Вследствие нерационального использования земель, а также при интенсивном воздействии ветра, воды происходит полное или частичное разрушение гумусового слоя почвы, что приводит не только к появлению оврагов и глубоких рытвин, но и значительному снижению плодородности. Чтобы избежать серьезных последствий, необходимо своевременно проводить защиту почв от эрозии и устранять возникающие повреждения по мере их появления.

Повреждение грунта происходит при непосредственном воздействии на него ветра или воды, вследствие чего различают 2 типа эрозии.

Водная эрозия

При водной эрозии разрушение почвы осуществляется ливневыми дождями, талыми водами, в процессе оросительной деятельности, под воздействием прочих временных факторов путем полного или частичного смыва плодородного слоя.

Степень наносимого территории ущерба зависит от характера воздействия воды на поверхность земли, поэтому водная эрозия бывает:

• капельная – повреждение почвы происходит капельками воды, удары которых вызывают разрушение структурных элементов грунта, а кинетическая энергия удара способствует разбрасыванию отделенных частиц почвы в стороны. На наклонных участках перемещение частичек гумуса происходит на большие расстояния, по сравнению с равнинной поверхностью, вызывая ускоренное развитие водной эрозии почв. Перемещение отдельных частичек осуществляется не только разбрасыванием их в разные стороны, но и последующим перемещением с каплями воды. Преобладание капельной эрозии над другими типами наблюдается в субтропиках и влажных тропиках;

• плоскостная (поверхностная) – равномерное смывание плодородного слоя почвы дождями либо оросительными средствами, следствием которого является выход на поверхность материнской породы. Под воздействием поверхностной эрозии на отдельных участках поврежденной территории появляются намытые, смытые почвы и значительно реже делювиальные, слабо отсортированные отложения. Нередко поверхностная эрозия приобретает масштабы, свойственные линейной эрозии;

• линейная – размыв грунта, сопровождающийся появлением небольших промоин, которые с течением времени преобразуются в овраги, рытвины и прочие углубления. Линейная эрозия распространяется на территорию меньшего размера, чем плоскостная и капельная, хотя более заметна. На сегодняшний день линейная эрозия подразделяется на боковую гидроэрозию и глубинную, которая проявляется в виде поврежденного дна водоема, начинаясь в устье и продолжаясь по течению до тех пор, пока водный поток обладает энергией. Наглядным примером боковой эрозии являются подмываемые постоянными водными потоками берега рек. В оврагах, озерах, реках и прочих водоемах сначала возникает глубинная эрозия, которая постепенно сменяется либо дополняется боковой. Наряду с плоскостной, линейная эрозия преобладает на склонах, откосах и прочих наклонных участках, поэтому присуща степным, лесостепным, горным зонам и районам с сильно расчлененным рельефом.

Наибольший ущерб грунту наносится при поверхностной и линейной эрозии, которые сопровождаются перемещением с потоком воды больших камней, обломков горных пород, способствуя тем самым ускорению эрозионных процессов почвы.

Ветровая эрозия (дефляция)

Суть процесса дефляции заключается в отрыве мелких частиц плодородного слоя почвы и подъем их в воздух, образуя пыльные бури. Отрыв новых частиц грунта происходит не только посредством воздействия ветровых потоков, но и летящими частицами. В зависимости от скорости и силы ветра, перенос веществ осуществляется на сколь угодно дальние расстояния. В большинстве случаев, ветровой эрозии подвержены иссушенные почвы, а также участки, плохо защищенные растительностью, поэтому ущерб от процесса дефляции наиболее существенен в пустынных зонах, засушливых регионах и степях.

Особенности ветровой эрозии почв относительно водной:

• перемещение частиц на большие расстояния как сверху вниз, так и снизу вверх;
• степень воздействия не зависит от особенностей рельефа;
• воздействие ветра заключается в выдувании отдельных элементов почвы с сохранением питательных веществ, в то время как водная эрозия сопровождается растворением в потоке воды большого количества питательных веществ, не только обедняя почву, но и создавая угрозу загрязнения водоемов.

Наряду с водной, ветровая эрозия наносит значительный ущерб произрастающим растениям и посевам. При сильном выдувании частиц корневая система растений оголяется, приводя к их гибели. В то же время, большая часть посевов погибает из-за нанесенных в большом количестве грунтовых веществ.

Независимо от воздействующего на почву фактора, степень наносимого ущерба зависит от интенсивности протекания эрозионных процессов, в связи с чем эрозия бывает:

• ускоренной. Эрозия, развивающаяся ускоренным темпом, за короткий промежуток времени способна значительно изменить привычный ландшафт огромной территории, поскольку почвообразование происходит медленнее, чем наносимый эрозией ущерб, что ведет к быстрой деградации грунта. Довольно часто ускоренная эрозия является следствием неправильной агротехнической обработки почвы, в результате чего наблюдается разрушение гумуса, материнской породы, способствующие образованию оврагов и промоин, проблема которых усугубляется периодическим воздействием природных факторов;

• естественная. При нормальном течении эрозия не наносит существенного вреда форме земной поверхности, поскольку почвенный покров в условиях естественного формирования успевает восполняться соотносимо ущербу, причиняемому водной или ветровой эрозией, поэтому изменения рельефа незначительны.

Таким образом, с любыми предпосылками и образованием эрозии почвы нужно сразу приступать к разработке противоэрозионных мероприятий, в ходе которых стоит учитывать совокупность факторов, влияющих на прогрессивность новых образований и интенсивность развития существующих повреждений.

