Захист ґрунтів від ерозії і їх раціональне використання -- глобальна, загальнолюдська проблема. Ще в далекому минулому надмірне випасання худоби призводило до порушення екологічної рівноваги, внаслідок чого посилювались ерозійні процеси.

В епоху інтенсивного розвитку промисловості, транспорту, сільського господарства, зростання народонаселення виключно важливого значення набуває проблема охорони зовнішнього середовища і раціонального використання природних ресурсів, у тому числі проблема охорони ґрунтів та підвищення їх родючості.

У результаті впливу людини на грунт погіршуються його природні властивості: водно-фізичні, фізичні та хімічні. Це в свою чергу сприяє розвитку ерозійних процесів. З природних факторів посилюють ерозію ґрунтів довгі й стрімкі схили.

Здійснення завдань охорони природи вимагає комплексного підходу, планування таких заходів впливу на оточуюче середовище, які по можливості забезпечували б природну рівновагу, що порушується діяльністю людини, сприяли б створенню найкращих умов для життя населення планети.

У комплексі заходів охорони ґрунтів та відновлення їх родючості особливе місце належить боротьбі з водною лінійною і вітровою ерозією і причинами, що їх породжують.

Предмет дослідження - виникнення ерозійних процесів.

Об`єкт дослідження - стан еродованості ґрунтів Новгород-Сіверського району Чернігівської області.

Мета роботи - охарактеризувати агротехнічні основи охорони земель від ерозії.

Завдання роботи:

1) дати характеристику основних видів ерозій;

2) описати основні заходи боротьби з водною ерозією;

3) проаналізувати основні заходи боротьби з вітровою ерозією;

4) обґрунтувати використання комплексного захисту ґрунтів від ерозії;

5) охарактеризувати значення рекультивації земель;

6) провести аналіз стану еродованості ґрунтів Новгород-Сіверського району Чернігівської області.

РОЗДІЛ 1

1.1 Загальні відомості про ерозію ґрунтів

Ерозія ґрунту -- руйнування його водою, вітром або в процесі обробітку ґрунту.

Водна ерозія призводить до змивання (площинна) і розмивання (лінійна) ґрунту; спричинюють її талі, дощові, зливові та скидні іригаційні води.

Вітрова ерозія ґрунту (дефляція) виникає при сильних вітрах, які видувають орний шар, внаслідок чого знижується родючість ґрунтів.

Агротехнічна ерозія спричинюється поперечним обробітком крутих схилів балок, берегів річок і гірських схилів.

Ерозія ґрунтів відбувалась в усі геологічні епохи. Надто інтенсивною була вона ще до появи рослинності на поверхні Землі. Підстилкові породи руйнувались рухливими льодовиками, а при їх таненні зріджені ґрунти легко сповзали схилами мерзлої поверхні. Коли ж ґрунти підсихали, розвивалась дефляція. У міжльодовикові епохи інтенсивно поглиблювались і розширялись річкові долини. Разом з тим у природних зонах з добре розвиненою рослинністю природна ерозія ґрунтів і дефляція були досить обмеженими [27].

Змивання ґрунту (площинна ерозія) починається при уклоні схилів 1--2°. Поверхневий стік, що збігає схилами, концентрується в мікропониженнях, де посилюється змивна сила потоку. Інакше відбувається змивання ґрунту при випаданні зливових дощів. Ґрунтові частки спочатку руйнуються і розбризкуються з дощовими краплями, а потім їх змиває вода, що стікає схилами.

Підвищення інтенсивності опадів посилює процес розбризкування. Зокрема А. А. Ханазаров (1983) відмітив, що із збільшенням шару від 86 мм (l = 0,3 мм/хв) до 105 мм (l = 0,5 мм/хв) інтенсивність розбризкування ґрунту без рослинного покриву зросла в 2,9 раза (до 40 т/га). При заростанні ґрунту рослинністю більш як на 60 % розбризкування повністю припинялось.

За певних умов змивання грунту призводить до розвитку площинної форми ерозії. Могутні концентровані потоки води утворюють неглибокі (до 0,5--0,7 м) і глибокі (понад 0,7 м) вимоїни, які надалі, якщо не вживати заходів, перетворюються на яри.

Іригаційна ерозія виникає на зрошуваних землях при поливі сільськогосподарських культур високими нормами по борознах або напуском на неспланованих полях, а також при нарізуванні борозен з ухилом, що перевищує 0,05°.

Дефляція буває повсякденною та під час пилових бур. Повсякденну дефляцію спричинюють вітри навіть малих швидкостей (5 м/с і більше). Відбувається вона повільно, непомітно, проте грунт руйнує і виснажує. За цього виду ерозії може спостерігатись оголення насіння, загорнутого в грунт, а також пошкодження молодих сходів рослин. Найсильніше повсякденна дефляція виявляється на вітро-ударних схилах, не захищених лісосмугами [3].

