Эродированные почвы и их производительность
Nbsp;
МИНИСТЕРСТВО АГРАРНОЙ ПОЛИТИКИ И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ
ЛУГАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Строительный факультет
Кафедра землеустройства и кадастра
Л.Г.Щеголева
Лекции по десциплине
ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕРРИТОРИИ»
Для студентов 5 курса специальности 7.08010103
«Землеустройство и кадастр»
ЛУГАНСК-2013
Лекция 1
Общее понятие об эрозии почв
1.История эрозиоведения.
2. Виды эрозии почв.
3. Почвообразующие процессы и причиры возникновения эрозии.
Слово эрозия имеет очень широкое понятие и применяется в различных областях знаний, но мы будем использовать его применительно к почвоведению.
Под эрозией почвы понимается совокупность взаимосвязанных процессов отрыва, переноса и отложения почвы (иногда материнской и подстилающей пород) поверхностным стоком временных водных потоков и ветром. Водная эрозия происходит под влиянием стока дождевых, талых, поливных и сбросных вод. Ветровая эрозия происходит под действием ветра. Часто ее называют дефляцией. Этот термин оправдывает себя с точки зрения удобства словообразования: производные от него термины «противодефляционная устойчивость», «противодефляционные мероприятия» более удобны чем противоветроэрозионная устойчивость и противоветроэрозионные мероприятия.
|
|
|
Первые сведения об эрозии на территории нашей страны можно найти у Геродота, а также в многочисленных летописях и писцовых книгах. Научный подход к проблеме эрозии в России впервые применил М.В. Ломоносов, который в своих работах в 1751-1763 гг. отмечал разрушающую и сортирующую деятельность водных потоков, а также выдувание земли в местах, не защищенных растительностью. Во второй половине ХVIII и первой половине XIX в. трудами таких ученых и практиков как М.И. Афонин, С.Друковцев, Н.Н. Шишка, А.Т. Болотов, В.Я. Ломиковский и др. был разработан ряд приемов по регулированию и задержанию талых и ливневых вод на полях, предложены меры борьбы с овражной эрозией, заложены основы агролесомелиорации. Последующий период развития исследований по эрозии почв тесно связан с работами В.В. Докучаева. Особенную ценность имеют работы В.В. Докучаева «Русский чернозем», «Наши степи прежде и теперь». Последняя появилась после небывалой засухи, охватившей более трети черноземной полосы и вызвавшей неурожай. Далее следует отметить работы П.А. Костычева, А.А. Измаильского, опубликовавшего в 1893 г. книгу «Как высохла наша степь». Значительный вклад в эту науку внесли ученики В.В. Докучаева Г.Н. Высоцкий и Юницкий.
|
|
|
После Октябрьской революции в Советском Союзе создалась сеть противоэрозионных станций и опорных пунктов. Большой вклад в развитие противоэрозионной науки внесли такие ученые как А.М. Панков, А.С. Козменко, С.С. Соболев, М.Н. Заславский, чьи труды по праву стали классическими. За ними идут труды таких исследователей как Г.П. Сурмач, И.Г. Зыков, Е.А. Гаршинев, М.С. Кузнецов, Г.П. Глазунов. В Украине следует отметить труды таких эрозионистов как А.Г. Тарарико, Н.К. Шикула, Г.И. Швебс, С.Ю. Булыгин и т. д., перечислять можно бесконечно. В Луганске с 1972 по 1996 гг. существовал и успешно работал Научно-исследовательский институт защиты почв от эрозии, который в последние годы назывался Институт охраны почв. Сотрудниками этого института проведена очень большая работа по всем природно-климатическим зонам Украины. Следует отметить имена ведущих эрозионистов этого института, таких как Лавровский А.Б., Джамаль В.А., Ивушкин И.Ф., Шелякин Н.М., Белолипский В.А., Грабак Н.Х. и из более молодых Зубов А.Р., которые внесли достойный вклад в эту науку. Институтом создан комплекс противоэрозионных мероприятий на землепользовании опытного хозяйства «Ударник» как эталон. Подобные комплексы при содействии сотрудников института внедрены в ряде хозяйсв Луганской , Донецкой, Запорожской и Черкасской областях.
|
|
|
Защита почв от эрозии – это часть более широкой проблемы охраны почв – охраны от различных почворазрушающих процессов. Почва – ценнейшее достояние человечества. Говоря о русском черноземе В.В.Докучаев писал, что он дороже золота. Без золота человечество может прожить, а без почвы никогда. Способность почвы наращивать свое плодородие называют законом положительного эффекта в природном почвообразовательном процессе и формулируется он так:
В самой природе почвообразовательного процесса, совершающегося при ведущей роли живых организмов, способных размножаться во все возрастающих размерах и захватывать все большее количество лучистой солнечной энергии и питательных веществ из окружающей среды, а затем концентрировать их в зоне своего обитания, заложено непременное формирование и возрастание со временем плодородия почв.