Причины возникновения эрозии

Возникновение и прогрессивность повреждения поверхностного слоя земли происходит под влиянием ряда факторов, среди которых наиболее существенное значение играют:

1. Климат. Развитие водной эрозии наблюдается в условиях затяжных, ливневых дождей, а также быстром таянии снега. Ветровая эрозия свойственна климату с небольшим количеством осадков и высокой температурой воздуха, способствующей сильному пересыханию почвы.
2. Рельеф. Степень повреждения почвы под влиянием воды увеличивается с удлинением и крутизной склона. Кроме того, на выпуклых склонах наблюдается более прогрессивное развитие эрозии, нежели на вогнутых участках. Дефляция более интенсивно развивается на равнинных территориях с минимальным растительным покровом.
3. Свойства почвы определяются уровнем сопротивляемости грунта к разрушающему воздействию воды или ветра либо совокупности обоих факторов. Наибольшей устойчивостью к воздействию водной эрозии относятся черноземные почвы, в то время как сероземы, дерново-подзолистые, песчаные и глинистые грунты – наименьшей. Ветровой эрозии легко подвергаются песчаные, супесчаные, глинистые и суглинистые почвы при наличии пересохшего верхнего слоя почвы.
4. Растительность. Корневая система растений образует высокую защиту почвы от воздействия воды и ветра, способствует хорошему впитыванию воды и препятствуя тем самым иссушению почвы и повышая стойкость к водным и ветряным потокам. Небольшой растительный покров способствует уплотнению почвы и увеличению поверхностного стока, в то время как пышная растительность снижает скорость водяного потока и ветра вблизи грунта.
5. Хозяйственная деятельность людей, связанная с уничтожением растительности, вырубкой лесов, массовой распашкой больших земельных угодий с применением тяжелой техники, неконтролируемым выпасом скота, приводит к нарушению структуры почвы и увеличивает степень риска для возникновения дефляции и водной эрозии.

Таким образом, на возникновение и прогрессивность развития того или иного вида эрозии почв влияет множество факторов, которые необходимо учитывать в процессе мероприятий, направленных на снижение риска развития каких-либо повреждений и непосредственную борьбу с эрозией почв.

Меры борьбы с эрозией

Повысить сопротивляемость почвы негативному влиянию ветра, воды и других факторов позволяют следующие мероприятия:

• Засевание площадей многолетними травами.
• Распашка земель, склонных или подверженных эрозии, поперек склонов.
• Своевременное корректирование стока талых, дождевых вод путем кротования, полосного зачернения снега, прерывистого бороздования и других аналогичных приемов.
• Поддержание нормального уровня влажности почвы, не допуская высыхания, посредством боронования ранней весной, покрытия мульчирующим слоем.
• Перекрестный посев зерновых и поперечный посев других культур относительно склона.
• Своевременное внесение органических, минеральных удобрений, способствующих быстрому росту растений.
• Посадка кустистых растений и многолетних трав.
• Безотвальная обработка почвы с сохранением стерни и периодически вносимыми удобрениями.
• Полосная посадка деревьев и кустарников поперек склонов.
• Создание ветрозащитных лесных полос по верху склонов, дну оврагов, по краям полей севооборотов.
• Засаживание склонов многолетними растениями.
• Посадка кустарников и деревьев по берегам рек, прудов и других водоемов.
• Сооружение распылителей, водоотводов путем прокладывания труб.
• Террасирование склонов.
• Устройство запруд.

Совокупность своевременно проведенных мероприятий по предупреждению появления новых очагов эрозии и устранению последствий возникших эрозийных участков позволяют противостоять водной и ветровой эрозии, а также улучшают структуру и свойства почвы, способствуя повышению плодородности.

Водная и ветровая эрозия почв

Эрозия почв - процесс разрушения почвенного покрова. Эрозия почв включает в себя вынос, перенос и переотложение почвенной массы. В зависимости от фактора разрушения эрозию делят на водную и ветровую (дефляция).

Водная эрозия - процесс разрушения почвенного покрова под действием талых, дождевых или ирригационных вод.

По характеру воздействия на почву водную эрозию делят на плоскостную и линейную.

Плоскостная (поверхностная) эрозия - смыв верхнего горизонта почвы под влиянием стекающих по склону дождевых или талых вод. Механизм поверхностной эрозии связан с разрушающей ударной силой дождевых капель и с воздействием поверхностного стока дождевых и талых вод.

Линейная (овражная) эрозия - размыв почв в глубину более мощной струей воды, стекающей по склону. На первой стадии линейной эрозии образуются глубокие струйчатые размывы (до 20-35 см) и промоины (глубиной от 0,3-0,5 до 1-1,5 м). Дальнейшее их развитие приводит к образованию оврагов. Линейная эрозия приводит к полному уничтожению почвы.

В горных районах наряду с развитием обычных форм водной эрозии могут возникать селевые потоки (сели). Они образуются после бурного снеготаяния или интенсивных дождей, движутся с большой скоростью и увлекают огромное количество материала в виде мелкозема, гальки и крупных камней. Борьба с ними требует строительства специальных противоселевых сооружений.

По темпам развития различают геологическую (нормальную) и ускоренную эрозию.

Геологическая (нормальная) эрозия - медленный процесс смыва частичек с поверхности почвы, покрытой естественной растительностью, при котором потеря почвы компенсируется в ходе почвообразования. Этот вид эрозии протекает повсеместно, практически не приносит вреда и охраны почв нетребует.

Ускоренная эрозия возникает при удалении естественной растительности, неправильном использовании почвы, в результате чего темп эрозии резко возрастает. Этот вид эрозии приводит к снижению почвенного плодородия, а иногда и к полному уничтожению почвенного покрова, и требует защиты почв.

Ветровая эрозия (дефляция ) - процесс разрушения почвенного покрова под действием ветра. В зависимости от размера частиц они могут переносится ветром во взвешенном состоянии, скачкообразно и скольжением по поверхности. Различают пыльные (черные) бури и повседневную (местную) дефляцию.

Пыльные бури повторяются раз в 3-20 лет, уносят до 15-20 см поверхностного слоя почвы. При этом крупные частицы почвы передвигаются на небольшие расстояния, задерживаясь у различных препятствий и в понижениях рельефа. Наиболее мелкие частицы почвы (<0,1 и <0,001 мм) в виде воздушной суспензии перемещаются на десятки, сотни и даже ысячи километров.

