Мониторинг почв, как способ борьбы с эрозией
Содержание
Введение 3
Основная часть
Определение эрозии и ее причины 5
Виды эрозии 8
Основные методы борьбы с эрозией 10
Мониторинг почв, как способ борьбы с эрозией 15
Заключение 18
Список использованной литературы 19
Введение
Слово «эрозия» происходит от латинского «erosion”, что означает «разъедать», «выгладывать» или «выгрызать». В зависимости от факторов, обусловливающих развитие эрозии, выделяют два основных ее типа — водную и ветровую. В свою очередь, водная эрозия подразделяется на поверхностную (плоскостную) и линейную (овражную) — размыв почвы и подпочвы. Скорость эрозии превышает скорость естественного формирования и восстановления почвы.
По оценкам научных учреждений, почвы сельскохозяйственных угодий России ежегодно теряют около 1,5 млрд. т плодородного слоя вследствие проявления эрозии. Годовой прирост площади эрозированных почв составляет 0,4-1,5 млн. га, оврагов — 80-100 тыс. га. Загрязнения водоемов продуктами водной эрозии по своим отрицательным последствиям не уступают воздействию сброса загрязненных промышленных стоков. Снижение урожая на эрозированных почвах составляет 36—47%.
Причиной снижения биопродуктивности почв сельхозугодий является уменьшение запасов гумуса. Гумус - слой почвы, составляющий основную часть её органического вещества (до 90%). Гумус содержит питательные элементы, необходимые высшим растениям и образующиеся в результате биохимического превращения растительных и животных остатков; он является важным критерием при оценке плодородности почвы. Ежегодные его потери составляют в среднем 0,62 т/га.
Согласно прогнозу Института наблюдений за состоянием мира (Нью-Йорк), при существующих темпах эрозии и обезлесения к 2330 г. плодородной земли на планете станет меньше на 960 млрд. т, а лесов — на 440 млн. га.
Если сейчас на каждого жителя планеты приходится в среднем по 0,28 га плодородной земли, то к 2030 г. площадь сократится до 0,19 га.
Определение эрозии и ее причины
При нарушении естественного растительного покрова под воздействием ветра и атмосферных осадков может происходить разрушение верхних горизонтов почвы. Это явление получило название эрозии почвы. При эрозии почва теряет мелкие частички и меняет химический состав. Из эродированных почв выносятся важнейшие химические элементы – гумус, азот, фосфор и др., содержание этих элементов в эродированных почвах может сократиться в несколько раз. Эрозия может вызываться несколькими причинами.
На интенсивность развития эрозионных процессов большое влияние оказывают климат, рельеф, противоэрозионная устойчивость почв, растительность, хозяйственная деятельность человека и другие факторы.
Климат оказывает влияние на развитие эрозионных процессов в результате колебания температур, количества и интенсивности выпадающих осадков, силы ветра. От температуры зависят глубина промерзания почвы, интенсивность таяния снега и оттаивания почвы, сток талых вод, впитывание их в почву. Если постоянный снежный покров устанавливается на не промерзшей почве, то в процессе его таяния весной вода хорошо впитывается в почву, и отсутствуют сток воды, смыв и размыв почвы. Если со склонов зимой снег сносится ветром, то почва оголяется, глубоко промерзает и талые воды мало впитываются, наблюдаются большой сток воды и разрушение почвы.
Ветер оказывает влияние на развитие водной эрозии, перераспределяя снег по элементам рельефа, сдувая его со склонов в балки, овраги и т. д.
В развитии дефляции ветру принадлежит ведущая роль. Эрозионная сила ветра начинает проявляться при скорости 8—12 м/с на высоте 10 м от поверхности почвы, значительной она становится при 12—15 м/с, а сильной — при 16—25 м/с. На скорость ветра оказывает влияние растительный покров, особенно лесных пород. На безлесных просторах степной зоны скорость ветра достигает 20—30 м/с, а в Лесостепи и Полесье она меньше.
Осадки значительно ослабляют ветровую эрозию, благодаря увлажнению почвы, но их обилие вызывает развитие водной эрозии. Рельеф служит главной причиной развития водной эрозии. Длина и крутизна склона, величина водораздела, форма поверхности склона определяют степень развития эрозионных процессов. Чем протяженнее склон и больше его крутизна, тем на большей площади и с большей интенсивностью развивается эрозия.
Интенсивность смыва почвы зависит от формы склона. На выпуклых склонах она больше, на вогнутых — меньше. Часто склоны имеют сложную форму: в одном месте — выпуклую, в другом — прямую или вогнутую. Степень размыва почвы и образование оврагов зависят от размера, формы и крутизны склона.