Почву можно представить как пленку на поверхности Земли, которая настолько мала, что ее толщину трудно выразить даже миллиардными долями процента от радиуса Земли.
|
|
|
Эрозия почвы подразделяется на поверхностную или смыв и линейную или размыв почвы и подстилающих пород.
Дефляция проявляется в двух формах: повседневной и в виде пыльных бурь. Повседневную вызывают ветры малой скорости, завихрения, небольшие порывы ветра, а также воздействия на сухую почву различных почвообрабатывающих орудий. Пыльные бури – наиболее разрушительное природное явление, вызывается ветром высокой скорости (больше 5 м/с – для легких почв и 12 м/с – для тяжелых почв). Между эрозией и дефляцией почв существует определенная взаимосвязь:
-- во-первых, смытые почвы в большинстве случаев легче подвергаются дефляции чем несмытые, и наоборот, дефлированные почвы на склонах легче подвергаются эрозии чем не дефлированные;
-- во-вторых, в засушливых условиях все приемы, направленные на задержание склонового стока не только предупреждают эрозию, но и уменьшают опасность проявления дефляции, так как влажные почвы меньше подвергаются выдуванию, чем сухие;
-- в третьих, как в борьбе с эрозией, так и в борьбе с дефляцией исключительно большое значение имеет хорошо развитый растительный покров и поэтому все приемы, направленные на улучшение его состояния, одновременно защищают почву как от эрозии, так и от дефляции;
-- в четвертых, есть много районов, где необходима защита почв как от дефляции, так и от эрозии. В частности Донбасс является регионом совместного проявления процессов эрозии и дефляции почв.
Почворазрушающие процессы и причины возникновения ерозии.
Процессы, происходящие на земном шаре, в глобальном масштабе очень сложны и выражаются в постоянном перемещении масс и энергии. Положительные формы рельефа разрушаются, отрицательные – заполняются продуктами выветривания. Движение литосферы обусловлено эндогенными и экзогенными процессами. Эндогенные, значит внутренние и экзогенные – на поверхности Земли.
К эндогенным явлениям следует отнести тектонические движения т.е. поднятия и опускания земной коры, охватывающие значительные территории, землетрясения, вулканизм и т. д. Например, подъем суши в районе Баку за последние 100 лет составил 16 м, на Тянь-Шане современное поднятие идет со скоростью 10 см/год , а опускание Терской впадины в пределах Восточного Предкавказья происходит со скоростью 5-7 см/год. В Сибири идет интенсивное поднятие Верхнеангарского хребта и одновременное опускание Верхнеангарской котловины. Вертикальные тектонические движения вызывают изменение базиса эрозии и этим могут влиять на степень эрозионной опасности земель и интенсивности роста овражной сети. В результате землетрясений на поверхности появляются крупные трещины, смещения слоев, что в свою очередь ведет к появлению осыпей, обвалов, оползней, эрозии и т.д.
Движения земной коры могут происходить и под влиянием деятельности человека. Так, земная поверхность подвергается значительным деформациям в зоне добычи полезных ископаемых подземным способом. Например, при разработке угольных пластов образуется впадина, называемая мульдой сдвижения. В Донбассе, при образовании мульды сдвижения оседание поверхности достигло 2.6 м. К эндогенным процессам относится еще и вулканизм. Из стран СНГ вулканы имеются на Камчатке и Курильских островах. Вулканические почвы неустойчивы к эрозии. Смыв почвы со склонов вулкана иногда достигает 170 т/га в год. Кроме вулканов существуют фумаролы, гейзеры, грязевые вулканы и термальные источники.
Экзогенные процессы можно обозначить термином выветривание.
