1. Общее понятие об эрозии почв и эрозиоведении

1.1. Понятие «Эрозия почв», классификация эро­зионных процессов

Слово «эрозия» имеет иностранное происхождение (от лат., че­рез франц. «еrоdеrе» – разъедать). Понятие «эрозия» многозначно, оно используется в почвоведении, геологии, медицине, технике и т.д. В поч­воведении это понятие также многозначно, встречаются термины: эро­зия структуры почв, военная эрозия, химическая эрозия, водная и ветро­вая эрозия. Под эрозией почвы в настоящем учебном пособии 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. Эрозия (абразия) берегов морей, рек, озер и водохранилищ сюда не входит, поскольку в этих случаях потоки воды имеют постоянный, а не временный характер. Присутствие слова «поверхностный» в определении эрозии почвы позво­ляет отделить ее от суффозии. Ветровую эрозию почвы часто называют дефляцией почвы. Слово «дефляция» также иностранного происхожде­ния (от фр. «dе» - прочь и лат. «flаrе» – дуть). Использование термина «дефляция почвы» вместо термина «ветровая эрозии почвы» оправдывает себя с точки зрения удобства словообразования: производные термины «противодефляционная стойкость», «противодефляционные мероприя­тия», например, более удобны, чем «противоветроэрозионная стойкость» и «противоветроэрозионные мероприятия». Тогда соответствующими производными от термина «водная эрозия» будут «противоэрозионная стойкость, противоэрозионные мероприятия», а производными от «эрозии почв» – «противоэрозионная и противодефляционная стойкость», «противоэрозионные и противодефляционные мероприятия» и т.д. Сле­дует отметить, однако, что такая точка зрения не является общеприня­той. Одни авторы (Бараев, 1975; Зайцева, 1970; Федорович, 1984 и др.) справедливо считают, что ветровая эрозия почвы не исчерпывается дефляцией, но включает перенос, измельчение и отложение почвенных частиц ветром с образованием эоловых наносов и погребенных почв и используют соответствующие термины. Другие, например, А.С.Козменко (1954), Г.И.Швебс (1981) и М.Н.Заславский (1983), исследовавшие, в основном, взаимодействие почвы с водными потоками, предлагали под эрозией почвы понимать лишь водную эрозию, термин ветровая эрозия полностью заменить дефляцией, а от термина, объединяющего эти два процесса, отказаться вовсе. Это последнее предложение несет в себе больше недостатков, чем преимуществ. Обусловлено это тем, что процессы водной и ветровой эрозии почвы наряду с различиями имеют много общего как в механизме процессов, так и во внешних формах их проявления, а также в методах защиты почв. Имен­но поэтому и преподавание основ охраны почв от эрозии охватывает проблемы защиты почв как от водной, так и от ветровой эрозии, а так­же от совместного их проявления. Подобная точка зрения была выс­казана ранее С.С. Соболевым (1948), В.В.Звонковым (1963), Ц.Е.Мирцхулавой (1970), А.Н.Каштановым (1974), исследовавшими весь комплекс проблем охраны почв от разрушения потоками воды и ветра.

Необходимым условием возникновения водной эрозии почвы яв­ляется сток поверхностных вод или поверхностный сток. Различают три основных вида поверхностного стока: дождевой сток, талый и сток по­ливной воды. Им соответствуют три вида эрозии почв: 1) дождевая эро­зия (или ливневая – при сильных дождях); 2) эрозия при снеготаянии; 3) ирригационная эрозия. Указанные виды эрозии различаются не только по источнику стока, но и по механизму процесса, а также по величине причиняемого ими ущерба.

Эрозия при снеготаянии отличается меньшей выраженностью, но большей продолжительностью, чем дождевая эрозия. Например, в Центрально-Черноземных областях длительность снеготаяния составляет почти месяц, а продолжительность смыва почвы талыми водами – около недели. Потери почвы от эрозии при снеготаянии состав­ляют чаще всего несколько тонн с гектара.

