Эрозионная опасность земель

ЭРОЗИОННО-ОПАСНЫЕ ЗЕМЛИ – земли, на которых сочетание природных условий создает возможность проявления ускоренной эрозии (водной, ветровой или совместно водной и ветровой) при их хозяйственном использовании без осуществления необходимых противоэрозионных мероприятий. Земли, на которых возможно проявление только ветровой эрозии (дефляции (см.)), носят также название дефляционно-опасных. Степень эрозионной или дефляционной опасности земель является функцией многих взаимосвязанных факторов, характеризующих климат, рельеф, геологию, почвенный и растительный покров, хозяйственную деятельность человека. Важнейшими климатическими факторами, определяющими эрозионную опасность земель (степень опасности смыва почвы) от дождевых осадков, являются период их выпадения, слой осадков и интенсивность, а от стока талых вод — запас воды в снеге и интенсивность снеготаяния. В подавляющем большинстве случаев эрозия почв от дождевых осадков наблюдается при ливнях.

В районах с ливневой зрозией иногда 80—90% годового смыва почвы вызывается двумя-тремя интенсивными ливнями. Дожди с малой интенсивностью (даже менее 0, 12 мм) могут вызывать смыв при условии выпадения их большим слоем и на переувлажненную почву. Чем больше слой осадков, тем при прочих равных условиях больше опасность проявления эрозии. Некоторые исследователи считают порогом эрозионной опасности дождей слой в 10 мм. Однако недоучет осадков, выпадающих слоем менее 10 мм, может исказить суммарную оценку эрозионной опасности дождей, поскольку такие осадки в ряде районов составляют 1/3—1/2 часть всех выпадающих дождей. Слой осадков и интенсивность их выпадения положены в основу различных показателей, оценивающих эрозионную опасность дождей. Эти две характеристики входят в эрозионный индекс осадков, который широко применяется в США и многих других странах. Эрозионный индекс осадков учитывает кинетическую энергию дождевых осадков за определенный период максимальной интенсивности их выпадения. Он подсчитывают по формуле: R = i ₃₀ • Е / 100, где R — эрозионный индекс осадков; i ₃₀ — максимальная интенсивность дождя за 30-мин. период; Е — кинетическая энергия дождя. Кроме высоты слоя и интенсивности осадков большое влияние на эрозию оказывает частота выпадения дождей — средний интервал времени между двумя дождями. Из климатических факторов, создающих разную возможность проявления ветровой эрозии почв, первостепенное значение имеют сила ветра, период его прохождения, аэродинамические особенности воздушных потоков. С увеличением скорости ветра в приземном слое и его продолжительности возрастает опасность дефляции. Выпадение осадков в дни, предшествующие сильным ветрам, препятствует возникновению ветровой эрозии (в том числе и пыльных бурь), но для ее развития достаточно иссушения сильным ветром верхнего слоя почвы, после чего он вовлекается в эрозионный процесс.

В определении потенциальной опасности эрозии (водной и ветровой) огромную роль играет рельеф. Непременным условием проявления водной эрозии является уклон поверхности. Водная эрозия возможна лишь там, где существует склон. Между крутизной склона и величиной смыва существует, как правило, прямая связь, которая, однако, корректируется в зависимости от сочетания множества других факторов (количества и интенсивности осадков, характера и состояния почвенного и растительного покрова и др.). По данным ГГИ, при весеннем снеготаянии уклоны до 6 градусов не влияют на смыв почвы, при уклоне 6—9 градусов смыв возрастает в 1, 1—1, 6 раза, а при уклоне 9—12 градусов — в 1, 7—2, 2 раза. Опыт, однако, показывает, что в определенных ситуациях (выпадение ливней на переувлажненную почву или сток талых вод по оттаявшей поверхности) смыв почвы наблюдается даже на склонах крутизной менее 0, 5 градусов. В условиях низкой противоэрозионной стойкости почв значение рельефа возрастает многократно. Так, на дерново-подзолистых почвах ливневой смыв со склонов одинаковой длины возрастает почти в 1, 5 раза при увеличении крутизны лишь на 0, 5 градуса и в 2—3 раза — при удвоении крутизны. В отличие от водной эрозии условием обширного и наиболее разрушительного проявления ветровой эрозии является выровненность территории для беспрепятственного продвижения пылевоздушного потока. На обширных равнинах ветровая эрозия проявляется наиболее ярко, на расчлененном рельефе ветровая эрозия проявляется своеобразно — наименее страдают от ветровой эрозии речные долины, западины, лога, если они ориентированы перпендикулярно эрозионноопасным ветрам; в лощинах и долинах, куда проникает ветер, образуются " трубы или коридоры выдувания", на ветроударных возвышенностях, ветроударных склонах — различные формы ускоренного разрушения почвы и коренных пород.