Выветривание – это совокупность процессов изменения земной коры под влиянием физических, химических и биологических факторов. Продукты выветривания перемещаются экзогенными агентами – ветром, водой, снегом, льдом и т.д. Часть продуктов выветривания остается на месте первоначального залегания горных пород. Они получили название элювия. Перемещенные различными агентами денудации, продукты выветривания называются делювием и пролювием. Различают физическое, химическое и биологическое выветривание. Выветривание снижает противоэрозионную устойчивость пород, увеличивает эрозионную опасность земель.
Возникновение процессов эрозии и дефляции определяется совокупностью физико-географических и социально-экономических факторов.
Физико-географические факторы включают климат, рельеф местности, почвы и биологические условия. Рассмотрим их в отдельности:
Климат территории – это осадки, характер ливневых дождей, снежного покрова, интенсивность снеготаяния, температура воздуха, направление и скорость ветров.
Рельеф местности характеризуется крутизной и длиной склонов, их формой и экспозицией.
Почвы (тип почвы, механический состав, степень эродированности, противоэрозионная устойчивость, структура, вводно-физические свойства и т. др.).
Биологические условия выражаются в наличии растительного покрова на поверхности почвы.
Осадки являются одним из климатических факторов, они формируют поверхностный сток. Сток воды на склонах происходит в период ливней и весеннего снеготаяния. Величина стока характеризуется коэффициентом стока, который определяется по формуле:
К = С/Р ; где К – коэффициент стока,
С – слой поверхностного стока, мм
Р – слой выпавших осадков, мм
Общее количество осадков в течение года характеризует лишь потенциальную опасность эрозии. Наибольшее влияние на развитие эрозии оказывает характер их распределения в отдельные периоды и интенсивность их выпадения в единицу времени (мм/мин). При ударе о почву дождевые капли разбрызгиваются и увлекают за собой мелкие почвенные частицы, которые забивают поры почвы жидкой грязью и ухудшают ее водопроницаемость. В районах дефляции почв осадки уменьшают степень развития эрозии. Увлажняя почву, они повышают связность почвенных частиц и их сопротивляемость ветру, способствуют более быстрому росту растительности. На развитие процессов эрозии оказывают влияние и осадки, выпадающие в виде снега. При этом важную роль играют мощность снежного покрова, глубина промерзания почвы и интенсивность снеготаяния. С увеличением снежного покрова, глубина промерзания почвы уменьшается. Непромерзшая почва лучше впитывает влагу, уменьшая поверхностный сток. Величина весеннего стока зависит от интенсивности таяния снега. При медленном таянии большая часть талых вод впитывается почвой. При быстром таянии земля не успевает поглощать воду и большая часть ее стекает по склону производя смыв почвы. При повышении температуры воздуха ускоряется процесс снеготаяния, создавая условия для формирования поверхностного стока.
Ветер играет важную роль в развитии процессов дефляции. Особенно сильно его разрушительная сила проявляется в засушливых районах. Дефляция возникает чаще всего весной при скоростях ветра выше 10 м/с. В это время почва бывает открытой на больших площадях. За показатель дефляционной опасности чаще всего принимают количество дней в году со скоростью ветра свыше 15 м/с. Ветроустойчивость почв зависит от размеров агрегатов в верхнем почвенном слое. Наиболее устойчивыми являются комочки почвы свыше 1 мм. Распыленная почва сильнее подвергается выдуванию.
Рельеф местности является носителем эрозионной энергии территории, определяет интенсивность смыва и размыва почв и почвогрунтов. Выраженность его определяется разностью высот и низин, частотой расчленения территории, длиной и крутизной склонов. Все это составляет гидрографическую сеть. Последняя состоит из разветвленной системы естественных русел стока, имеющих различное строение и протяженность. Верхние звенья гидрографической сети – ложбины, примыкающие к водоразделам бывают небольших размеров. Нижерасположенные звенья сети – лощины являются углубленными впадинами с расширенным дном и выраженными по высоте и крутизне берегами. Следующее нижерасположенное звено – суходолы. Они имеют выраженную асимметрию берегов солнечных и теневых экспозиций. Нижним звеном гидрографической сети являются долины. Для характеристики расчлененности территории гидрографической сетью применяют коэффициент расчлененности который равен :
А = L/S ; где
L - протяженность гидрографической сети, км;
S - площадь гидрографической сети, км2
Среди условий, оказывающих влияние на развитие эрозии решающую роль играют крутизна и длина склонов. Разрушительная сила поверхностного стока и смыва почвы особенно усиливается при одновременном увеличении крутизны и длины склона.