Продолжительность процесса эрозии почвы при дождях гораздо меньше, чем при снеготаянии и измеряется минутами и часами, а коли­чество смываемой почвы – больше. При этом смыв почвы может достигать десятков тонн на гектар. В этом случае количество смываемой почвы зависит не толь­ко от параметров водного потока, но и от параметров дождевых капель. Чем больше масса и скорость дождевой капли, тем больше ее ки­нетическая энергия и тем большие разрушения она причиняет почве. При ударе капли о почву происходит разрушение самой капли и некото­рого, очень небольшого объема почвы, с которым взаимодействует капля. Продукты разрушения разлетаются в стороны в виде брызг. Часть брызг попадает при этом не на поверхность почвы, а во временные водотоки (струйки, ручейки) и уносится ими. Таким образом, дождь способствует насыщению потоков твердой фазой. Кроме того, дождевые капли, по­падая в поток, повышают его размывающую и транспортирующую способность.

Ирригационная эрозия, т.е. эрозия почвы при орошении, делится на подвиды в зависимости от способа орошения: эрозия при поливе на­пуском по бороздам, по полосам, по чекам; при дождевании.

Бороздковый полив применяют при орошении хлопчатника, ку­курузы, томатов, сахарной свеклы. Ширина междурядий на посевах этих культур составляет 0,6-0,9 м, а ширина водного потока в поливной борозде – до 0,2 м. Потери почвы за один полив могут достигать 100 т/га. В пересчете на единицу времени это гораздо больше, чем при дож­девой эрозии или при эрозии во время снеготаяния. Объясняется это тем, что при поливе по бороздам количество воды, взаимодействующей с почвой в единицу времени, гораздо больше, чем при дождях или при снеготаянии.

Полив по полосам применяют при орошении трав и зерновых культур. Ширина полос измеряется единицами метров. Ширина водного потока при поливе по полосам равна ширине самих полос. Поэтому ско­рость таких потоков невелика и ирригационная эрозия выражена слабее, чем при поливе по бороздам.

При поливе по чекам и при лиманном орошении ирригационная эрозия выражена еще сла­бее. Объясняется это тем, что уклоны чеков и лиманов, а также скорость водного потока и связанная с ними величина смыва по­чвы очень малы.

Дождевание – один из самых перспективных видов орошения. Его используют при орошении практически всех сельскохозяйственных культур. Этот вид орошения в настоящее время находит все большее распространение. Поверхностный сток и эрозия почв при поливе дожде­ванием возникают в том случае, когда интенсивность дождевания начи­нает превышать интенсивность впитывания воды почвой. Эрозия почв при поливе дождеванием является наименее изученным подвидом ирри­гационной эрозии.

По морфологическим признакам эрозионных форм различают:

поверхностную эрозию, или смыв почвы; линейную эрозию, или размыв почвы. Каждый из перечисленных видов эрозии может сопро­вождаться проявлением смыва или размыва почвы, но чаще всего – и того и другого в зависимости от местоположения изучаемого участка на склоне.

Поверхностная эрозия, или смыв, в свою очередь делится на плоскостную и струйчатую. Различие это достаточно условное. Счита­ется, что плоскостная эрозия вызывается движением сплошной пелены стока. Реальные условия для ее образования создаются редко и смыв почвы осуществляется преимущественно струйчатыми потоками. Грани­ца перехода поверхностной эрозии в линейную также условна: считает­ся, что если следы эрозии на поле исчезают в результате обычной обра­ботки почвы, то это – поверхностная эрозия, если нет – линейная.