Повседневная дефляция более медленно, но регулярно разрушает почву. Она проявляется в виде верховой эрозии и поземки. При верховой эрозии частицы почвы поднимаются вихревым (турбулентным) движением воздуха высоко вверх, а при поземке они перекатываются ветром по поверхности почвы или перемещаются скачкообразно на небольшой высоте от почвы.

При перекатывании и скачкообразном движении частицы ударяются и трутся друг о друга, что усиливает их разрушение. Это способствует усилению дефляции.

Районы распространения эрозии . Водная эрозия наиболее распространена в зонах серых лесных почв, черноземной, каштановой, в земледельческих районах таежно-лесной зоны, в горных областях.

Ветровая эрозия распространена преимущественно в районах недостаточного увлажнения и низкой относительной влажности воздуха: в районах неустойчивого увлажнения, в засушливых областях, в пустынях и полупустынях.

Экологические последствия эрозии .

В результате эрозии происходит снижение плодородия почв (при поверхностной водной эрозии и дефляции) или полное уничтожение почвенного покрова (при линейной водной эрозии) . Снижение плодородия связано с постепенным удалением наиболее плодородного верхнего слоя и вовлечением в пахотный горизонт менее плодородных нижних горизонтов. Степень снижения плодородия зависит от степени смытости или сдутости.

В результате эрозии ухудшаются

Физические, химические и биологические свойства почвы.

Снижается содержание и запас гумуса, часто ухудшается и его качественный состав,

Снижаются запасы элементов питания (азота, фосфора, калия и др.) и содержание их подвижных форм.

Ухудшаются структурное состояние и сложение, уменьшается пористость и увеличивается плотность, что приводит к снижению водопроницаемости, увеличению поверхностного стока, снижению влагоемкости и запасов доступной для растений влаги.

Потеря верхнего наиболее гумусированного и оструктуренного слоя ведет к снижению биологической активности почв :

Уменьшается численность микроорганизмов и мезофауны,

Снижается микробиологическая и ферментативная активность почв.

Кроме того, водная эрозия сопровождается рядом других неблагоприятных явлений:

Потерей талых и дождевых вод,

Уменьшением запасов воды в почве,

Расчленением полей,

Заилением рек, оросительных и дренажных систем, других водоемов,

Нарушению дорожной сети и т. д.

В конечном счете, ухудшение плодородия эродированных почв приводит к снижению урожая сельскохозяйственных растений .

Условия развития эрозии . Различают природные и социально-экономические условия развития эрозии. В первом случае сами природные условия предрасположены к проявлению эрозионных процессов. Во втором случае развитию эрозии способствует неправильное использование земель человеком.

К природным условиям относятся климат (количество, интенсивность и величина капель дождевых осадков; мощность снегового покрова и интенсивность его таяния), рельеф (крутизна, длина, форма и экспозиция склона), геологическое строение местности (характер горных пород - их податливость к размыву, смыву и дефляции, наличие плотных подстилающих пород), почвенные условия (гранулометрический состав, структурность, плотность и влажность верхнего горизонта) и растительный покров (присутствие и характер растительного покрова, наличие дернины и подстилки).

Ветровая эрозия (дефляция), её виды

Ветер - движение воздушных масс в приземном слое с различной скоростью. Ветер, контактируя с поверхностью почвы, вызывает её разрушение и перенос образовавшегося мелкозема на разные расстояния. Процесс переноса и аккумуляции песчаных частиц называется дефляцией. В результате формируются эоловые отложения. Дефляция развивается на открытых пространствах, где поверхность почвы не защищена кустарниково-травянистой, или лесной растительностью. Процесс переноса и аккумуляции глинистых частиц принято называть термином - ветровая эрозия.

Ветровая эрозия-это разрушающее действие ветра: развевание песков, лесов, вспаханных почв, возбуждение пыльных бурь, шлифовка скал, камней, строений, механизмов несомыми твердыми частицами, поднятыми силой ветра. Ветровая эрозия незакрепленных почв может происходить в любое время года и при любой силе ветра.

Ветровая эрозия бывает повседневной и заключается в постепенном перевевании высохших плодородных частиц, обнажении корней растений, а также кратковременной - в виде пыльных (черных) бурь, возникающих при сильных ветрах, смерчах, ураганах. Ветровую эрозию подразделяют на местную эрозию и пыльные бури. Местная эрозия проявляется локально, на отдельных полях или участках, причем чаще на ветроударных склонах. Пыльные бури охватывают значительные территории - сотни и тысячи гектаров.

Ветровая эрозия, или дефляция, наблюдается как на легких, так и на тяжелых карбонатных почвах при высоких скоростях ветра, низкой влажности почв и невысокой относительной влажности воздуха. Поэтому она преимущественно возникает в засушливых степных районах страны. Распашка легких почв, их рыхление особенно опасны весной, когда они лишены защитного зеленого покрова, что делает их уязвимыми к дефляции. Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Отличие ветровой эрозии от водной состоит в том, что первая не связана условиями рельефа. Если водная эрозия имеет место при определенном уклоне, то ветровая может наблюдаться даже на совершенно выровненных площадках. При водной эрозии продукты разрушения перемещаются только сверху вниз, а при ветровой - не только по плоскости, но и вверх.

Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.

Развитие ветровой эрозии зависит от следующих факторов:

* характер рельефа;

* гранулометрический состав и структура почв;

* наличие и характер растительного покрова.

Перемещение почвенных частиц при ветровой эрозии происходит тремя способами:

скачками, размер частиц - 0,05 - 0,5 мм;

перекатыванием - размер частиц от 0,5 до 10 мм; во

взвешенном состоянии (размер менее 0,1 мм).

ь При скорости ветрового потока 5-7 м/с поднимаются и перемещаются частицы размером до 0,25 мм в диаметре.

ь При скорости ветрового потока 9-12 м/с размер переносимых частиц увеличивается до 1 мм.

ь Чем выше скорость ветра, тем большей разрушительной силой он обладает (ураганы, смерчи и т. п. явления).

* Одним из проявлений ветровой эрозии почв являются пыльные (или пылевые) бури. В земледельческих районах их называют «черными» бурями, поскольку переносимый мелкозем имеет черный цвет, обусловленный содержащимся в нем гумусом.

