Водная эрозия почв

Водная эрозия почв – процесс их разрушения под действием поверхностного стока воды. До активного антропогенного воздействия на ландшафты интенсивность эрозии была соизмерима со скоростью почвообразования. Такая эрозия названа нормальной. При вовлечении земель в сельскохозяйственный оборот интенсивность данного процесса многократно возросла, что определило ее название – ускоренная или современная. Различают эрозию смыва (плоскостную), размыва (овражную) и ирригационную. Проблемами, возникающими при развитии эрозии, являются: уничтожение земель, падение плодородия, нарушение экологической ситуации, падение урожая сельскохозяйственных культур.

Причинами развития водной эрозии являются кинетическая энергия дождя и потенциальная энергия стекающей по склону воды. Дождь, в большей степени, вызывает развитие эрозии почв при выпадении ливневых осадков и не влияет на развитие эрозии в случае моросящих дождей. Энергия стекающей по склону воды определяет эрозию в тем большей степени, чем круче и длиннее склон. При таянии снега развитие эрозии дополнительно определяется скоростью его таяния, на что влияет экспозиция склона. При развитии ирригационной эрозии потери почв зависят от энергии стекающей воды, скорости и длительности течения.

Устойчивость почв к водной эрозии зависит от типа почв, гранулометрического состава, структуры, гумусированности, покрытия травостоем, водопроницаемости, базиса эрозии, длины и крутизны склона, его экспозиции, развития корневых систем растений, покрывающих почву. При качественной оценке развития водной эрозии учитывается, что она интенсивнее протекает на почвах тяжелого гранулометрического состава. Учитывается степень эрозионной опасности склонов: прямой – 1; выпуклый - 1,25-1,50; вогнутый – 0,5-0,75. Интенсивная эрозия развивается, как правило, на склонах более 2-3⁰. Однако, это зависит от климатических условий и степени устойчивости к эрозии конкретных почв. Для таежно-лесной зоны считается, что при уклоне 1-3⁰ эрозия не проявляется; при 2-3⁰ – необходимо ограничение доли пропашных культур; 3-5⁰ – необходимо исключить возделывание пропашных культур. При 5-8⁰ вводят почвозащитные севообороты; при уклоне более 8⁰ применяют сенокосно-пастбищное использование земель.

Изменение свойств почв

Развитие эрозии сопровождается потерями почвы, уменьшением гумусированности, микробиологической активности, содержания доступных форм элементов питания, ухудшением водного и воздушного режимов, физических свойств почв, разрушением поверхности почв, уменьшением мощности пахотного слоя, обнажением корней, намывом почв в пониженных элементах рельефа, расчленением рельефа. Потери почвы за один полив, за счет проявления ирригационной эрозии, могут достигать, по Кузнецову М.С., 100 т/га. По данным Кудеярова В.Н. и др., с 1 мм смытой почвы с гектара выносится 10-20 кг азота, 10 – фосфора и 100-200 кг связанного углерода.

При развитии эрозии почв на поверхность выходят нижележащие горизонты, свойства которых в разных типах почв неодинаковы. Например, при эрозии подзолистых почв ближе к поверхности подходит и подпахивается горизонт А₂, что сопровождается подкислением почв и уменьшением содержания в них элементов питания, облегчением гранулометрического состава.

На слабосмытых почвах недобор урожая, в среднем, составляет 10-20%, на среднесмытых – 40-60%, на сильносмытых – более 80%.

Предельно допустимый смыв почв

Согласно М.С.Заславскому, по степени развития поверхностной эрозии выделяют следующие градации: незначительный смыв – 0,5 т/га в год; слабый – 0,5-1,0; средний – 1,0-5,0; сильный – 5-10; очень сильный – более 10 т/га в год. По обобщенным многолетним данным, среднегодовые размеры смыва почвы с зяби на дерново-подзолистых почвах варьируют от 0,1 до 13,6 т/га (в среднем, 2,7 т/га); на серых лесных почвах от 0,5 до 44,2 (7,6 т/га); на черноземах от 0,1 до 34,7 (5,1 т/га) (Иванов, 1985). Однако, в отдельные многоводные годы, особенно при сильных ливнях, на участках без растительности может смываться до 100 т/га.

