13.2. Эрозия почвы и меры борьбы с ней

Эрозия (от лат. erosio – разъедание) – процесс разрушения почв под воздействием воды и ветра. Разрушение почв под действием воды называют водной эрозией, а под действием ветра – ветровой эрозией, или дефляцией. Предохранение почв от эрозии и борьба с ней – важнейшая задача рационального использования земли.

Водную эрозию подразделяют на плоскостную, или поверхностную, и линейную, или овражную. В зависимости от вида стоковых вод водную эрозию также подразделяют на эрозию, вызываемую талыми, дождевыми или ирригационными водами.

Поверхностная эрозия – смыв верхнего горизонта почвы под влиянием стекающих по склону дождевых или талых вод. Последние при своем движении образуют мелкие струйчатые размывы, которые при очередной обработке почвы заделываются за счет постепенной припашки подпахотного слоя почвы. Таким образом, в результате поверхностной эрозии пахотный горизонт все в меньшей и меньшей степени сохраняет материал исходного верхнего слоя почвы и формируется за счет нижележащих менее плодородных горизонтов, а общая мощность почвенного профиля уменьшается, формируются смытые почвы.

Механизм поверхностной эрозии связан с разрушающей ударной силой дождевых капель и с воздействием поверхностного стока дождевых и талых вод. Капли дождя, падая на поверхность почвы, разрушают почвенные агрегаты на мелкие частицы и разбрызгивают их в стороны. При этом почва дезагрегируется и делается более податливой смыву, часть поверхностных пор заиливается, что вызывает снижение водопроницаемости и усиление поверхностного стока.

Поверхностный поток воды на склоне обладает определенной кинетической энергией, которая пропорциональна массе воды и скорости ее стекания. Часть энергии расходуется на разрушение (размыв) почвы, ее отдельных комочков, а также на перенос разрушенного материала.

Линейная эрозия – размыв почв в глубину более мощной струей воды, стекающей по склону. Первые стадии линейной эрозии – образование глубоких струйчатых размывов (до 20–35 см) и промоин (глубиной от 0,3–0,5 до 1–1,5 м). Дальнейшее их развитие приводит к образованию оврагов и к полному уничтожению почвы. О степени развития овражной эрозии чаще всего судят по проценту площади, которую занимают овраги, или по суммарной протяженности оврагов на квадратный километр площади. В последнем случае принимаются градации (км/км²): слабая – меньше 0,25, средняя – 0,25–0,5, сильная – 0,5–0,75 и очень сильная – больше 0,75. В горных районах, наряду с развитием обычных форм водной эрозии, могут возникать селевые потоки, образующиеся после бурного снеготаяния или интенсивных дождей. Селевые потоки (сели) движутся с большой скоростью и увлекают огромное количество материала в виде мелкозема, гальки и крупных камней. Сели весьма опасны, вызывают большие разрушения, и борьба с ними требует строительства специальных противоселевых сооружений.

По темпам развития принято различать геологическую (нормальную) и ускоренную эрозию.

Геологическая эрозия – медленный процесс смыва частичек с поверхности почвы, покрытой естественной растительностью. При этом потеря почвы восстанавливается в ходе почвообразования, и практически такая эрозия вреда не приносит.

Ускоренная эрозия связана с удалением естественной растительности, неправильным использованием почвы, в результате чего темп эрозии резко возрастает.

Главная причина развития эрозии – неправильное использование земельной территории человеком, особенно там, где природные условия предрасположены к появлению эрозионных процессов. Поэтому принято различать социально-экономические и природные условия развития эрозии.

Активное развитие эрозионных процессов стало проявляться с момента воздействия человека на растительный и почвенный покров в связи с возделыванием сельскохозяйственных культур, эксплуатацией лесов, выпасом скота и т.п. Для того чтобы исключить развитие эрозии, необходимо проводить комплекс противоэрозионных мероприятий, бережно относиться к земле.

К природным условиям, влияющим на развитие эрозии при неправильном хозяйственном использовании земель, относятся климат, условия рельефа, геологическое строение местности, почвенные условия и растительный покров.