В соответствии с этими способами передвижения частиц разработаны и приборы для количественного учета сносимой ветром почвы.

Возникновение пыльных бурь связано с тремя основными факторами:

1) длительным воздействием ветрового потока на незащищенную растительностью поверхность почвы,

2) критической скоростью ветрового потока,

3) характером дезагрегированности поверхностного слоя почвы.

Воздействие бурь на окружающую среду связано со скоростью ветрового потока и размером почвенных частиц. Ученые подсчитали, что во взвешенном состоянии переносится до 30-40% частиц, скачкообразно - 50-70, а перекатыванием - 5-25%. При этом до 50% мелкозема перемещается непосредственно над землей, в слое 0-30 см.

Песчаные частицы в результате переноса и аккумуляции образуют различные формы: дюны, гряды, бугры, барханы.

* Дюны характерны для приморских подвижных песков.

* Бугры - для приречных.

* Барханы формируются в песчаных пустынях,напоминают застывшие морские волны. Нередко они образуют гряды.

* Базис дефляции - уровень, ниже которого энергия ветра «бессильна». Как правило, это капиллярная «кайма» грунтовых вод, или плотные отложения. Максимальная высота подвижных песков, как правило, равна двойной глубине базиса дефляции.

В земледельческих районах с малоснежной зимой, засушливыми осенью и весной верхний слой суглинистых почв в отдельные годы (с интервалом в 5-15 лет) находится в распыленном и сухом состоянии, становясь «легкой добычей» ветра. В этом случае формируются шлейфы аккумуляции мелкозема, местами слабо напоминающие барханы, а также валы и насыпи отложившегося мелкозёма в лесополосах.

При этом пыльные бури могут охватывать млн. га пахотных земель.

* Пыльные бури развиваются по принципу лавинного Эффекта.

* На основе наших полевых исследований в зоне Армавирского «ветрового коридора» было установлено, что движение частиц эрозионноопасной фракции (1мм) начинается при установившейся скорости ветрового потока в 9-12 м/с.

Борьба с дефляцией и защита почв от эрозии.

* Борьба с дефляцией проводится различными методами: механическими (щиты, плетни), биологическими (посевы засухоустойчивых растений, кустарников, деревьев) и химическими (структурообразователи на битумной и латексной основе).

* Защита почв от ветровой эрозии почв включает комплекс агролесомелиоративных и специальных противоэрозионных мероприятий: накопление и сохранение влаги в почве; применение безотвальной обработки с оставлением стерни; полосной системы земледелия (поля - шириной 80-100 м), использование кулис из высокостебельных культур (например, кукуруза, подсолнечник); система полезащитных лесных полос ажурной и продуваемой конструкции.

С ветровой эрозией, особенно в открытых степях или на равнинах, можно бороться посадкой ветроломных полос, состоящих из одного или более рядов деревьев или кустарников, размещенных под углом к преобладающим ветрам. Ветроломные полосы имеют местное значение, эффективность их действия определяется густотой и высотой деревьев. Содержание почвы под постоянным растительным покровом в сочетании с ветроломными полосами является надежным способом борьбы с ветровой эрозией в местностях, где она является проблемой. На почвах, богатых органическим веществом, рядки зерновых культур используют для временной защиты овощных культур от ветра. Одним из методов борьбы с ветровой эрозией торфяно-болотных почв, разрабатываемых в последние годы, является структурообразование в верхних слоях почв путем внесения ПАВ и высокомолекулярных полимеров. Взаимодействие добавок с органической частью торфа, естественно, должно сказаться на его водных свойствах. При этом следует находить такие решения, чтобы одновременно со структурообразованием торфяная система приобретала оптимальные водные свойства.

В районах распространения ветровой эрозии решающая роль в защите почв принадлежит почвозащитным севооборотам, полосноконтурной организации полей с чередованием высокостебельных культур, зерновых трав и паров. Большое значение для почвозащитных севооборотов имеет правильный подбор трав. Помимо клевера в последние годы как в полевых, так и почвозащитных севооборотах используются люцерна посевная и травосмеси бобовых и злаковых трав.

Разработана система мероприятий по борьбе с ветровой эрозией, заключающаяся в проведении безотвальной обработки почвы, посеве кулис и применении кольчатых катков. Эти приемы уменьшают действие эрозионных процессов, засух и повышают урожайность сельскохозяйственных культур.

Только благодаря планомерной работе по борьбе с ветровой эрозией путем внедрения новой системы земледелия с безотвальной обработкой почвы и других мероприятий в настоящее время проявление ветровой эрозии резко сокращено. Все эти природные факторы, осложняющие условия эксплуатации инженерных сооружений и хозяйственных комплексов, а также вторичные процессы, проявление которых связано со строительно-хозяйственным использованием территорий, должны быть выявлены в процессе инженерно-геологических изысканий. В этом отношении исключительное практическое и теоретическое значение имеют региональные инженерно-геологические исследования.

В числе агротехнических мероприятий по борьбе с водной и ветровой эрозией перспективным является улучшение физических свойств почвы путем применения искусственных структурообразователей.

Под эрозией почв понимают разрушение почвы сте­кающей по поверхности земли водой (водная эрозия) или ветром (ветровая эрозия).

Водную эрозию подразделяют на два вида: плоскост­ную (разрушение и смыв почвы носит площадной харак­тер) и линейную (смыв почвы с образованием глубоких промоин и рытвин происходит локально по трассам по­верхностных потоков).

При плоскостной эрозии уменьшается мощность пло­дородного слоя почвы на полях. Талые и дождевые воды, стекая по поверхности почвы, всегда увлекают какое-то количество почвенных частиц и в виде взвесей выносят их в ручьи и реки. По мере увеличения интенсивности стока уносятся все более мелкие и ценные для почвы частицы, остается песок. При этом ухудшаются водно-физические свойства почвы, она теряет структуру; ухуд­шаются агрохимические свойства почвы, она становится малоплодородной. Один сильный ливень на черноземах выносит до 600 кг азота, 400 кг фосфора и 500 кг калия с гектара. При высокой степени эродированности может быть смыт полностью почвенный слой вплоть до мате­ринской породы и могут оголиться подпочвенные слои, состоящие из песков и галечников. Так образуются не­пригодные для сельского хозяйства эродированные почвы.