Здесь разрушительное воздействие эрозии усиливается осыпанием продуктов разрушения вниз по уклону под действием силы тяжести. Отчуждению грубых продуктов разрушения способствуют ливневые и талые воды. На более крутых ветроударных склонах ветровая, как и водная эрозия выражена сильнее; плавному изменению крутизны склона соответствует плавное изменение интенсивности процессов ветровой эрозии. Резкое изменение крутизны склона сопровождается резким изменением ее интенсивности. Увеличение длины склона, как и протяженности выровненной поверхности, как правило, усиливает соответственно смыв и выдувание почвы, так как возрастает скорость, масса и энергия стекающей воды и пылевоздушного потока. Характер проявления эрозии на отдельных частях склона определяет форма продольного профиля склона. При прямолинейном профиле разрушительная сила воды нарастает по мере удлинения склона и наибольшая опасность смыва возникает в нижней его части; при выпуклом профиле склона наибольшей угрозе (но в еще большей степени, чем на прямолинейном) также подвержена нижняя часть склона; при вогнутом профиле в нижней части склона создаются условия для аккумуляции смытых с верхней части склона продуктов эрозии. Так же, как и при водной эрозии, ветровая эрозия сильнее всего разрушает выпуклые склоны, менее — прямые, и слабее всего — вогнутые склоны, приближающиеся к эоловому " профилю равновесия", на которых ветровая эрозия обычно сменяется аккумуляцией. В отличие от водной, ветровая эрозия наиболее энергично разрушает почвы верхней части склонов при переходе склона к водоразделу. Влияние экспозиции на интенсивность смыва, особенно вызываемого стоком талых вод, а также выдувание почвы, может во много раз превышать влияние других составляющих рельефа, меняясь в зависимости от климатических условий региона. При оценке потенциальной эрозионной опасности рельефа имеют значение также площадь водо- и пылесборных бассейнов, типы водосборов, формы водоразделов, глубины местных базисов эрозии, расчлененность территории овражно-балочно-долинной сетью. Из геологических условий, определяющих Э.-о.з., наибольшее значение имеют мощность покровных отложений, размываемость, выветривание и характер залегания пород, проявление современных экзогенных, а в некоторых районах и эндогенных процессов. По размываемости (показатель допускаемой неразмывающей скорости — ДНС) породы делятся на легкоразмываемые (пески, супеси и лессы), менее размываемые различного литологического состава и твердые кристаллические породы (мрамор, граниты, кварциты). Характеристика пород по размываемости особенно важна при оценке опасности линейной эрозии. Противоэрозионная и противодефляционная устойчивость почв определяется двумя группами факторов: 1. Факторами, присущими данному типу, подтипу и виду почв: содержание и фракционный состав гумуса, содержание карбонатов, полуторных окислов, силикатов, гранулометрический состав, состав поглощающего комплекса; 2. Факторами, изменяемыми в зависимости от сезонного состояния и хозяйственного использования почв: эродированности, оструктуренности, плотности, влажности, глубины промерзания и оттаивания, состояния растительного покрова и корневых систем. В наибольшей мере противоэрозионная устойчивость почв зависит от количества и качественного состава гумуса, содержания карбонатов, гранулометрического и агрегатного состава, поглощающего комплекса. Чем больше в поверхностном слое почвы гумуса, глинистой фракции, поглощенного кальция и меньше карбонатов, пылеватой и мелкопесчаной фракции, тем выше ее противоэрозионная и противодефляционная устойчивость. Насыщенность поглощающего комплекса натрием делает почву дисперсной и наиболее доступной разрушающему действию воды и ветра, а кальцием — более устойчивой за счет почвенной структуры.

