Эрозия почв
Эро́зия почв, совокупность взаимосвязанных процессов отрыва, переноса и отложения почвы, а иногда и материнской и подстилающей пород, поверхностным стоком временных водных потоков. По интенсивности различают антропогенную (современную) и геологическую (древнюю) эрозию:
антропогенная эрозия является, как правило, следствием нерациональной хозяйственной деятельности человека. В результате этого эрозионные процессы активизируются, что приводит к нарушению создавшегося в природе ландшафтного равновесия (большой процент пахотных земель, вырубка лесов, чрезмерный выпас скота и др.). Особенно это характерно как для склоновых ландшафтов (водная эрозия), так и для равнинных территорий (ветровая эрозия);
геологическая эрозия возникает и происходит под воздействием тектонических процессов, движения ледников, их таяния, стока воды и выветривания геологических пород. Эти процессы протекают медленно.
На интенсивность проявления эрозионных процессов также оказывают существенное влияние климат (количество и интенсивность выпадающих осадков, интенсивность снеготаяния, скорость ветра, температура и др.), рельеф (уклон местности) и свойства почвы (содержание гумуса, гранулометрический состав, водопроницаемость, плотность, состав почвенного поглощающего комплекса и др.).
Водная эрозия
Основные причины возникновения водной эрозии и формирования смытых и намытых почв связаны с уклоном местности. Поверхностный сток дождевых и талых воды и смыв почвы, как правило, начинается при уклоне более 1–2°. Нарушение почвенного покрова проявляется в виде поверхностной эрозии (смыв почвы) и размыва (линейная эрозия). Каждый из этих видов может сопровождаться проявлением смыва или размыва почвы, но чаще всего и того и другого, в зависимости от местоположения на склоне.
Дождевая (ливневая) эрозия зависит как от параметров водного потока, так и от интенсивности выпадающих осадков и параметров дождевых капель. Интенсивность весеннего стока и величина смыва почвы в весенний период во многом зависят от характера таяния снега, инфильтрационной способности мёрзлой почвы и продолжительности снеготаяния.
Смыв почвы на склонах происходит в результате ручейковой эрозии с образованием вначале небольших размывов и промоин, которые впоследствии могут развиться в овраги (линейная эрозия). Овраг это уже самое верхнее связующее звено эрозионной сети между поверхностью бассейнов и долинами рек и балок. Максимальная глубина вреза оврагов и балок является показателем местного базиса эрозии – горизонтальной поверхностью, на уровне которой стекающие водные потоки теряют свою размывающую силу.
Ирригационная эрозия, т. е. вид водной эрозии почвы при орошении, делится на подвиды в зависимости от способа орошения: при поливе напуском по бороздам, по полосам, по чекам; эрозия при дождевании. Основная причина ирригационной эрозии – несоблюдение правил и норм полива в орошаемом земледелии. В результате неграмотного орошения на плохо спланированных и со значительным уклоном участках верхний слой почвы смывается, а иногда могут образовываться даже овраги.
Разновидностью водной эрозии почв также является термоэрозия – вид эрозии, связанный с таянием почвы и пород в районах многолетней мерзлоты. Своеобразие этого вида заключается в сочетании теплового и механического воздействия текущей воды на многолетнемёрзлые горные породы в ландшафтах криолитозоны. Термоэрозия тесно связана с процессами термокарста и термоабразии.
В результате водной эрозии почв изменяются их физические и химические свойства, ухудшаются водный и воздушный режимы, происходит переотложение почвенного материала по элементам рельефа, что способствует изменению структуры почвенного покрова и проявлению почвенной засухи. В зависимости от величины годового смыва, по степени эродированности почвы подразделяются на следующие категории:
слабосмытые – интенсивность смыва плодородного слоя почвы составляет 0,5–1,0 т/га;
среднесмытые – 1,0–5,0 т/га;
сильносмытые – 5,0–10,0 т/га.
Процессы эрозии не только ухудшают свойства конкретных почв, но и усложняют структуру почвенного покрова в целом и усиливают его контрастность. Последнее связано не только со смывом, но и с аккумуляцией почвенного материала. Ущерб, наносимый водной эрозией, заключается не только в переносе эродированного материала, но и в значительных потерях питательных элементов почвы. Степень смытости почвы при прочих равных условиях оказывает влияние на снижение урожая. Подсчитано, что в среднем на слабосмытых почвах недобор урожая составляет 10–20 %, на среднесмытых – 40–60 %, а на сильносмытых – 80 % и более.