Плоскостная эрозия проявляется тем сильнее, чем больше уклоны поверхности (особенно при уклонах бо­ле 0,025), меньше водопроницаемость подпочвенных го­ризонтов, интенсивнее ливни и больше площадь форми­рования склонового стока.

Интенсивность смыва зависит в решающей степени от состояния поверхности почвы: на залуженных и залесен­ных землях смыв во много раз меньше, чем на распахан­ных, особенно если вспашка выполнена вдоль склона. Интенсивность эрозии зависит от влажности почвы, сте­пени ее распыленности: чем меньше влажность почвы, тем больше она смывается и сносится ветром. Поэтому склоны южной и западной экспозиций больше смыты, чем северные и восточные.

При линейной эрозии образуются овраги, которые уменьшают площади сельскохозяйственных угодий и по­рождают мелкоконтурность.

При формировании поверхностного стока концентри­рованные потоки, часто приуроченные к отдельным по­нижениям поверхности (борозда, рытвина), воздействие воды на почву возрастает. Сосредоточенные потоки ручейковой сети размывают почву, образуя рытвины и траншеи. Постепенно дождь за дождем вызывают их углубление, они превращаются в овраги. Каждый овраг, если его не закрепить, растет при паводках, продвигаясь вдоль по склону. Растут и его боковые отвершки. Воз­растающий поток воды размывает дно, углубляет овраг, при этом откосы его из-за подмыва теряют устойчивость и разрушаются. Продукты эрозии со склонов и берего­вой эрозии выносятся в низовье оврага, где отлагаются в виде шлейфа.

Рост оврага в естественных условиях прекращается, если уменьшилось поступление воды или русло углуби­лось в плотные, неразмываемые грунты, а откосы кана­лов уположились до устойчивых для данного грунта. Такой овраг постепенно зарастает древесной и кустарни­ковой растительностью и травой он превращается в балку.

Овраги приносят большой вред сельскому хозяйству по следующим причинам: под ними пропадает большая площадь земель, вдоль оврагов не распахивают полосы шириной до 20 м - это дополнительная потеря земли; овраги рассекают поля, мешают производительно исполь­зовать сельскохозяйственную технику, возникает необхо­димость строительства мостов; овраги сильно дренируют территорию, вызывая понижение уровней грунтовых вод и иссушение почв; в зимний период в них сносится много снега, тем самым ухудшается влагообеспеченность полей; овражные воды с большой мутностью загрязняют и заи­ливают реки и поймы.

Особенно большой вред приносят овраги в районах Центральной Черноземной полосы (Курская, Липецкая и другие области). В Орловской области овраги зани­мают до 30% всей территории.

Водная эрозия распространена в Центральной Черноземной зоне, на Северном Кавказе, в Поволжье, в райо­нах Прикарпатья, на Южном Урале, в Западной Си­бири.

Особые виды водной эрозии - речная и береговая (размыв русла и берегов рек), а также ирригационная, которая может происходить при неправильном орошении (большие струи при поверхностном поливе, высокая ин­тенсивность дождя при дождевании).

Ветровую эрозию подразделяют на повседневную (местную), выдувание почвы и пыльные бури. Повсе­дневная эрозия происходит на незадернованной почве и развеваемых песках при скоростях ветра менее 12 м/с. Ветер поднимает частицы почвы и несет их над ее по­верхностью. Выдувание почвы происходит в зимний пе­риод ветром, сдувающим с полей снег вместе с почвой.

Ветер - движение воздушных масс в приземном слое с различной скоростью. Ветер, контактируя с поверхностью почвы, вызывает её разрушение и перенос образовавшегося мелкозема на разные расстояния. Процесс переноса и аккумуляции песчаных частиц называется дефляцией. В результате формируются эоловые отложения. Дефляция развивается на открытых пространствах, где поверхность почвы не защищена кустарниково-травянистой, или лесной растительностью. Процесс переноса и аккумуляции глинистых частиц принято называть термином - ветровая эрозия.

Ветровая эрозия бывает повседневной и заключается в постепенном перевевании высохших плодородных частиц, обнажении корней растений, а также кратковременной - в виде пыльных (черных) бурь, возникающих при сильных ветрах, смерчах, ураганах. Ветровую эрозию подразделяют на местную эрозию и пыльные бури. Местная эрозия проявляется локально, на отдельных полях или участках, причем чаще на ветроударных склонах. Пыльные бури охватывают значительные территории - сотни и тысячи гектаров.

Ветровая эрозия, или дефляция, наблюдается как на легких, так и на тяжелых карбонатных почвах при высоких скоростях ветра, низкой влажности почв и невысокой относительной влажности воздуха. Поэтому она преимущественно возникает в засушливых степных районах страны. Распашка легких почв, их рыхление особенно опасны весной, когда они лишены защитного зеленого покрова, что делает их уязвимыми к дефляции. Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.

Развитие ветровой эрозии зависит от следующих факторов:

характер рельефа;

гранулометрический состав и структура почв;

наличие и характер растительного покрова.

Перемещение почвенных частиц при ветровой эрозии происходит тремя способами:

скачками, размер частиц - 0,05 – 0,5 мм;

перекатыванием – размер частиц от 0,5 до 10 мм;

во взвешенном состоянии (размер менее 0,1 мм).

При скорости ветрового потока 5-7 м/с поднимаются и перемещаются частицы размером до 0,25 мм в диаметре.

При скорости ветрового потока 9-12 м/с размер переносимых частиц увеличивается до 1 мм.

Одним из проявлений ветровой эрозии почв являются пыльные (или пылевые) бури. В земледельческих районах их называют «черными» бурями, поскольку переносимый мелкозем имеет черный цвет, обусловленный содержащимся в нем гумусом.