Пилові бурі -- найактивніший і найшкідливіший вид дефляції, за якого грунт значно руйнується. Такі бурі, викликані сильним вітром (швидкість більш як 12--15 м/с), можуть поширитись на великі території, знищити посіви на сотнях тисяч гектарів, знести чимало ґрунту.

Для вияву пилових бур необхідна більш-менш тривала робота повсякденної дефляції. Пилові бурі не можуть сформуватися над вітростійкими поверхнями, вони власне є показником ступеня зруйнованості ґрунту за час, що передував цьому стихійному лиху. Інакше кажучи, пилові бурі -- не причина, а наслідок руйнування ґрунту. Проте, виникнувши, вони стають фактором великої руйнівної сили.

За темпами вияву ерозію ґрунтів поділяють на нормальну і прискорену. При нормальній втрати дрібнозему не перевищують природного ґрунтоутворення. В різних природних зонах темпи ґрунтотворного процесу неоднакові і коливаються від 0,2 до 0,5 мм/рік.

Прискорена ерозія ґрунтів відбувається внаслідок господарської діяльності людей, при цьому втрати ґрунту перевищують темпи ґрунтоутворення. В Степу України щороку з 1 га земель на схилах у середньому відчужується водою і вітром 17--22 т дрібнозему. Тому необхідно застосовувати ґрунтозахисні заходи, які дають можливість мінімально знизити втрати ґрунту. Якими можуть бути ці втрати (норми ерозії) і чи повинні вони бути? Норма ерозії -- це та межова інтенсивність ерозії, яка компенсується ґрунтоутворенням, а точніше, як відмічає М. М. Заславський (1983), гумусонагромадженням [12].

М. К. Шикула, О. Г. Рожков і П. С. Трегубов встановили для різних ґрунтів такі норми: дерново-підзолисті -- 1 т/га; сірі і світло-сірі лісові -- 2; темно-сірі -- 3; чорноземи вилугувані -- 5; чорноземи глибокі -- 6; чорноземи звичайні -- 4; чорноземи південні і темно-каштанові ґрунти -- 3 т/га.

Проте А. Райн, узагальнюючи дані міжнародної спілки охорони природи і природних ресурсів, зазначає, що в природних умовах необхідно 1--2 тис. років для створення високо-родючого шару товщиною 25 мм. У такому випадку можлива норма ерозії буде не більшою 150--300 кг/га/рік.

За наявності сучасних методів захисту ґрунтів від ерозії в сільськогосподарському виробництві уже тепер можна знизити втрати ґрунту до мінімуму (0,2--0,3 т/га), а в окремих випадках взагалі їх уникнути, як запланованих норм втрат гумусу, й оцінювати ґрунтозахисні заходи критерієм відновлення та підвищення родючості еродованих і дефльованих ґрунтів.

1.2 Водна ерозія ґрунтів

Водна ерозія ґрунтів спричинюється стоком зливових, талих та іригаційних вод, під яким, як правило, розуміють рух води по поверхні і приповерхневому шарі ґрунту.

Ерозійні процеси, викликані стоком зливових вод, проходять кілька стадій. На початку зливи інтенсивно вбирається волога ґрунтом та інтенсивно руйнуються і розбризкуються ґрунтові агрегати краплями дощу. Інтенсивність вбирання в цей час перевищує інтенсивність зливи. Стоку не виникає. Удари дощових крапель ущільнюють грунт і закупорюють ґрунтові пори дрібнодисперсними часточками, які розбризкуються. Інтенсивність вбирання внаслідок цього значно знижується й інтенсивність дощу перевищує її. На поверхні ґрунту в мікропониженнях нагромаджується вода, яка не увібралась. Згодом мікро-пониження переповнюються, утворюється суцільний мікростік, що інтенсивно виносить зруйнований дощовими краплями грунт. Надалі стік концентрується по мікроулоговинах в струмочки, які вимивають звивисте русло вздовж найбільших ухилів [13].

Поступово дрібні струмочки перетворюються на більші струмки, що виносять багато ґрунту, формуючи при цьому русла. Ці русла зарівнюють при обробітку ґрунту сільськогосподарськими знаряддями, проте після повторної зливи на цих же місцях знову виникають русла, що зрештою призводить до утворення улоговин і змитих ґрунтів.

Спостереження за рідким стоком і змивом ґрунту в зимово-весняний період проводили по всій довжині (400--500 м) водозборів кожного варіанта з використанням самозаписувачів рівня води, на елементарних стокових майданчиках (50X20 м), розташованих між лінійними рубежами (валами-канавами), об'ємним методом, а також на мікромайданчиках (1 м2), ізольованих поліетиленовою плівкою від ґрунту, для визначення інтенсивності сніготанення та випаровування.