Состояние и особенности самих почв оказывают большое влияние на интенсивность эрозии. Так, хорошо оструктуренные, гумусированные почвы легко- и среднесуглинистого механического состава отличаются рыхлостью, хорошей водопроницаемостью, а потому смыв и размыв на них резко сокращаются. Напротив, на обесструктуренных, распыленных, уплотненных почвах тяжелого механического состава вода медленно впитывается, накапливается на поверхности и стекает в пониженные места рельефа, вызывая смыв и размыв почвы.
Образование почвенной корки на поверхности и плужной подошвы, наличие мерзлого слоя затрудняют водопроницаемость, вызывают стоки воды, смыв и размыв почвы.
Возникновение и развитие эрозии в значительной степени определяется механическим составом почвы. В природных условиях дефляции больше подвержены почвы легкого механического состава — песчаные и супесчаные. Тяжелые (глинистые) почвы воздушной эрозии подвержены только в разрыхленном, распыленном состоянии или после разрушения верхнего слоя в результате выпаса скота. Легко разрушаются под влиянием ветра карбонатные почвы — черноземные и каштановые. Солонцовые почвы и солонцы — ветроустойчивые.
Хозяйственная деятельность человека оказывает огромное влияние на эрозионные процессы. Так, повышение удельного веса посевов пропашных культур и чистых паров в севооборотах сопровождается увеличением интенсивности эрозии почвы. Специализация хозяйства, например, на выращивании свеклы способствует усилению эрозии почвы.
На склоновых территориях интенсивная механическая обработка с оборачиванием пахотного слоя способствует развитию эрозии почвы. Интенсивная механическая обработка почвы вызывает ее распыление, обесструктуривание и усиление как ветровой, так и водной эрозии. Под влиянием прохода по полю тяжелых тракторов и другой сельскохозяйственной техники почва сильно уплотняется, снижается ее водопроницаемость, увеличиваются сток воды, размыв и смыв почвы.
Нерациональное использование земли с высоким насыщением севооборотов пропашными культурами, высокая интенсивность механической обработки почвы, отсутствие почвозащитных севооборотов и посевов многолетних трав способствуют развитию эрозии.
Одним из глобальных последствий эрозионных процессов, происходивших как в очень давние времена, так и в наше время является образование антропогенных пустынь. Которые своим образованием были обязаны, вероятнее всего, скотоводческим племенам, заселявших когда-то эти территории. То, что не могло быть съедено бесчисленными стадами овец, верблюдов, лошадей, было вырублено и сожжено скотоводами. Незащищенная после уничтожения растительности почва подвергалась опустыниванию. Основные причины антропогенного опустынивания – это избыточный выпас скота, вырубка лесов, а также чрезмерная и неправильная эксплуатация обрабатываемых земель (монокультурность, вспашка целины, возделывание склонов).
Виды эрозии
Сильные ветры, вызывающие пыльные бури в степи, бурные потоки мутной воды и маленькие ручейки, стекающие по склонам ранней весной или летом после ливня, причиняют большой ущерб народному хозяйству. Во время пыльных бурь сносится плодородный слой почвы, из ее состава выдувается мелкозем, в результате чего поверхность поля становится неровной. Стекающие воды образуют промоины и овраги, вымывают и уносят в гидрографическую сеть питательные вещества.
Особенности развития и проявления современных эрозионных процессов дают возможность выделить нормальную и ускоренную эрозию почвы.
Нормальная эрозия протекает очень медленно, а поэтому незначительные потери верхних слоев почвы от выдувания и смыва восстанавливаются в ходе почвообразовательного процесса. Такая эрозия имеет место на почвах, поверхность которых не затронута хозяйственной деятельностью. Нормальную эрозию называют геологической.
Ускоренная эрозия почвы имеет место в районах, где нерациональная хозяйственная деятельность человека активизирует естественные эрозионные процессы, доводя их до разрушительной стадии. Ускоренная эрозия является следствием интенсивного использования земли без соблюдения противоэрозионных мероприятий (распашка склонов, сплошная вырубка лесов, нерациональное освоение девственных степей, неурегулированный выпас скота, приводящий к уничтожению естественной травянистой растительности).
Различают ветровую и водную эрозии почв. В ветровой эрозии (дефляции) различают пыльные бури (черные бури) и повседневную (местную) ветровую эрозию. Во время пыльных бурь ветры достигают больших скоростей и охватывают огромные территории. На отдельных участках за один-два дня сносится верхний горизонт почвы мощностью до 25 см, уничтожаются посевы на огромных площадях.