Необходимым условием ветровой эрозии почв является ветер, скорость которого достаточна для перемещения частиц почвы. По та­ким внешним признакам, как интенсивность, продолжительность и мас­штабы явления, а также размер ущерба, различают повседневную вет­ровую эрозию и пыльные бури. Различие это достаточно условно. От­личительными признаками повседневной ветровой эрозии можно считать относительно низкую скорость ветра, лишь незначительно превышаю­щую критическую для почв, и связанную с этим пространственную огра­ниченность явления – повседневная эрозия чаще всего ограничена масш­табами одного или нескольких соседних полей, на территории которых развиваются все стадии процесса – от выдувания почвы до отложения наносов. Практически все пахотные почвы в той или иной степени под­вержены повседневной ветровой эрозии, в особенности при обработ­ке.

При больших скоростях ветра, значительно превышающих кри­тическую для почв, существенно увеличиваются высота подъема почвен­ных частиц в воздух (сотни метров), а дальность их переноса достигает сотни и тысячи километров. В метеорологии перенос силь­ным ветром большого количества пыли, сопровождающийся ухудшением видимости, называется пыльной бурей. Пыльные бури – грозное явление, масштабы которого не раз принимали размах стихийного бедствия. Именно пыльные бури 30-х годов нашего столетия, катастрофические по своим последствиям, послужили побудительным мотивом для создания в США Службы охраны почв. Пыльным бурям, их географическим осо­бенностям и геологической деятельности, посвящена обширная литера­тура (Наливкин, 1970). Незабываемые впечатления остаются у человека, застигнутого пыльной бурей в поле. Вот как описывает пыльную бурю в Павлодарской обл. в 1963 г. Ф.Т.Моргун (1981) в своей книге «Поле без плуга»: «Дул ураганный ветер с запада, и ветровая эрозия бушевала вов­сю. Бывало днем, а чаще вечером и ночью, ветер на какое-то время стихал, а поутру, собравшись с силой вновь начинал свою дьявольскую работу. Утро превращалось в сумерки, а день – в ночь. Из темноты на­ветренной стороны накатывали новые и новые грозовые валы разбуше­вавшейся стихии. Отяжелевший от массы пыли воздух немилосердно хлестал землю. Комья земли разлетались на мелкие частички, превра­щались в пыль. И это лишь усиливало цепную реакцию уничтожения па­хотного горизонта. Тучи поднятой в воздух почвы закрывали солнце в безоблачном небе. Каждый новый удар ветра болью отдавался в сердце и мозгу».

С количественной стороны процесс эрозии почв характеризуют интенсивностью смыва (или сдувания), выражаемой в т/га в год, либо мощностью утраченного слоя почвы в единицу времени (мм/год). В этих же единицах измеряют и скорость почвообразования. О степени опас­ности эрозии можно судить, сопоставив интенсивность смыва (или сду­вания) почвы со скоростью почвообразовательного процесса. Если ин­тенсивность эрозии меньше скорости почвообразования, то можно пред­положить, что она не представляет опасности для данной почвы. Такую эрозию принято считать нормальной. Если интенсивность потерь почвы больше скорости почвообразования, ее считают ускоренной.

Определение интенсивности потерь почвы от эрозии – вполне разрешимая задача, хотя и трудоемкая. Методы определения интенсив­ности потерь почвы от разных видов эрозии будут рассмотрены в специ­альном разделе. Гораздо труднее измерить скорость почво­образовательного процесса. Чаще всего для этой цели определяют ка­ким-либо способом (например, радиоуглеродным методом) время обра­зования гумусового горизонта и измеряют его мощность. Разделив мощ­ность гумусового горизонта на время его образования получают среднюю скорость почвообразовательного процесса в мм/год.

Минимальная величина, менее 0,1 мм/год, получена для солон­цов и светло-каштановых почв, 0,1-0,2 мм/год – для подзолистых, почв, максимальная среди зональных почв Русской равнины – 0,4-0,45 мм/год – для черноземов оподзоленных, выщелоченных и типичных. Промежу­точное положение занимают дерново-подзолистые почвы, темно-кашта­новые почвы, черноземы карбонатные и южные, серые лес­ные почвы и черноземы обыкновенные (Геннадиев и др., 1987). Следует отметить, что указанные результаты получены из допущения линейной зависимости между мощностью гумусового горизонта и его возрастом. В действительности же скорость почвообразования убывает во времени, поэтому для современных целинных почв она, по-видимому, на порядок меньше.