По степени развития линейной эрозии выделяют следующие градации: слабая – среднегодовой прирост оврагов менее 0,5 м; средняя – 0,5-1,0; сильная – 1,0-2,0; очень сильная – 2-5; чрезвычайно сильная – более 5 м в год.

Эрозионные потери определяются стоком воды и смывом почвы. Сток воды зависит от климата (температуры, осадков, инсоляции), рельефа (морфометрии, экспозиции склонов), растительности, почв. Смыв почвы зависит от свойств почв, агроландшафта (пашня, пастбище, сады и т.Д.); организации территории хозяйства, агрофона (вспашки, орошения, доли многолетних трав); противоэрозионных мероприятий (агромелиоративных, агро- и гидротехнических) (рис. 12, 13).

Для предупреждения поверхностной эрозии при дождях и снеготаянии применяют: 1) выделение эрозионных фондов и правильное размещение севооборотов (полевых, почвозащитных, кормовых) с расположением полей, обеспечивающим проведение всех видов обработок почвы в направлении, близком к горизонталям; 2) ограничение степени освоения территории; 3) правильное размещение сети лесонасаждений, дорог, а также простейших гидротехнических сооружений. Правильное размещение на пашне сельскохозяйственных культур с учетом их почвозащитных свойств включает введение промежуточных культур, полосное размещение культуры на склоне, почвозащитные севообороты. Требования к севооборотам в отношении их почвозащитности усиливаются в нижних частях выпуклых и прямых склонов, в средних частях на выпукло-вогнутых, несколько выше середины склона – на выпуклых. В Нечерноземной зоне на полях, занятых озимыми культурами, потери питательных веществ со смывом почвы сокращается примерно в 2 раза, а на полях с многолетними травами в 10 раз и более.

Противоэрозионная обработка почв состоит в обработке почвы и посеве культур в направлении, близком к горизонталям; в глубокой вспашке и вспашке с почвоуглубителем, в лунковании, в прерывистом бороздовании, в обваловании, в поделке водоотводных борозд, в глубоком полосном рыхлении почвы; в ступенчатой вспашке, щелевании, снегозадержании, мульчировании (М.С.Кузнецов, Г.П.Глазунов, В.Я.Григорьев). На снижение смыва почвы особенно сильное влияние оказывают безотвальные и другие способы противоэрозионной обработки почвы. Плоскорезная обработка, в сравнении с отвальной вспашкой, снижает смыв почвы в маловодные годы, в среднем, в 3-8 раз; в нормальные – в 2,5; в многоводные – в 2 раза (Светличный, Швебс).

На склонах одинаковой экспозиции почвы разной степени эродированности чаще всего существенно различаются по обеспеченности минеральным азотом, соответственно возрастает необходимость применения повышенных доз азотных удобрений на средне и сильноэродированных почвах. Эта потребность входит в противоречие с усилением потерь азота удобрений в результате смыва. Поэтому технологии возделывания сельскохозяйственных культур на эродированных почвах должны предусматривать тщательную заделку удобрений, экологические ограничения их доз и сокращение стока. Повышение урожайности растений на этих почвах способствует повышению их устойчивости к эрозии за счет лучшего развития растений, их корневых систем и большего количества растительных остатков. В целом, в сложных эрозионных ландшафтах требуется весьма гибкая система удобрений, учитывающая разнообразие элементов рельефа и их морфологических характеристик, степень смытости почвы, сток, литологические условия, с тем, чтобы не допустить смыва питательных веществ сверх экологически допустимых норм (В.И.Кирюшин).

По способности к противоэрозионной защите почв культуры подразделяются следующим образом: очень хорошая – многолетние бобовые и злаковые; хорошая – зерновые колосовые, однолетние кормовые, лен; средняя – однолетние бобовые; слабая – кукуруза, подсолнечник, картофель, свекла и т.д. По М.С.Кузнецову, пропашные культуры почти не снижают проявление эрозии; зернобобовые снижают ее в 1,2 раза; зерновые – в 1,3; бобовые – в 1,7; злаково-бобовые смеси – в 2,2; луговые травы – в 3 раза.

Следует отметить, что выбор противоэрозионных мероприятий определяется уклоном поверхности, гранулометрическим составом, типом почв (устойчивостью отдельных почв к эрозии), гидротермическим режимом территории и, в частности, количеством выпадающих осадков и их интенсивностью.