Большей устойчивостью против эрозии обладают почвы, богатые полуторными окислами и бедные кремнеземом. Степень выщелоченности почв также может влиять на их эрозионную устойчивость, так как при выщелачивании из поглощающего комплекса вымывается значительное количество кальция, разрушается структура, ухудшается водно-воздушный режим. Противоэрозионная устойчивость смытых и дефлированных почв (см.) разных генетических типов и подтипов, как правило, ниже устойчивости их ненарушенных аналогов и во многом определяется степенью их смытости или дефлированности. Дефлированные почвы обычно имеют пониженную противоэрозионную устойчивость и часто на склонах подвергаются эрозии, а эродированные почвы более доступны дефляции. Опасность эрозии связана с гранулометрическим составом и водопроницаемостью почвы. Почвы легкого механического состава при слабом дожде хорошо впитывают осадки, поэтому поверхностный сток и смыв на них незначительны. На песчаных и супесчаных почвах, обладающих высокой водопроницаемостью и низкой транспортабельностью песчаных частиц, поверхностный сток может формироваться в результате сильного и очень сильного ливня или при наличии на небольшой глубине горизонта с низкой водопроницаемостью. Большая вероятность формирования стока создается на менее водопроницаемых, суглинистых и глинистых почвах, подверженность которых смыву зависит от соотношения в них физического песка и физической глины, размера почвенных агрегатов, пор, однако при сильных дождях они менее эрозионно опасны, чем легкие почвы. Дефляции легче подвергаются почвы легкого механического состава, сильно распыленные почвы среднего и тяжелого механического состава. Неотъемлемым показателем противоэрозионной устойчивости почв является степень ее оструктуренности, водопрочность и механическая прочность структурных агрегатов, а также межагрегатное сцепление, особенно в уплотненных и в скрепленных корнями растений горизонтах. Оструктуренные почвы обладают меньшей подверженностью водной и ветровой эрозии. Почвы с высоким содержанием мелкокомковатой (зернистой) размером от 1 до 10 мм водопрочной структурой, не набухающие, не расплывающиеся и сохраняющие хорошую водопроницаемость, во время дождя не подвергаются эрозии даже при большой крутизне склона. Чем крупнее структурные агрегаты, тем большей устойчивостью против эрозии обладают почвы. Исключительно высока сопротивляемость размыву у суглинистых степных черноземов; серые лесные легкосуглинистые и супесчаные почвы обладают слабыми противоэрозионными свойствами. В горных условиях водопрочность агрегатов возрастает по мере изменения типов почв с высотой. Дефляционно-устойчивой принято считать почву, в которой агрегаты размером более 1 мм составляют менее 50%. Однако в определенных условиях ветер может переносить агрегаты размером 3—5 мм и больше. В отличие от климата, рельефа и почвы, в той или иной мере создающих потенциальную опасность эрозии, растительность уменьшает или полностью предупреждает возможность ее проявления. При хорошем растительном покрове дефляция не проявляется даже при продолжительном сильном ветре. Чем хуже почва защищена растительностью, тем больше возможностей для проявления водной эрозии и дефляции. Смыв почвы под колосовыми культурами больше, чем под многолетними травами в 4—5 раз, а под пропашными — в 25 раз. Коэффициент эрозионной опасности (по сравнению с паром) составляет: у сахарной свеклы —0, 85, у яровых (зерновых) — 0, 5; у озимых (зерновых) — 0, 3 и у многолетних трав — от 0, 08 до 0, 001. Коэффициент защитного воздействия на почву разных групп растений должен устанавливаться в зависимости от режима осадков, формирующих сток и состояние растительности.