По скоростям культурного почвообразовательного процесса по­ка нет надежных экспериментальных данных. В связи с этим до сих пор не решен удовлетворительно вопрос о величинах допустимых потерь по­чвы, служащих основой при использовании количественных методов проектирования противоэрозионных мероприятий. Наиболее приемле­мыми являются в настоящее время достаточно жесткие, но все же реальные с практической стороны рекомендации, разработан­ные Г.П.Сурмачем (1992): 0,5-2,0 т/га в год (0,05-0,2 мм/год при плот­ности сложения почвы 1 т/м³) в зависимости от типа почвы, степени ее смытости и плотности материнской породы (табл. 1.1).

Табл. 1.1. Среднегодовой предельно допустимый смыв почвы (т/га)

Почвы	Степень смытости почв
	несмытые и слабосмытые	среднесмытые	сильно­смытые
Дерново-подзолистые, светло-серые лесные на лессовых и других рыхлых породах	2,0	1,5	1,0
Серые и темно-серые лесные, Черноземные и тем­но-каштановые	2,0	2,0	1,5
Каштановые, светло-каштановые, сероземные	1,5	1,5	1,0
Почвы, сформировавшиеся на опоках и мелах	1,0	0,5	0,5

В США Службой охраны почв приняты более высокие уровни допустимых потерь почвы: 2-11 т/га в год в зависимости от мощности почвы, а в Кении для мощных суглинистых почв, развитых на вул­канических отложениях, допускаются еще большие значения – 13-15 т/га в год. Следует отметить, что задача установления допустимого уров­ня потерь почвы, помимо естественно-научного, имеет и экономический характер. Верхний уровень определяется в значительной мере эко­номическими соображениями – наличием сил и средств для защиты почв от эрозии на единицу пораженной площади.

Для оценки интенсивности потерь почвы при ускоренной эрозии Н.К.Шикулой, А.Г.Рожковым и П.С.Трегубовым (1972) разработана классификация, приведенная в табл. 1.2. Позднее, по-видимому, в связи с более полным осознанием размеров ущерба, причиняемого эрозией почв окружающей среде и экономике страны, произошло некоторое «ужесточение» оценки интенсивности эрозии. Это нашло отражение и в классификации, предложенной М.Н.Заславским (1983): незначительный смыв – до 0,5 т/га в год (до 0,05 мм/год при плотности сложения почвы 1 т/м³); слабый – 0,5-1 т/га (0,05-0,1 мм/год); средний – 1-5 т/га (0,1-0,5 мм/год); сильный – 5-10 т/га (0,5-1 мм/год); очень сильный смыв – более 10 т/га (>1 мм/год).

Табл. 1.2. Шкала оценки интенсивности эрозии почв

Потеря почвы за год, мм	Оценка эрозии
Меньше скорости почвообразования	Эрозия отсутству­ет
<0,5	Слабая
0,5-1	Средняя
1 –2	Сильная
2-5	Очень сильная
>5	Катастрофическая

Эрозия почв в тех масштабах, в которых она наблюдается сейчас, явля­ется, несомненно, результатом челове­ческой деятельности, поэтому ее назы­вают антропогенной эрозией. Было бы неправильно, однако, причину возник­новения эрозии относить исключитель­но на счет деятельности человека. Эрозия почв без вмешательства челове­ка существовала и существует в настоящее время. Она называется гео­логической эрозией. Понятие антропогенной эрозии часто не­обоснованно отождествляют с понятием ускоренной эрозии, а понятие геологической эрозии – с понятием нормальной эрозии. И если антропогенная эрозия чаще всего (но не всегда!) бывает ускоренной, то геоло­гическая необязательно бывает нормальной.