Возникновение пыльных бурь связано с тремя основными факторами:

1) длительным воздействием ветрового потока на незащищенную растительностью поверхность почвы,

2) критической скоростью ветрового потока,

3) характером дезагрегированности поверхностного слоя почвы.

Воздействие бурь на окружающую среду связано со скоростью ветрового потока и размером почвенных частиц. Ученые подсчитали, что во взвешенном состоянии переносится до 30-40% частиц, скачкообразно – 50-70, а перекатыванием – 5-25%. При этом до 50% мелкозема перемещается непосредственно над землей, в слое 0-30 см.

Песчаные частицы в результате переноса и аккумуляции образуют различные формы: дюны, гряды, бугры, барханы.

Дюны характерны для приморских подвижных песков.

Бугры – для приречных.

Барханы формируются в песчаных пустынях,напоминают застывшие морские волны. Нередко они образуют гряды.

Базис дефляции – уровень, ниже которого энергия ветра «бессильна». Как правило, это капиллярная «кайма» грунтовых вод, или плотные отложения. Максимальная высота подвижных песков, как правило, равна двойной глубине базиса дефляции.

В земледельческих районах с малоснежной зимой, засушливыми осенью и весной верхний слой суглинистых почв в отдельные годы (с интервалом в 5-15 лет) находится в распыленном и сухом состоянии, становясь «легкой добычей» ветра. В этом случае формируются шлейфы аккумуляции мелкозема, местами слабо напоминающие барханы, а также валы и насыпи отложившегося мелкозёма в лесополосах.При этом пыльные бури могут охватывать млн. га пахотных земель. Пыльные бури развиваются по принципу лавинного Эффекта.

На основе наших полевых исследований в зоне Армавирского «ветрового коридора» было установлено, что движение частиц эрозионноопасной фракции (1мм) начинается при установившейся скорости ветрового потока в 9-12 м/с.

Борьба с дефляцией и защита почв от эрозии.

Борьба с дефляцией проводится различными методами: механическими (щиты, плетни), биологическими (посевы засухоустойчивых растений, кустарников, деревьев) и химическими (структурообразователи на битумной и латексной основе).

Защита почв от ветровой эрозии почв включает комплекс агролесомелиоративных и специальных противоэрозионных мероприятий: накопление и сохранение влаги в почве; применение безотвальной обработки с оставлением стерни; полосной системы земледелия (поля – шириной 80-100 м), использование кулис из высокостебельных культур (например, кукуруза, подсолнечник); система полезащитных лесных полос ажурной и продуваемой конструкции.

С ветровой эрозией, особенно в открытых степях или на равнинах, можно бороться посадкой ветроломных полос, состоящих из одного или более рядов деревьев или кустарников, размещенных под углом к преобладающим ветрам. Ветроломные полосы имеют местное значение, эффективность их действия определяется густотой и высотой деревьев. Содержание почвы под постоянным растительным покровом в сочетании с ветроломными полосами является надежным способом борьбы с ветровой эрозией в местностях, где она является проблемой. На почвах, богатых органическим веществом, рядки зерновых культур используют для временной защиты овощных культур от ветра. Одним из методов борьбы с ветровой эрозией торфяно-болотных почв, разрабатываемых в последние годы, является структурообразование в верхних слоях почв путем внесения ПАВ и высокомолекулярных полимеров. Взаимодействие добавок с органической частью торфа, естественно, должно сказаться на его водных свойствах. При этом следует находить такие решения, чтобы одновременно со структурообразованием торфяная система приобретала оптимальные водные свойства.

В районах распространения ветровой эрозии решающая роль в защите почв принадлежит почвозащитным севооборотам, полосноконтурной организации полей с чередованием высокостебельных культур, зерновых трав и паров. Большое значение для почвозащитных севооборотов имеет правильный подбор трав. Помимо клевера в последние годы как в полевых, так и почвозащитных севооборотах используются люцерна посевная и травосмеси бобовых и злаковых трав.

Разработана система мероприятий по борьбе с ветровой эрозией, заключающаяся в проведении безотвальной обработки почвы, посеве кулис и применении кольчатых катков. Эти приемы уменьшают действие эрозионных процессов, засух и повышают урожайность сельскохозяйственных культур.

Только благодаря планомерной работе по борьбе с ветровой эрозией путем внедрения новой системы земледелия с безотвальной обработкой почвы и других мероприятий в настоящее время проявление ветровой эрозии резко сокращено. Все эти природные факторы, осложняющие условия эксплуатации инженерных сооружений и хозяйственных комплексов, а также вторичные процессы, проявление которых связано со строительно-хозяйственным использованием территорий, должны быть выявлены в процессе инженерно-геологических изысканий. В этом отношении исключительное практическое и теоретическое значение имеют региональные инженерно-геологические исследования.

В числе агротехнических мероприятий по борьбе с водной и ветровой эрозией перспективным является улучшение физических свойств почвы путем применения искусственных структурообразователей.

Эоловые формы рельефа - формы рельефа, возникающие под действием ветра, преимущественно в районах с аридным климатом (пустыни, полупустыни); встречаются также по берегам морей, озер и рек со скудным растительным покровом, не способным защитить от действия ветра рыхлые и разрушенные выветриванием породы субстрата. Наиболее распространены аккумулятивные и аккумулятивно-дефляционные формы, образующиеся в результате перемещения и отложения ветром песчаных частиц, а также выработанные (дефляционные) Эоловые формы рельефа, возникающие за счет дефляции рыхлых продуктов выветривания, разрушения горных пород под воздействием динамических ударов самого ветра и особенно под действием ударов мелких частиц, переносимых ветром в ветропесчаном потоке.

