращении эрозионных процессов.

Ущерб, причиняемый эрозией почв

Эрозия почв в отсутствие мер предупреждения её развития и распространения, способна нанести огромный экономический и экологический ущерб, вывести земли из фонда сельскохозяйственных земель.

К основным составляющим ущерба, причиняемого эрозией почв являются:

  • снижение потенциального плодородия почв,
  • ухудшение химических и агрофизических свойств,
  • снижение биологической активности,
  • снижение урожайности и ухудшение качества продукции.
  • снижение эффективности мероприятий по химизации.

Еще 100 лет назад В.В. Докучаев отмечал, снижение плодородия черноземов, рост оврагов, засухи и голод являются прямым следствием неправильного использования земель. Он первым предложил научно обоснованный комплекс мер по предотвращению эрозионных явлений.

В настоящее время эрозионные процессы в различной степени отмечаются практически во всех регионах страны. В отсутствие почвозащитных мер на эрозионно опасных землях, суммарная ежегодная потеря почвы от смыва может достичь, по расчетам М.Н. Заславского, 7 млрд т. Потери гумусового слоя во время пыльных бурь составляют от 1 до 10 см, тогда как на создание 1 см гумусового слоя в природных условиях требуется более 100 лет.

Согласно данным В.А. Беляева, в России с полей и пастбищ в результате смыва ежегодно теряется около 5,4 млн т азота, 1,8 млн т фосфора и 36 млн т калия. Согласно расчетам академика РАСХН В.Д. Панникова, потеря 1 мм слоя южного чернозема с 1 га площади приводит к потере 76 кг азота, 24 кг фосфора, 80 кг калия, тогда как для выращивания 1 т зерна требуется в среднем 66 кг азота, 20 кг фосфора и 26 кг калия.

Если принять содержание в пахотном слое в среднем 0,2% азота, 0,2% фосфора и 2% калия, то годовой смыв 4 млрд т почвы, приводит к потере около 100 млн т питательных веществ.

Согласно данным американских исследователей, в результате эрозии теряется в 20 раз больше питательных веществ, чем их выносится с урожаем.

В ряде зон темпы смыва пахотных почв в 5-15 раз превышают почвообразование. Согласно данным Ф.К. Шакирова, в год формируется 0,6 т/га почвы, тогда как смыв составляет 3-7 т/га, достигая в отдельные годы 50 т/га. Потери почвы в садах и виноградниках могут достигать 30 т/га и более, в чистых парах — 60-150 т/га и более.

Эрозионные процессы приводит к ухудшению агрономических свойств почвы: уплотнению почвы, уменьшению влагоудерживающей способности, ухудшению режимов почвы, потере глинистых и илистых частиц, что отрицательно сказывается на структуре.

Согласно данным Почвенного института им. В.В. Докучаева, запасы гумуса лучших в мире русских черноземов за последние 70 лет после распашки сократились почти на 250 т/га, водоудерживающая способность уменьшилась на 500-600 т/га, а потенциальная урожайность — на 0,5-0,6 т/га сухого зерна в год. В АО «Каширский» Московской области на поле картофеля без противоэрозионной обработки в условиях сильной эрозии смыв почвы за сезон составил 196 м3/га, потери гумуса с 1 га — 8,7 т, азота — 44,3 кг, фосфора — 41,7 кг и калия — 65,2 кг.

Вместе со стоком талых и дождевых вод, который составляет от 400 до 700 м3/га, ежегодно смывается до 50-100 т/га почвы и 100-150 кг/га питательных веществ, в районах проявления ветровой эрозии соответственно столько же выдувается.

Таблица. Запасы гумуса в слое почвы 0-50 см разной степени смытости, т/га

Почва
Степень смытости почвы
несмытая
слабосмытая
среднесмытые
сильносмытые
Темно-серая лесная
153,7
134,9
88,8
65,4
Чернозем обыкновенный
249,0
225,0
117,0
83,0
Чернозем южный
246,6
196,9
168,3
123,3
Каштановая
220,0
178,0
125,0
55,0
Бурая лесная
144,0
117,0
-
69,0

На Смоленской опытной станции из дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при крутизне склона 4-6° и длине до 300 м ежегодно с 1 га смывалось до 5,7 т мелкозема, содержащего 127 кг гумуса, 98 кг калия, 24 кг азота и 10 кг фосфора.