У зимовий період при вираженому вітровому режимі (західних і східних румбів) на водозборах відбувається перевідкладення снігу (рис. 1.1). При цьому найвідчутніше зменшуються водозапаси у снігу на навітрених схилах у середній їх частині, а в підвітрених -- у верхній та середній частинах.

Рис. 1.1. Запаси води в снігу на підвітреному (І) і навітреному (II) схилах:

1 -- озима пшениця; 2 -- зяб полицевий, гребенистий; 3 -- стерня ярого ячменю+еспарцет; 4 -- стерня еспарцету.

У вологонагромадженні велику роль відіграє мікрорельєф зябу і стерньовий фон на посівах. Так, на полях із стерньовим фоном (багаторічні трави) не спостерігалось перерозподілу снігу. Запаси води в снігу на еспарцеті другого року використання (висота стерні 15--16 см) були у верхній частині підвітреного схилу на 16,5 мм більші, ніж на озимих.

Створення на посівах озимих стерньового фону також запобігає видуванню й перерозподілу снігу. В досліді, проведеному в 1984--1985 рр., було відмічено, що в посівах озимого жита з підсівом ярого ячменю для осіннього використання видування снігу при випаданні його з вітром не було і запаси води в снігу майже в 2 рази вищі, ніж на контролі [19].

Вплив елементів комплексу протиерозійних заходів на розвиток ерозійних процесів та вбирання стоку талих вод можна прослідкувати за річними спостереженнями. Формування стоку відбувається двічі: 5--6 і 26--28 березня.

На початок сніготанення запаси води в снігу по варіантах досліду дорівнювали: 5 березня -- 10,5--12,6 мм, 26 березня -- 13,5--16,2 мм. Значні відмінності при цьому спостерігали в ступені покриття снігом різних агрофонів.

Максимальною площа галявин на травах і стерні ячменю (50 %), а мінімальною -- на озимих (10--12 %) і зябу (30 %). При цьому шар ґрунту, що відтанув, на галявинах на 3--4 см більший, ніж на ділянках під снігом (5--7 см). Ця особливість сприяє кращому вбиранню води на зябу і на фоні стерні ячменю з підсівом еспарцету.

Спостереження за промерзанням у водозбірній канаві (вал-канава) показали, що верхній шар свіжої соломи, зволожений осінньо-зимовими опадами, промерзав на 17--27 см, тому не виникало будь-яких перешкод для вбирання рідкого стоку, оскільки під стікаючою водою солома швидко відтавала. Грунт на дні канави також був відталим.

Інтенсивність сніготанення визначають на мікромайданчиках (1 м2) з ізоляцією ґрунту плівкою для запобігання вбиранню [19].

Найбільш стокоскидним фоном є озимі культури суцільного висіву і багаторічні трави, а найбільш ерозійно небезпечним -- вирівняна полицева зяблева оранка.

Величина зливового стоку й інтенсивність ерозії залежать від багатьох факторів: довжини й крутості схилів, вологості ґрунту, його водопроникності, агрофону, інтенсивності зливи тощо.

1.3 Вітрова ерозія

На території України пилові бурі відмічались ще в середині минулого століття, коли почали розорювати землі у степовій зоні. Розширення орних угідь призводило і до збільшення ерозійних процесів. Нині, коли площі оброблюваних земель досягли максимального рівня, вітрова ерозія ґрунтів локально проявляється практично щороку. Пилові бурі бувають раз у 5--9 років. Причинами цього явища вважають не тільки вітер, а й підвищену розпорошеність ґрунту, зумовлену невідповідністю полицевого способу обробітку ґрунту новим умовам землеробства -- його значній інтенсифікації.

За частотою та інтенсивністю вітроерозійних процесів територію України поділяють на два великих пояси: перший -- потенційно можливого розвитку вітрової ерозії, охоплює зону Українського Полісся, північно-західні та західні райони держави. В останні роки посилився локальний (місцевий) прояв вітрової ерозії на ділянках осушених торфовищ і на ґрунтах легкого механічного складу. Насамперед еродують фони полицевого зябу зразу ж після танення снігу під час заморозків або сухої весни і швидкості вітру понад 3,5 м/с на поверхні ґрунту (8--12 м/с на висоті флюгера) [4].

Другий пояс -- решта території країни, це район активного прояву вітрової ерозії. Його поділяють на три провінції. Лісостепова -- із слабкою вітроерозійною активністю. Розораність території становить 60 -- 80 %. Ґрунтовий покрив представлений чорноземними ґрунтами суглинкового механічного складу, сформованими в основному на лесах і лесовидних суглинках. Плямами зустрічаються сірі лісові та дерново-підзолисті ґрунти легкого механічного складу. Переважаюча тут місцева вітрова ерозія розвивається при швидкості вітру понад 10 м/с. Найбільша кількість активних ерозійно небезпечних вітрів припадає на північно-східні та південно-східні напрямки.