Повседневная, или местная, ветровая эрозия почв носит локальный характер и охватывает небольшие площади. Наиболее часто она проявляется на песках и площадях с легкими почвами, а также на карбонатных суглинистых почвах. Местная ветровая эрозия проявляется и зимой, когда сильные ветры сдувают снег. В этом случае почва на оголенных участках, прежде всего на выпуклых склонах, быстро теряет влагу и разрушается воздушными потоками.
Водную эрозию почвы подразделяют на смыв почв (плоскостная эрозия) и овражную (линейную). Микрорельеф почвы не бывает идеально ровным. В связи с этим поверхностный сток атмосферных вод осуществляется струйками и ручейками различной величины. Концентрированные потоки талой, ливневой и дождевой воды создают промоины чаще небольших размеров. За год поле теряет из верхнего горизонта б-12 т/га материала, а в отдельных случаях, при сильных ливнях, с гектара смывается до 200 т наиболее плодородной почвы. При этом почвы на поле, покрытом растительностью, смываются в меньшей степени, чем обнаженном.
Таким образом, с распаханных площадей, расположенных на склонах, вследствие неурегулированного поверхностного стока наблюдается удаление плодородного слоя почвы. Этот малозаметный, но наиболее опасный и вредный процесс носит название смыв почв (плоскостная эрозия). На крутых и длинных склонах сток может привести к образованию крупных струйчатых и ручейковых размывов, с которыми уже нельзя бороться обычной обработкой почвы. Это так называемый струйчатый смыв почв. В этом случае образовавшиеся размывы необходимо специально заравнивать, так как в противном случае они в дальнейшем перерастут в овраги.
Основные методы борьбы с эрозией
Противоэрозионные мероприятия, вводящие в систему ведения сельского хозяйства, можно разделить на меры профилактические и специальные.
Профилактическими являются меры, ограничивающие степень хозяйственного использования территории. В частности, к этой группе относятся мероприятия, запрещающие распашку земли, пастьбу скота, рубку леса на особенно опасных в эрозионном отношении участках, и мероприятия, направленные на сохранение естественной растительности при освоении новых земель. Важная профилактическая мера — уменьшение пастбищной нагрузки на эрозионно-опасных кормовых угодьях путем строгого регулирования выпаса, а в некоторых случаях полный отказ от пастбищного использования данной территории.
Специальные меры входят в состав обычных методов сельскохозяйственного использования территории. К ним относятся организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные и гидротехнические мероприятия. В борьбе с эрозией положительные результаты достигаются в случае применения всего противоэрозионного комплекса при определенном сочетании перечисленных мероприятий.
Основная задача совокупности применяемых приемов — зарегулировать сток, сократить эрозию до допустимой величины и восстановить плодородие эродированных почв, а на участках, где эрозия еще не наблюдается, предупредить ее возникновение, то есть устранить причины, которые могут вызвать эрозию.
Растительный покров сильно уменьшает или полностью устраняет развитие эрозии почв. Густая растительность препятствует прямому удару дождевых капель и разрушению почвенных агрегатов. Часть воды удерживается кроной самих растений, а густой травостой резко замедляет скорость стока воды. Таким образом, растительность способствует впитыванию воды почвой, защищает поверхность почвы от разрушения и замедляет передвижение воды по поверхности.
Остающиеся растительные остатки на поверхности почвы способствуют задержанию и накоплению снега на поле, уменьшению глубины промерзания почвы. Они препятствуют развитию водной и ветровой эрозии почвы.
Наиболее благоприятное влияние на снижение эрозии почвы оказывают многолетние травы. Их травостой защищает почвы от воздействия ветра и капель дождя, способствует улучшению физических свойств почвы и повышению ее водопроницаемости.
Для успешной борьбы с водной эрозией почв на землях, занятых в сельскохозяйственном производстве, необходима комплексная система мероприятий, позволяющих использовать воды поверхностного стока для увлажнения полей и прекращения развития эрозионных процессов.
Важнейшие элементы системы мероприятий по защите почв от водной эрозии:
— правильная организация территории, создающая предпосылки для эффективного применения средств борьбы с эрозией;
— противоэрозионная агротехника, обеспечивающая повседневную защиту почв и повышение их плодородия;
— лесомелиоративные мероприятия по борьбе с эрозией почв;
— гидротехнические сооружения, предотвращающие размыв почвы.