На распределение смытого мелкозема оказывает влияние форма склона. На прямых склонах мощность поверхностного стока возрастает вниз по склону. На выпуклых склонах наиболее сильный сток и смыв почвы происходит на самой крутой – выпуклой части склона. На вогнутых склонах процессам эрозии в наибольшей степени подвержена верхняя, более крутая часть склона. В нижней части, вследствие падения уклона может происходить аккумуляция почвенных частиц.
На развитие процессов эрозии оказывает влияние и экспозиция склонов. Ее влияние определяется разницей температур, неравномерностью снегораспределения, влагонакопления и т.д. Сильнее всего эрозионные процессы наблюдаются на южных склонах.
Дефляции в первую очередь подвергаются холмы, небольшие повышения, водоразделы, склоны хребтов, особенно их верхние части и положительные формы рельефа.
Почвы. На развитие процессов эрозии и дефляции оказывает влияние механический состав почв и их противоэрозионная устойчивость. Важным показателем физического состояния почв является их структура. В.Р. Вильямс указывал, что комковатая почва может сделать запас воды, равный 85% от годового количества атмосферных осадков. Таким образом, структурные почвы, обладающие хорошей водопрочностью, состоящие из комочков размером 0.25 мм и более являются наиболее устойчивыми в эрозионном отношении. В районах дефляции наиболее податливы раздуванию легкие по механическому составу почвы (песчаные, супесчаные, легкоглинистые). Податливость почв эрозии зависит и от наличия в них гумуса. Гумус способствует биологической активности почвы и структурообразованию.
Шероховатость поверхности способствует снижению интенсивности процессов эрозии и дефляции.
Растительный покров является важным средством в борьбе с эрозией почв. Противоэрозионная роль растительного покрова доказана многочисленными
исследователями начиная с В.В. Докучаева. Защитное действие растительности проявляется
не только в том, что растения своими корнями скрепляют почву, делают ее более структурной, но и в том, что сплетения корней образуют крупные комки. Сельскохозяйственные культуры обладают различной противоэрозионной устойчивостью. Наиболее слабыми в этом отношении являются пар и пропашные культуры, далее идут озимые, многолетние травы и участки под естественной травянистой растительностью.
Социально-экономические факторы, влияющие на развитие эрозионных процессов, проявляются в результате хозяйственной деятельности человека и играют решающую роль в борьбе с эрозией почв. Сюда можно отнести распашку и вовлечение в интенсивное использование эрозионноопасных земель без должной противоэрозионной защиты, что приводит к появлению новых очагов эрозии и дефляции. В некоторых хозяйствах недооценивается почвозащитная роль лесных насаждений. На склоновых землях недостаточно проектировалось стокорегулирующих лесных полос. Полезащитные лесополосы размещались без должного учета рельефа, что приводило к концентрации поверхностного стока. В районах дефляции нередко завышались допустимые расстояния между основными лесополосами. Противоэрозионные гидротехнические сооружения в районах эрозии почти не проектировались. Пастбища на склоновых землях нередко использовались бессистемно. Все это приводило к усилению эрозионных процессов.
Вопросы для самоконтроля
1. Какова история эрозиоведения.
2. Виды эрозии почв.
3.Что собой представляют почвообразующие процессы.
4. Каковы причины возникновения водной и ветровой эрозии.
ЛЕКЦИЯ 2
Эродированные почвы и их производительность
1. Свойства эродированных почв.
2. Картографирование эродированных почв.
Свойства эродированных почв
Почвы, частично или полностью разрушенные поверхностной и линейной эрозией, относят к эродированным.
В зависимости от степени потери при эрозии верхних горизонтов почвы обычно выделяют слабо-, средне- и сильносмытые почвы. Чем почвы более эродированы, тем больше они отличаются от своих не смытых аналогов по химическому и гранулометрическому составу, физико-химическим свойствам , водному, воздушному и тепловому режимам, биогенности и другим показателям, совокупность которых влияет на плодородие почв и их противоэрозионную устойчивость.