В Українській степовій провінції виражений розвиток вітрової ерозії. Тут, крім вітрової, поширена й водна ерозія ґрунтів. Часто вони зумовлюють одна одну, формуючи відповідну поверхню ґрунтів. Вітроерозійні процеси спостерігаються в основному в зимовий та ранньовесняний періоди року, особливо у безсніжні зими. Днів з пиловими бурями буває 5--25.

Чорноморсько-Приазовська провінція -- район дуже сильного розвитку вітрової ерозії ґрунтів. Кількість днів з пиловими бурями тут становить 20--35.

Кліматична зумовленість прояву вітроерозійних процесів. Розподіл показників тиску повітря в ерозійно небезпечний період (січень--квітень) свідчить про існування великої баричної осі. По обидва боки від неї панують вітри різного напрямку: на півночі -- західні, на півдні -- східні та північно-східні, а на південному заході -- північно-східні та північні.

Найчастіше пилові бурі виникають тоді, коли на схід від Російської рівнини розміщується потужний антициклон, а циклон знаходиться на заході або південному заході Європи. У цьому випадку на периферії антициклону значно посилюються повітряні потоки. Збільшення швидкості вітру також спостерігається, якщо на півночі та північному сході Європи формуються циклони, а на півдні України розміщена область пониженого тиску [4].

На Україні збільшення баричних градієнтів та вітру спостерігається переважно в холодний період року. Влітку сильний вітер, як правило, шквалистий, виникає під час проходження грозових фронтів. Тривалість сильного вітру звичайно від 2 до 10 -- 12, на півдні та південному сході -- до 143 рік.

У районах Херсона -- Нової Каховки -- Мелітополя -- Запоріжжя -- Нікополя за рік кількість днів з пиловими бурями досягає 40. У північних та північно-східних районах України пилові бурі спостерігаються один раз за 10 років.

Максимум пилових бур у південних районах буває звичайно навесні, що зумовлено більш раннім таненням снігового покриву, інтенсивним підвищенням температури і відсутністю зімкнутого травостою. Видування ґрунтів взимку (чорні бурі) відбувається у роки з низькою температурою повітря при слабкому зволоженні ґрунту з осені і відсутності снігового покриву. їх тривалість коливається від чверті години до кількох діб. Найбільш тривалі бурі бувають у степовій зоні, особливо у східній її частині. Середня тривалість пилових бур у Донбасі перевищує 10 год., у Лісостепу -- 3, на Поліссі -- 1 год.

Великої шкоди ґрунтовому покриву завдає місцева вітрова ерозія, що виникає в основному на вітроударних схилах і підвищених елементах рельєфу посилюються вітри невеликої швидкості (менше 6 м/с). Тому локальна (місцева) вітрова ерозія найчастіше виникає при загальній відсутності пилових бур. Прояв її на одній і тій же ділянці протягом ряду років призводить до значної втрати ґрунту.

Властивості ґрунтів та вітроерозійні процеси. Фізична суть вітрової ерозії ґрунтів полягає в тому, що в результаті дії повітряного потоку в приземному шарі починають рухатися ґрунтові частинки та агрегати. Встановлено три форми переміщення частинок ґрунту: перекочування по поверхні, перенесення в повітряному потоці, а також стрибкоподібний рух.

Перекочуванням переміщуються в основному ґрунтові частинки розміром 0,5--1,2 мм, крупніші структурні агрегати -- ураганним та штормовим вітром, а стрибками -- частинки розміром 0,1 -- 0,5 мм, які для того, щоб відірватися від поверхні ґрунту, повинні пройти шлях у стадії перекочування. Структурні агрегати розміром менше 0,1 мм по поверхні ґрунту повітряним шляхом не переміщуються. їх відрив можливий лише з гребенів або за допомогою частинок розміром -- 0,1--0,5 мм, які вибивають дрібніші агрегати у повітряний потік [5].

Якщо у шарі ґрунту 0--5 см міститься понад 60 % агрегатів більше 1 мм, то така поверхня вітростійка. При вмісті 50 % агрегатів понад 1 мм поверхня ґрунту помірно стійка, тому що при сильних вітрах (більш як 17--20 м/с) з неї відчужується до 4--6 т/га ґрунту.

У весняно-осінній період поверхня більшості ґрунтів перебуває у вітростійкому стані (грудочкуватість 60--80 %). Взимку і ранньою весною під впливом погодних умов (промерзання, відталі агрегати швидко руйнуються до ерозійно небезпечних розмірів і до періоду сильних вітрів зорані фони стають нестійкими проти вітру (грудочкуватість 30 -- 40 %).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5