Простым и доступным агротехническим мероприятием по борьбе с водной эрозией является обработка почвы поперек склона. Она создает своеобразный микрорельеф пашни, в результате чего гребни, бороздки, рядки сельскохозяйственных культур препятствуют поверхностному стоку, способствуют проникновению воды в почву и повышают запасы влаги в пахотном горизонте, предотвращают смыв.
Часто в пределах одного поля, пересеченного ложбинами и балками, встречаются участки различной крутизны и экспозиции склонов. При таком сложном рельефе поля необходимо правильно наметить направление вспашки, культивации и посева, с тем, чтобы микрорельеф максимально способствовал предотвращению стока и смыва. Однако с увеличением крутизны склона только обработки почвы поперек склона для предотвращения развития эрозионных процессов становится недостаточно.
Важным средством регулирования поверхностного стока является углубленная пахота, которая способствует лучшему впитыванию почвой влаги, уменьшает поверхностный сток и тем самым ослабляет разрушительное действие водной эрозии. Вместе с тем на глубоко-вспаханном поле растения более длительный период могут переносить засуху и мокрую погоду, глубоко пускать корни и создавать прочный защитный покров, быть устойчивее к колебаниям температуры.
Но сплошная глубокая пахота значительно дороже обычной, поэтому для борьбы с водной эрозией разработаны методы полосного глубокого рыхления почвы, которое значительно уменьшает развитие процессов смыва и повышает урожайность сельскохозяйственных культур.
Большую роль в задержании талых и ливневых вод может сыграть щелевание — нарезка поперек склонов щелей глубиной 40-50 см с расстоянием между ними 70-180 см в зависимости от крутизны склона. Этот прием не препятствует механизированной обработке и уходу за посевами, а на выгонах и пастбищах не уничтожает естественную растительность, защищающую почву.
Повышению накопления влаги, регулированию стока, предотвращению смыва способствует кротование почвы. Кротование значительно улучшает водопроницаемость, воздушный и водный режим почвы, предотвращает развитие смыва.
Для борьбы с ветровой эрозией применяют безотвальную обработку почвы с оставлением на ее поверхности растительных остатков; использование гербицидов для уничтожения сорняков и предотвращения излишнего распыления почвы обрабатывающими орудиями; перекрестный и узкорядный посев культур; снегозадержание, посевом высокостебельных растений (кулисы); посев много- и однолетних культур чередующимися полосами, направленными поперек господствующих ветров; внедрение почвозащитных севооборотов.
Для борьбы с ирригационной эрозией (не соблюдение правил норм полива) необходимо проводить тщательную планировку полей, закреплять берега оросительных каналов, проводить поливы по горизонталям, шире применять дождевание, подпочвенное орошение и т. д.
К лесомелиоративным мероприятиям относятся посадка полезащитных лесных и садовых полос, которые снижают скорость ветра и способствуют равномерному распределению зимних осадков; создание водопоглощающих лесных полос по склонам, посадка древесных и кустарниковых пород у вершин склонов, по дну оврагов и балок; залужение склонов многолетней травянистой растительностью; размещение водоохранных насаждений по берегам рек, каналов, прудов и других водоемов.
Гидротехнические мероприятия предусматривают урегулирование поверхностного стока на данной территории путем создания инженерно-технических сооружений: строительство прудов и водоемов, устройство водоотводов в виде бетонированных лотков и наклонных труб, закрепление дна оврагов водоупорными перепадами и другие.
Значительную роль в борьбе с эрозией почвы играют удобрения. Применение органических и минеральных удобрений в сочетании с другими агротехническими приемами оказывает большое влияние на почвообразовательные и биохимические процессы. Удобренная почва способствует лучшему развитию посеянных растений, а они надежнее защищают почву от эрозии.
Мониторинг почв, как способ борьбы с эрозией
Работа по охране почв предполагает наличие информации о состоянии почв, об их изменениях под влиянием антропогенных нагрузок.
В отличие от атмосферного воздуха и природных вод наблюдение за состоянием и загрязнением почв минеральными и органическими токсинами крайне ограничено и в должной мере не организовано. Экологическая роль почвы как узла связей биосферы, где наиболее интенсивно идут все процессы обмена веществ между земной корой, гидросферой, атмосферой и обитающими на суше организмами, определяет необходимость специальной организации почвенного мониторинга как неотъемлемой части общего мониторинга окружающей среды.
Необходимость организации службы почвенного мониторинга становится все более острой с каждым годом, поскольку размеры антропогенных нагрузок на почвы постоянно возрастают, причем увеличиваются и темпы роста этих нагрузок. Общий объем глобальных антропогенных нагрузок на почвенный покров стал уже соизмерим с действием природных факторов.