Форма и величина аккумулятивных и аккумулятивно-дефляционных образований зависит от режима ветров (силы, частоты, направления, структуры ветрового потока), преобладающего в данной местности и действовавшего в прошлом, от насыщенности песчаными частицами ветропесчаного потока, степени связности рыхлого субстрата растительностью, от увлажнения и других факторов, а также от характера подстилающего рельефа. Наибольшее влияние на облик эоловых форм рельефа в песчаных пустынях оказывает режим активных ветров, действующих аналогично водному потоку с турбулентным движением среды близ твердой поверхности. Для средне- и мелкозернистого сухого песка (при диаметре зерен 0,5-0,25 мм) минимальная скорость активного ветра составляет 4 м/сек. Аккумулятивные и дефляционно-аккумулятивные формы, как правило, перемещаются в соответствии с сезонно господствующим направлением ветров: поступательно при годовом воздействии активных ветров одного или близких направлений; колебательно и колебательно-поступательно, если направления этих ветров в течение года существенно меняются (на противоположные, перпендикулярные и т. п.). Особенно интенсивно (со скоростью до нескольких десятков м в год) происходит перемещение оголенных песчаных аккумулятивных форм.

Для аккумулятивных и дефляционно-аккумулятивных эоловых форм рельефа пустынь характерно одновременное присутствие наложенных друг на друга форм нескольких категорий величин: 1-я категория - ветровая рябь, высотой от долей мм до 0,5 м и расстоянием между гребнями от нескольких мм до 2,5 м; 2-я категория - щитовидные скопления высотой не менее 40 см; 3-я категория - барханы до 2-3 м высотой, соединяющиеся в продольную ветрам гряду или в поперечную ветрам барханную цепь: 4-я категория - барханный рельеф высотой до 10-30 м, 5-я и 6-я категории - крупные формы (высотой до 500 м), образующиеся в основном восходящими потоками воздуха. В пустынях умеренного пояса, где большую роль играет растительность, сдерживающая работу ветра, рельефообразование идет замедленнее и самые крупные формы не превышают 60-70 м, наиболее характерны здесь прикустовые косички, холмики-косы и прикустовые бугры высотой от нескольких дц до 10-20 м.

Поскольку господствующий режим ветров (пассатный, муссонно-бризный, циклональный и др.) и скрепленность рыхлого субстрата в первую очередь определяются зонально-географическими факторами, аккумулятивные и аккумулятивно-дефляционные эоловые формы рельефа распределяются в целом зонально. Согласно классификации, предложенной сов. географом Б. А. Федоровичем (1964), оголенные, легкоподвижные песчаные формы характерны главным образом для тропических экстрааридных пустынь (Сахара, пустыни Аравийского полуострова, Ирана, Афганистана, Такла-Макан); полузаросшие слабоподвижные - преимущественно для внетропических пустынь (пустыни Средней Азии и Казахстана, Джунгарии, Монголии, Австралии); заросшие в основном неподвижные дюнные формы - для внепустынных территорий (главным образом древнеледниковых областей Европы, Западной Сибири, Северной Америки). Детальная классификация аккумулятивных и дефляционно-аккумулятивных эоловых форм рельефа в зависимости от режима ветров дана при описании дюн и барханов; ниже дается аналогичная классификация аккумулятивных и аккумулятивно-дефляционных эоловых форм рельефа для полузаросших песчаных пустынь.

Всестороннее изучение эоловых форм рельефа, их морфологии, происхождения, динамики имеет важное значение при хозяйственном освоении пустынь.

Естественная и ускоренная эрозия

Широкое использование земельных площадей привело к интенсификации опасного явление - ветровой эрозии (дефляции), вызывающей количественное и качественное истощение земельных ресурсов. Под воздействием ветра происходит вынос почвенных агрегатов из верхнего, наиболее ценного слоя, что снижает плодородие почвы.

Эрозия почти всегда существовала в природе как естественный процесс, скорость которого того же порядка, что и скорость процесса почвообразования. Это так называемая естественная геологическая эрозия, которую предотвратить невозможно и которая особого вреда не приносит (она протекает медленно и незаметно).

Естественная эрозия обработала массивы суши и создала современный рельеф. Эрозионные процессы продолжаются и в настоящее время, но их скорость почти не заметна для человека, кроме, пожалуй, оползней, абразии морских побережий и русловой эрозии. Изменяя природную среду практически повсюду, где он поселяется, человек активизирует эрозионные процессы.

Наряду с этим нормальным геологическим процессом, являющимся частью самой эволюции Земли, имеет место ускоренная, или разрушительная эрозия, возникшая под влиянием деятельности человека. При ускоренной эрозии потери компонентов почвы не компенсируются и почва частично или даже полностью теряет свое плодородие. При этом процессы разрушения могут проходить в сотни и тысячи раз быстрее, чем при естественной эрозии.

Ускоренная эрозия - основной бич земледелия на всем земном шаре, выводящая из строя огромные площади плодородных земель.

Ускоренная эрозия является следствием непродуманного использования почв и вызывается следующими основными причинами: бесконтрольной вырубкой лесов, неумеренным выпасом скота, неправильной пахотой на склонах, неправильными методами земледелия.

Главные причины ускорения темпов эрозии – неправильное ведение сельского хозяйства и перевыпас, что приводит к нарушению растительного покрова, а следовательно, к интенсификации процессов ветровой и водной эрозии. Дождевые потоки размывают рыхлые почвы даже на пологих склонах, и там маленькие промоины могут быстро превратиться в большие овраги.

Существует много способов борьбы с ускоренной эрозией. Посаженные через определенные интервалы ветрозащитные лесополосы снижают скорость ветра на небольшом расстоянии от них. Ветровая и водная эрозия значительно замедляются, если на зиму вплоть до ранней весны на полях остается стерня. Дождевой смыв может быть минимизирован при обработке земель не вдоль, а поперек склонов, однако на крутых склонах иногда предпочтительнее восстанавливать лесной покров.

Не только сельскохозяйственная, но и многие другие виды антропогенной деятельности активизируют эрозионные процессы. Например, в результате рубки лесов, если не проводятся последующие лесопосадки, обширные территории подвергаются ускоренной эрозии, а при добыче угля открытым способом остаются огромные отвалы из рыхлого грунта, уязвимые для дождевой эрозии.