На 1 января 2021 г. площадь сельскохозяйственных угодий, нарушенных водной эрозией, в РФ составила 1996,43 тыс. га (15,5 %) общей обследованной площади (12912,63 тыс. га). Сельскохозяйственные угодья, подверженные водной эрозии, по степени эродированности распределяют следующим образом: слабосмытые почвы имеют наибольшее распространение и занимают 81,9 %, среднесмытые – 13,7 % и сильносмытые – 4,4 % площади сельскохозяйственных угодий, подверженных водной эрозии, в РФ.
Ветровая эрозия
Ветровая эрозия (дефляция) – это полное или частичное разрушение верхнего слоя почвы под действием ветра. Необходимым условием проявления ветровой эрозии является ветер, скорость которого достаточна для отрыва и перемещения частиц почвы. По таким признакам, как интенсивность, продолжительность и масштабы явления, а также размер причиняемого ущерба, различают повседневную ветровую эрозию и пыльные бури.
Повседневная ветровая эрозия происходит при относительно низкой скорости ветра, лишь незначительно превышающей критическую для данной почвы. Повседневная ветровая эрозия чаще всего распространена в пределах одного или нескольких соседних полей, на территории которых развиваются все стадии дефляционного процесса – от выдувания почвы до отложения наносов. Практически все пахотные почвы в той или иной степени могут быть подвержены повседневной ветровой эрозии. Степень проявления повседневной эрозии зависит от агрофона пылеобразующей площади (распаханность, наличие лесных насаждений, многолетних трав, кулис и др.). Увеличение площади с дефляционноопасным агрофоном повышает скорость и разрушительную силу ветра у поверхности почвы.
Пыльные бури – наиболее вредоносное атмосферное явление, проявляющееся в виде переноса сильным ветром большого количества почвы и пыли, поднимающихся с поверхности земли и движущихся на высоте в несколько метров. В некоторых случаях высота может достигать 1 км и более. Это атмосферное явление чаще всего возникает в пустынных и полупустынных регионах. Реже пыльные бури возникают в степных, очень редко в лесостепных и лесных регионах. В степных и лесостепных регионах пыльные бури обычно бывают ранней весной, после малоснежной зимы и засушливой осени, но иногда бывают даже зимой в сочетании с метелями.
При превышении некоторого порога скорости ветра (зависящего от механического состава почвы и её влажности) отрыв и перенос частиц почвы, пыли или песка от поверхности происходит скачкообразно (сальтация) и во взвешенном состоянии, при этом одновременно наблюдается и оседание на большой территории.
Повседневная ветровая эрозия приводит к снижению плодородия почв. В результате выдувания или засыпания почвой гибнут посевы сельскохозяйственных культур. При пыльных бурях затрудняется работа промышленных предприятий, транспорта, авиации и др. Запылённость воздуха отрицательно сказывается на здоровье людей.
При ветровой эрозии выносятся наиболее малые частицы почвы, и она проявляется на любых типах рельефа. По степени проявления дефляции в соответствии с потерей гумусового горизонта выделяют следующие почвы:
слабодефлированные – уменьшение гумусового слоя до 20 %;
среднедефлированные – уменьшение гумусового слоя на 21–40 %;
сильнодефлированные – уменьшение гумусового слоя на 41–60 %.
Наиболее часто ветровая эрозия проявляется весной, когда почва разрыхлена, подсушена, распылена и не покрыта растительностью и пожнивными остатками. Распространение ветровой эрозии приводит к незаметному, но постоянному снижению почвенного плодородия. Ветровая эрозия наносит большой ущерб сельскому хозяйству. В результате эрозии не добирается 5-я часть продукции растениеводства.
По результатам обследования на 1 января 2021 г. площадь дефлированных почв в РФ составила 1136,94 тыс. га (8,8 %) от общей обследованной площади (12 912,63 тыс. га) сельскохозяйственных угодий. Основную долю нарушенных почв составляют слабодефлированные почвы – около 81,8 %, среднедефлированные распространены на 14,8 % и сильнодефлированные – на 3,4 % общей обследованной площади.
Эрозия почв в мире
Эрозия почв является общепланетарной проблемой. Из данных конференции ООН по окружающей среде и развитию (1992) следует, что среди видов деградации почв наибольшее распространение получили: водная эрозия (56 %), дефляция (28 %), химическая (12 %) и физическая (4 %) эрозия. Ежегодно на планете около 25 × 109 т почвы смывается в процессе водной эрозии, что приводит к выведению из оборота 6 × 106 га продуктивных сельскохозяйственных земель, не подлежащих восстановлению.
По данным ФАО, каждые 5 с эрозия уничтожает участок земли размером с футбольное поле. При этом на восстановление всего 2 см плодородного слоя почв уходят сотни, а в северных широтах – тысячи лет. Скорость разрушения вспаханных полей в 10–100 раз превышает темпы почвообразования.