Характер изменения гранулометрического состава почв в основном определяется степенью однородности по глубине профиля. Если он однороден, то несмытые, слабо-, средне- и сильносмытые почвы могут существенно и не отличаться друг от друга по этому признаку. Если же по профилю гранулометрический состав изменяется, то в зависимости от степени смытости почв на дневную поверхность выходят горизонты иного состава чем верхний горизонт несмытой почвы. В обыкновенных, карбонатных и южных черноземах, в каштановых почвах и сероземах, развитых на лессах и лессовидных суглинках , гранулометрический состав почв разной степени смытости не отличается друг от друга. При смыве дерново-подзолистых почв гранулометрический состав слабо-, средне- и сильносмытых почв существенно изменяется в связи со сменой гранулометрического состава нижележащих генетических горизонтов.
С увеличением эродированности почв снижается содержание в почве гумуса. Согласно классификации Заславского потери гумуса относительно несмытой почвы составляют для слабосмытых почв - 10-20%, сильносмытых почв – 50-70%, очень сильно смытых почв- более 70%. Кроме того в эродированных почвах ухудшается качество гумуса: уменьшение отношения содержания углерода гуминовых кислот к содержанию углерода фульвокислот. Это связано с выносом при эрозии водорастворимого органического вещества, в составе которого гуминовые кислоты составляют 70-80%. Уменьшение гуминовых кислот ведет к снижению плодородия и ухудшению противоэрозионной устойчивости почв.
Смыв верхних почвенных горизонтов обусловливает появление или увеличение содержания карбонатов в верхнем слое почвы. При этом отмечается повышение границы вскипания, а при сильной эродированности почвы вскипают с поверхности. Уменьшение в почве гумуса и возрастание карбонатов - одна из характерных особенностей смытых почв. В сильно смытых черноземах обыкновенных содержание СаСО3 нередко достигает 800-1000 т/га.
В эродированных черноземах при уменьшении содержания гумуса и илистой фракции падает емкость поглощения и уменьшается содержание в поглощенном комплексе двухвалентных катионов, особенно поглощенного Са++, что ведет к снижению противоэрозионной устойчивости почв.
Чем более почвы эродированы, тем менее они содержат азота. Это снижение пропорционально снижению гумуса. Так, например в среднесмытых черноземах Молдавии отмечалось уменьшение содержания гидролизуемого азота и нитратов в 1,5-2 раза.
С четкой закономерностью также отмечалось уменьшение Р2О5 , в среднесмытых почвах на 20-40%, в сильносмытых на 40-60%.
В эродированных почвах также уменьшается обменный калий.
Таким образом отсюда вытекает необходимость дифференцированного внесения удобрений в почвы разной степени смытости.
В эродированных почвах снижается содержание микроэлементов. Исследования в Полтавской области показали, что в смытых черноземах наличие подвижных форм микроэлементов уменьшилось: бора с 0,89 до 0,65, марганца с 28 до 18, молибдена с 0,26 до 0,19, цинка с 0,38 до 0,23, кобальта с 1,26 до 0,85 мг/на 1кг почвы. Недостаток микроэлементов в почве значительно снижает урожай сельскохозяйственных культур.
Эродированные почвы существенно отличаются от неэродированных по физическим свойствам. В эродированных почвах уменьшается содержание водопрочных агрегатов (крупнее 1 мм). С увеличением смытости возрастает плотность сложения почвы – ее объемная масса. Повышение плотности эродированных почв связано как с более плотным сложением приблизившихся к поверхности нижних горизонтов, так и с относительным увеличением содержания в почве минеральной части и уменьшение органической. Плотность пахотного слоя несмытых черноземов составляет в среднем 1,10-1,18 г/см3 , средне- и сильносмытых 1,25-1,34 г/см3 (для условий нашей области). В подпахотном слое эти величины соответственно равны 1,24 и 1,60 г/см3 . Повышение плотности почвы снижает ее водопроницаемость и тем самым создает опасность увеличения склонового стока. На эродированных почвах обычно ниже влажность и влагоемкость.
Эродированные почвы характеризуются снижением биологической активности. Продуцирование СО2 в смытых почвах иногда в 5-10 раз ниже чем в несмытых. В них снижается содержание многих микроорганизмов, падает активность инвертазы и фосфатазы. Масса червей в слабо,- средне- и сильносмытых черноземах по сравнению с несмытыми снижается соответственно в 1.6, 2.2, и 2.6 раза.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1206; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!