Аридизация

Аридизация (aridization, от лат. aridus – сухой) - это комплекс процессов уменьшения степени увлажнения территорий, который вызывает сокращение биологической продуктивности экосистем за счет уменьшения разницы между осадками и испарением. Со временем испарения начинают преобладать над осадками. Существенная аридизация суши произошла во время бурного развития сельского хозяйства за счет вырубки лесов и снижения в результате суммарного испарения.

Причины могут быть как природными, так и антропогенными. К природным можно отнести циклические изменения климата. Антропогенными являются уничтожения растительности, откачка подземных вод, эрозия, пыльные бури.

Аридизация-Разнообразный комплекс процессов уменьшения степени увлажненности территорий и вызванного этим сокращения биологической продуктивности экосистем. Происходит как в силу природных (циклические изменения климата), так и антропогенных (откачка подземных вод, эрозия, пыльные бури) причин. Следствием является опустынивание и углубление степени сухости пустынных территорий.

Опустынивание

Опусты́нивание или дезертификация - деградация земель в аридных, полуаридных (семиаридных) и засушливых (субгумидных) областях земного шара, вызванное как деятельностью человека (антропогенными причинами), так и природными факторами и процессами. Термин «климатическое опустынивание» был предложен в 1940-х годах французским исследователем Обервилем. Понятия «земля» в данном случае означает биопродуктивную систему, состоящую из почвы, воды, растительности, прочей биомассы, а также экологические и гидрологические процессы внутри системы. Деградация земель - снижение или потеря биологической и экономической продуктивности пахотных земель или пастбищ в результате землепользования. Характеризуется иссушением земли, увяданием растительности, снижением связанности почвы, в результате чего становится возможной быстрая ветровая эрозия и образование пылевых бурь. Опустынивание относится к труднокомпенсируемым последствиям климатических изменений, так как на восстановление одного условного сантиметра плодородного почвенного покрова уходит в аридной зоне в среднем от 70 до 150 лет.

Охрана природы – понятие очень широкое. Оно включает в себя не только мероприятия по охране конкретных районов пустыни или отдельных видов животных и растений. В современных условиях в это понятие входят и мероприятия по разработке рациональных методов природопользования, восстановление разрушенных человеком экосистемы, прогнозирование физико-географических процессов при освоении новых территорий, создание управляемых природных систем

Последствия опустынивания в экологическом и экономическом отношении очень существенные и почти всегда отрицательные. Уменьшается производительность сельского хозяйства, сокращаются разнообразие видов и количество животных, что особенно в бедных странах приводит к ещё большей зависимости от природных ресурсов. Опустынивание ограничивает доступность элементарных услуг экосистемы и угрожает безопасности людей. Оно является важной помехой развитию, из-за чего Организация Объединённых Наций в 1995 году установила Всемирный день борьбы с опустыниванием и засухой, а в дальнейшем провозгласила 2006 год международным годом пустынь и опустынивания.

За последние годы из разных уголков земного шара раздаются тревожные сигналы о возрастающем наступлении пустыни на обжитых человеком территории. Наиболее вероятными причинами этого довольно опасного явления считаются неблагоприятные погодные условия, уничтожение растительного покрова, нерациональность природопользования, механизация сельского хозяйства, транспорта без возмещения ущерба, причиняемого природе. В связи с усилением процессов опустынивания отдельные ученые говорят о возможности обострения продовольственного кризиса. Быстрый рост населения и технических средств также приводит в ряде районов мира к усилению процессов опустынивания.

Существует много различных факторов, приводящих к опустыниванию в аридных регионах земного шара. Однако среди них выделяются общие, играющие особую роль в усилении процессов опустынивания. К ним относятся:

истребление растительного покрова и разрушение почвенного покрова при промышленном, ирригационном строительстве;

деградация растительного покрова чрезмерным выпасом;

уничтожение древесно-кустарниковой растительности в результате заготовки топлива;

дефляция и эрозия почв при интенсивном богарном земледелии;

вторичное засоление и заболачивание почв в условиях орошаемого земледелия;

разрушение ландшафта в районах горных разработок за счет промышленных отходов, сброса сточных и дренажных вод.

Среди естественных процессов, приводящих к опустыниванию, наиболее опасными являются:

климатические – увеличение аридности, сокращение запасов влаги, вызываемых изменением макро- и микроклимата;

гидрогеологические – осадки становятся нерегулярными, питание подземных вод – эпизодическим;

морфодинамические – геоморфологические процессы становятся более активными (эрозия, дефляция и т. д.);

почвенные – усыхание почв и их засоление;

фитогенные – деградация почвенного покрова;

зоогенные – сокращение популяции и численности животных.

Борьба с процессами опустынивания ведется в следующих направлениях:

раннее выявление процессов опустынивания с целью их предотвращения и ликвидации, ориентирование на формирование условий рационального природопользования;

создание защитных лесных полос по окраинам оазисов, границам полей и вдоль каналов;

создание лесных массивов и зеленых "зонтов" из местных пород – псамофитов в глубине пустынь для защиты скота от сильных ветров, палящих лучей солнца и укрепления кормовой базы; восстановление растительного покрова на территориях открытых горных разработок, вдоль строительства ирригационной сети, дорог, трубопроводов и всех мест, где он уничтожен; закрепление и облесение подвижных песков с целью защиты от песчаных заносов и выдувания орошаемых земель, каналов, населенных пунктов, железных и шоссейных дорог, нефте- и газопроводов, промышленных предприятий.

Главный рычаг успешного решения этой глобальной проблемы – международное сотрудничество в области охраны природы и борьбы с опустыниванием. От того, насколько своевременно и безотлагательно будут решаться задачи по контролю и управлению природными процессами, во многом зависит жизнь Земли и жизнь на Земле.

Проблема борьбы с неблагоприятными явлениями, наблюдаемые в аридной зоне, существует давно. Принято считать, что из 45 выявленных причин опустынивания 87% приходится на нерациональное использование человеком воды, земли, растительности, животного мира и энергии, и только 13% относится к природным процессам.