Общий перечень задач, стоящих перед почвенным мониторингом, достаточно велик. В перспективе возможно появление новых задач, которые возникнут в связи с новыми технологическими процессами и расширением ассортимента синтезируемых химической промышленностью органических и минеральных веществ. Конечно, часть из сегодняшних задач будет снята с повестки дня в обозримом будущем; например, при переходе промышленных предприятий на безотходную технологию отпадет необходимость контроля за загрязнением почв химическими веществами. Но в настоящее время такой контроль еще необходим. Не будут сняты с повестки дня наблюдения и контроль за теми процессами, которые вызываются некоторыми видами использования почв и почвенного покрова. А также проблема эрозии почв, которая на данный момент остается актуальной.
На современном этапе важнейшими задачами почвенного мониторинга являются следующие:
1) Оценка среднегодовых потерь почвы вследствие водной, ирригационной и ветровой эрозии;
2) Обнаружение регионов
с дефицитным балансом
3) Контроль за изменением кислотности и щелочности почв, особенно в районах с внесением высоких доз минеральных удобрений, а также при ирригации, использовании при мелиорации промышленных отходов и в крупных промышленных центрах, характеризующихся высокой кислотностью атмосферных осадков;
4) Контроль за изменением солевого режима орошаемых и удобряемых почв;
5) Контроль за загрязнением
почв тяжелыми металлами
6) Контроль за локальным
загрязнением почв тяжелыми
7) Долгосрочный и сезонный (по фазам развития растений) контроль за влажностью, температурой, структурным состоянием, водно-физическими свойствами почв;
8) Оценка вероятного изменения
свойств почв при
9) Инспекторский контроль за размерами и правильностью отчуждения пахотно-пригодных почв для промышленных и коммунальных целей.
Это наиболее общий и, вероятно, неполный перечень задач, который должен быть дифференцирован применительно к почвенно-географическому, климатическому и экономическому районированию страны применительно к объектам почвенного мониторинга.
Охрана почв — это постоянная работа, основанная на строго научном подходе, это важнейшая часть продовольственной программы, важнейшая часть программы охраны окружающей человека природы. Охрана и рациональное использование почв, нашего огромного национального богатства, — важное звено укрепления производства, роста материальных благ, улучшения условий труда, жизни и отдыха людей.
Заключение
Повышение эффективности использования земли - проблема комплексная. В числе других один их важнейших вопросов - защита почв от эрозии, которая наносит ущерб сельскому хозяйству многих стран. Из-за нее на земном шаре уже выбыло из сельскохозяйственного оборота около 2 млрд. га сельскохозяйственных угодий. В том числе 50 млн. га пашни. В мире ежегодно теряется 6-7 млн. га пашни.
Эрозия почв получила широкое распространение, как в развитых, так и в отсталых странах. В нашей стране общая площадь эрозийно опасных и смытых земель составляет весьма значительный процент, что вызвано сложными почвенно-рельефными условиями. Кроме того, процессы эрозии сопровождаются непроизводительными потерями воды. В связи с ухудшением продуктивных свойств земель снижается не только урожайность, но и качество продукции сельскохозяйственных культур.
Все указанное выше показывает сложность и необходимость успешного и своевременного решения вопроса защиты почв от эрозии. При этом надо учитывать, что площадь угодий, нуждающихся в почвозащитных мероприятиях во много раз больше площадей осушаемых и орошаемых угодий. С помощью почвозащитных мероприятий можно одновременно решать и вопросы улучшения водного режима (задерживая или регулируя поверхностный сток), тем самым вести борьбу с почвенной засухой и избыточным увлажнением.
Наибольший эффект почвозащитные мероприятия дают при учете особенностей почв, климата, растительности, рельефа. Пространственных и гидрогеологических условий всей территории хозяйства, каждого участка пашни или кормовых угодий. Разнообразные природные условия заставляют проводить различные почвозащитные мероприятия.
Список использованной литературы
1.Глазовская М.А., Геннадиев А.Н. География почв с основами почвоведения, М., МГУ, 1995
2.Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. М., Владос, 2001
3.Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. М., Наука, 2003
4.Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учеб. пособие. -М.: Изд. -торговый дом ГРАНД: Фаир-пресс, 1999.
5.Танасиенко А.А. и др. Экологические аспекты эрозионных процессов - Новосибирск: 1999.
6.Тышлер В.Сельскохозяйственная экология. - М., 1971.
7.Федоров В.М. Биосфера, земледелие, человечество. - М., 1990.