Из климатических условий наиболее важное значение имеют количество и режим выпадающих осадков. Особенно опасны ливневые (крупнокапельные дожди интенсивностью 0,5–1 мм/мин и более) и затяжные дожди, выпадающие в периоды слабого развития растительности или ее отсутствия на пахотных землях. Большое значение для оценки возможности развития смыва почв от стока талых вод имеют учеты запасов воды в снеге, интенсивности снеготаяния, а также состояние почвы к периоду снеготаяния. Эрозия от талых вод интенсивнее проявляется на неглубоко оттаявших склоновых землях, когда верхний маломощный оттаявший слой, пересыщенный влагой, легко смывается по мерзлой прослойке нижележащего горизонта.

При оценке климата в отношении развития дефляции почв первостепенное значение имеют количество, распределение и характер выпадающих осадков, температурный и ветровой режимы. Дефляции способствует засушливый и континентальный климат. Во влажной почве увеличивается связность частиц, улучшается противоэрозионная стойкость почвы, ускоряется рост растений, что способствует более быстрому созданию почвозащитного покрова.

Водная эрозия развивается под влиянием вод поверхностного стока. Поэтому особое значение в ее развитии имеют условия рельефа: глубина местного базиса эрозии, крутизна, длина, форма и экспозиция склонов. Смыв почвы возможен уже при уклонах 1,5–2 градуса, а при уклонах 3 градуса и больше эрозия развивается заметно и тем интенсивнее, чем круче склон. Поскольку с увеличением длины склона возрастают масса стекающей воды и энергия потока, то, как правило, при этом возрастает опасность смыва почвы. Однако при оценке влияния крутизны и длины склона на развитие эрозии следует учитывать режим выпадающих осадков, состояние растительности, свойства почвы.

По форме различают склоны прямые, выпуклые, вогнутые и ступенчатые. Прямые склоны имеют ровную крутизну на всем протяжении, и наибольший смыв наблюдается в нижней их части. На выпуклом склоне наибольшая крутизна и максимальный смыв имеют место также в нижней части склона. При вогнутом профиле наибольший смыв наблюдается в верхней наиболее крутой части склона, а в нижней создаются условия для аккумуляции материала. При ступенчатом склоне создаются условия для ослабления эрозии, так как участки террас на склоне замедляют сток. Почвы южных склонов обычно более подвержены смыву, чем северных.

Условия рельефа в горных и предгорных районах (сильная расчлененность территории, господство склоновых форм, большая крутизна и протяженность склонов), возможность образования мощных потоков при ливнях и интенсивном снеготаянии, при маломощности смытых почв и близком залегании плотных пород создают большую опасность эрозии на этих территориях.

Дефляция наиболее опасна на равнинных территориях, а также в обширных межгорных и межсопочных долинах.

Влияние геологического строения территории на развитие эрозии связано с различной податливостью пород к размыву и смыву, а также к дефляции. Так, лессы и лессовидные отложения легко размываются и способствуют образованию оврагов. Моренные суглинки более устойчивы к смыву, чем покровные суглинки. Флювиогляциальные и древнеаллювиальные отложения, обладая хорошей водопроницаемостью, устойчивы против водной эрозии, но легко подвергаются дефляции.

Весьма эрозионно опасны территории, сложенные небольшой толщей рыхлых отложений и подстилаемые с глубины 30–50 см плотными породами (опоками, сланцами, песчаниками, гранитами и т.п.). На таких территориях смыв и дефляция верхнего рыхлого слоя могут приводить к полному уничтожению почвы.

Влияние почвенных условий в значительной степени определяется водопроницаемостью и потому тесно связано с механическим составом, структурностью, мощностью гумусовых горизонтов, плотностью и влажностью верхнего слоя. Почвы, легко впитывающие влагу (структурные, легкие по механическому составу, рыхлые), лучше противостоят водной эрозии. Все факторы, способствующие образованию прочной структуры, благоприятствуют и противоэрозионной устойчивости почв, а ухудшение структуры ее снижает.

Бесструктурные почвы с уплотненным верхним горизонтом обладают слабой противоэрозионной устойчивостью. Наиболее устойчивы к водной эрозии черноземы, а наименее – дерново-подзолистые и сероземы. Дефляции, которая проявляется в виде пыльных (черных) бурь и местной (повседневной) ветровой эрозии, легко подвергаются песчаные и супесчаные почвы, а также бесструктурные суглинистые и глинистые почвы при иссушении их верхнего горизонта.