Эрозия почвы изменят качественный состава гумуса, смещая соотношение гуминовых кислот и фульвокислот в сторону последних.

Уменьшение содержания гумуса, доступных питательных веществ и ухудшение физических свойств эродированных почв приводит к снижению биологической активности и фитосанитарного состояния.

На эродированных склоновых землях развивается характерный агрофитоценоз, значительно отличающийся от равнинных земель. На смытых почвах возрастает засоренность и пораженность корневыми гнилями.

Из-за ухудшения физических свойств эродированных почв снижается способность усваивать талые и дождевые воды. В результате коэффициент стока может возрастать до 0,8-0,9, а значительная часть осадков стекает со склонов. Кроме того, увеличиваются потери воды от испарения. Согласно расчетам, годовой склоновый сток приводит к потере до 60-80 млрд м3 воды, вызывая почвенную засуху, которая дополняется дефляцией.

Таблица. Микробиологическая активность эродированных черноземов

Степень смытости почвы
Количество бактерий, млн/г почвы
Количество выделившегося CO2, мг/100 г почвы
Несмытая
5,85
46,25
Слабосмытая
4,77
38,40
Среднесмытая
2,07
17,93
Сильносмытая
1,42
11,47

В целом, от негативного воздействия эрозии на комплекс агрофизических свойств почвы, снижается урожайность сельскохозяйственных культур. Условно принято считать, на слабосмытых почвах урожайность уменьшается на 10-30%, среднесмытых — на 30-50%, сильносмытых — на 50-70%. Смыв и размыв почвы пастбищных земель приводит к уменьшению урожаев сена в 2-3 раза и более.

Более точно, снижение урожайности зависит от степени смытости, погодных условий, генетического типа почв, состава возделываемых культур, агротехники и иных факторов. Культуры могут по разному реагировать на смытость почв.

В масштабах страны, с эродированных сельскохозяйственных угодий ежегодно недополучают 1/3-1/4 валового сбора продукции растениеводства.

Ущерб, причиняемый водной и ветровой эрозиями, сказывается также на микро- и нанорельефе, заиливании рек и озер, снижение продуктивности кормовых угодий и т.д.

В результате эрозионных процессов снижаются продуктивность и устойчивость земледелия, экономическая отдача сельскохозяйственного производства.

Таблица. Урожайность сельскохозяйственных культур на почвах разной степени эродированности, % несмытой почвы

Культура
Слабосмытые почвы
Среднесмытые почвы
Сильносмытые
Озимая пшеница
85-90
50-60
30-35
Озимая рожь
85-90
55-60
35-40
Яровая пшеница
70-80
40-50
15-20
Ячмень
80-85
45-55
30-40
Овес
80-85
55-60
30-45
Кукуруза
80-85
60-70
50-60
Горох, вика
85-95
60-70
50-60
Сахарная свекла, картофель
80-90
30-40
10-15
Подсолнечник
70-80
40-50
20-30
Викоовсяная смесь
85-90
65-70
35-45
Суданская трава
80-90
55-60
30-40
Многолетние травы
90-95
85-90
60-75
[INSERT_ELEMENTOR id="3546"]

Литература

Земледелие. Учебник для вузов/Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков, А.И. Пупонин и др. — М.: Издательство «Колос», 2000. — 551 с.

Основы технологии сельскохозяйственного производства. Земледелие и растениеводство. Под ред. В.С. Никляева. — М.: «Былина», 2000. — 555 с.

Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.

Ссылки

  1. Основы технологии сельскохозяйственного производства. Земледелие и растениеводство. Под ред. В.С. Никляева. - М.: "Былина", 2000. - 555 с.