Общее понятие об эрозии почв Определение понятия "эрозия почв", классификация эрозионных процессов

Слово "эрозия" имеет иностранное происхождение (от лат., через франц. "erodere" - 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 курсе 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 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. "flare" - 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 другие) 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, как нам сейчас кажется, несет в себе больше недостатков, чем преимуществ. Это обусловлено 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. Капггановым (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 Московской обл. длительность снеготаяния в среднем составляет примерно один месяц, а продолжительность смывания почвы талыми водами - около одной 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. Оно 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 "нагружению" потоков твердой фазой. Кроме того, дождевые капли, попадая в поток, турбулизируют его и 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 свёклы. 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 иди 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 ирригационная эрозия выражена еще слабее. Объясняется это тем, что уклон чеков (обычно рисовых) очень мал, малы и скорость водного потока и связанная с ней величина смыва почвы.

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:

1) поверхностную эрозию, или смыв почвы; 2) 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. Практически 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 попе 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, которая достигает сотен метров, и дальность их переноса, достигающая сотен и тысяч км. В метеорологии перенос сильным ветром большого количества пыли, сопровождающийся ухудшением видимости, называется пыльной бурей. Пыльные бури - грозное явление, в 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. 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, «то 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 мицеллярно-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, на наш взгляд, 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. 8).

Таблица 8

Среднегодовой предельно допустимый смыв почвы (т/га)

Почвы	Степень смьггости
	несмытые и слабосмы-тые	средне- смытые	сильно- смытые
Дерново-подзолистые, светло-серые лесные на лёссовых 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.А. Шикулой, А.Г. Рожковым и П.С. Трегубовым (1972) разработана классификация, приведенная в табл. 9. 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

( более 1 мм/год).

Таблица 9

Шкала для 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	Очеиь 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 не обязательно бывает нормальной.