Районы распространения эрозии. Водная эрозия наиболее часта распространена в зонах серых лесных почв, черноземной, каштановой, в земледельческих районах таежно-лесной зоны, горных областях. Ветровая эрозия распространена преимущественно в районах неустойчивого 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 постоянным удалением наиболее плодородного верхнего слоя и вовлечением в пахотный горизонт менее плодородных нижних горизонтов. Степень снижения плодородия зависит от степени смывания или сдувания.

В результате эрозии ухудшаются физические, химические и биологические свойства почвы. Снижается содержание и запас гумуса, часто ухудшается его качественный состав, снижаются запасы элементов питания (азота, фосфора, калия и др.) и содержание их подвижных форм. Ухудшается структурное состояние и сложение, уменьшается пористость и увеличивается плотность, что приводит к снижению водопроницаемости, увеличению поверхностного стока, снижению влагоемкости и запасов доступной для растения 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, заилением рек, оросительных и дренажных систем, других водоемов, нарушением дорожной сети и т.д. В конечном счете ухудшение плодородия эродированных почв приводит к снижению урожая сельскохозяйственных культур.

Мероприятия по защите почв от эрозии. Водная и ветровая эрозии в природе часто связаны. Это учитывают при разработке противоэрозионных мероприятий. Защита почв от эрозии включает профилактические мероприятия по предупреждению ее развития и мероприятия по устранению эрозии там, где она уже развита. Комплекс мероприятий, направленных на защиту почв от водной и ветровой эрозии, включает в себя организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные и гидротехнические мероприятия.

1. Организационно-хозяйственные мероприятия – обоснования и составления плана противоэрозионных мероприятий и обеспечение их выполнения (рациональное распределение земельных угодий, почвозащитные севообороты, земледелие полосами, регулированный выпас скота и др.)

2. Агротехнические мероприятия включают приемы противоэрозионной обработки почвы (обработка почвы по горизонтали, «контурное» земледелие, щелевание и кротование почвы, обвалование, безотвальная вспашка с сохранением стерни и пожнивных остатков); снегозадержание и регулирование снеготаяния (лесные полосы и кулисы, пахота снега, прикатывание); фитомелиорации (севообороты с многолетними травами, замена чистых паров на занятые, сидеральные и кулисные).

Растительный покров выполняет исключительно почвозащитную роль. Чем лучше он развит, тем слабее проявляется эрозия. Почвозащитная роль растительности объясняется следующими причинами:

• корни растений прочно скрепляют почвенные частицы и как своеобразная «арматура» препятствуют смыву, размыву и развеванию почвы;

• наземный полог растений принимает на себя ударную силу дождевых капель, предохраняя тем самым структурные отдельности почвы от разрушения падающими дождевыми каплями или сильно ослабляя их действие;

• густая растительность резко замедляет скорость поверхностного стока, способствуя лучшему впитыванию воды, а также задерживает почвенные частицы, смытые с вышележащих участков;

• дернина и подстилка, обладая высокой влагоемкостью и хорошей водопроницаемостью, легко впитывают воду и хорошо сохраняют в минеральном верхнем горизонте некапиллярные поры, созданные почвенной фауной и корнями;

• растительность способствует накоплению снега и, как следствие, ослабляет промерзание почвы, что приводит в период весеннего снеготаяния к лучшему впитыванию влаги.

Столь же велика почвозащитная роль растений и в отношении дефляции. На задернованных участках, ветровая эрозия практически не проявляется.

3. Лесомелиоративные мероприятия основаны на создании лесных защитных насаждений (ветрозащитные и приовражные полосы, полезащитные и кустарниковые полосы поперек склонов и т.д.).

4. Гидротехнические мероприятия применяются в тех случаях, когда другие приемы не в состоянии предотвратить эрозию, и основаны на создании или регулировании склонового стока (террасирование склонов, выполаживание оврагов бульдозерами, закрепление склонов оврагов).

Система почвозащитных мероприятий должна осуществляться с учетом зональных особенностей земледелия и природных условий проявления эрозии. Конкретный состав противоэрозионных мероприятий определяется прежде всего особенностями увлажнения территории, продолжительностью вегетационного периода, условием рельефа, преобладающими видами эрозии и направления использования почв.