почвоведение ганжара. Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений
 Скачать 7.4 Mb.
|
|
64 Глава 8. Хозяйственная деятельность человека как фактор почвообразования Этот фактор почвообразования еще в прошлом веке имел локальное значение, а в настоящее время является глобальным. Воздействие человека на почвы и почвообразовательные процессы осуществляется как прямо, так и опосредованно через влияние на биосферу, атмосферу и гидросферу. Влияние человека на биоту и биологический круговорот веществ заключается в сведении лесов и освоении значительных площадей под пашню, в регулировании численности диких животных и разведении домашних, в выращивании сельскохозяйственных культур, оказывающих разное воздействие на свойства почв, в отчуждении с урожаем значительного количества элементов питания, в применении органических и минеральных удобрений, пестицидов и др. Строительство водохранилищ, осушение болот приводит к изменению уровня грунтовых вод, оказывающих большое влияние на почвообразование. Ежегодно промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу около 1 млрд т соединений хлора, соляной кислоты, сероводорода и сернистого ангидрида, окислов азота, соединений аммония. При окислении они образуют различные кислоты (соляную, серную, азотную), которые приводят к подкислению атмосферных осадков (кислотные дожди) и вместе с ними — к подкислению и загрязнению почв. В результате освоения почв под пашню изменяется процесс почвообразования и свойства почв. Масштабы изменений зависят от степени воздействия человека на почву. При экстенсивном использовании земель почвенные процессы, как правило, имеют ту же направленность, что и в естественных условиях. При проведении мелиоративных мероприятий (орошение, осушение, известкование и др.) почвенные процессы и свойства почв меняются коренным образом. Разумная деятельность человека направлена на улучшение, окультуривание почв и повышение их плодородия. Особенно заметно улучшение тех почв, которые имеют низкое естественное плодородие. В зависимости от времени и приемов воздействия такие почвы выделяются в классификации на уровне разных таксономических рангов. Оптимизация агрономических свойств почв, определяющих их плодородие — одна из основных задач существующих систем земледелия. Системы земледелия включают следующие составные части, влияющие на агрономические свойства почв:
Опыт хозяйственной деятельности человека показывает, что степень воздействия человека на почвы на больших площадях должна быть минимальной или хотя бы соизмеримой с предусмотренными неизбежными негативными экологическими последствиями. Даже разумные на данный момент научно-обоснованные мероприятия по использованию почв часто приводят к негативным последствиям. Это касается любого чрезмерного вмешательства в природу. Например, в таежно-лесной зоне России самыми плодородными и высокоокультуренными являются огородные почвы приусадебных хозяйств. Они имеют высокое содержание гумуса, нейтральную реакцию среды, высокую обеспеченность элементами питания, то есть их агрономические свойства довольно резко отличаются от свойств естественных подзолистых почв этой зоны и удовлетворяют требованиям большинства культурных растений. Кажущаяся разумной задача повысить плодородие всех пахотных почв этой зоны до уровня огородных может привести к негативным и даже катастрофическим последствиям через какое- то время. В условиях промывного режима высокое содержание элементов питания в почвах скажется на их содержании в грунтовых водах, водоемах, может возникнуть проблема нитратов, возникнут нарушения в трофических цепях биоты и т.д. Таких примеров можно привести много. Для того чтобы прогнозировать последствия хозяйственной деятельности, необходимо познание сложных природных взаимодействий, в центре которых находится почвенный покров.
Эрозия почв — процесс разрушения почвенного профиля под действием воды (водная эрозия) и ветра (ветровая эрозия, или дефляция). Геологическая (нормальная) эрозия протекает в естественных условиях в результате процессов выветривания и денудации. При этом 66почвенный профиль восстанавливается в ходе почвообразования. Антропогенная эрозия связана с деятельностью человека. Ее называют также ускоренной, в связи с повышенной интенсивностью, приводящей к частичному нарушению или полному уничтожению почвенного профиля. Водная эрозия подразделяется на поверхностную и линейную, или овражную. Поверхностная эрозия — смыв верхнего горизонта почв под действием стекающих по склону дождевых и талых вод. Она сочетает разрушающее действие дождевых капель и поверхностного стока дождевых и талых вод. Дождевые капли обладают более высокой кинетической энергией, чем поверхностный сток дождевых и талых вод. Смыв почвы при плоскостной эрозии преимущественно осуществляется небольшими струйчатыми потоками. Следы эрозии на поле исчезают после обычной обработки. Поверхностная эрозия приводит к постепенному ухудшению свойств почв из-за смыва верхних, наиболее плодородных горизонтов. Линейная, или овражная эрозия — размыв почвы в глубину и ширину более мощными струйными потоками, приводящими к образованию струйчатых размывов. Линейная эрозия приводит к полному уничтожению почвенного профиля. По отношению к материнской форме рельефа, например к балке, размывы бывают: донными, идущими по дну (тальвегу) балки; вершинными, выходящими на водораздел по продолжению тальвега; склоновыми (размыв склонов балки под углом к тальвегу). В зависимости от стадии развития среди склоновых и вершинных размывов выделяют водороины, промоины и овраги. Водороины — размывы глубиной 0,2-0,6 м. Обычно они формируются по бороздам при обработках почв вдоль склона. Водороины можно выравнивать вспашкой. Промоины — размывы глубиной 0,5-0,3 м, шириной 0,5-8 м. Они захватывают не только почву, но и почвообразующую породу и непроходимы для обычной техники. Для засыпки промоины необходимо привозить грунт. Овраг — размыв, выработавший свой собственный (вогнутый или ступенчатый) продольный профиль, не совпадающий с профилем склона. Глубина оврагов на Русской равнине может достигать 30 м, а ширина — 50 м. Преобладающая часть оврагов относится к коротким — до 0,5 км, меньше средних — 0,5-2 км и еще меньше длинных оврагов — 2-5 км (рис. 8.1). Среди донных размывов различают вымоины (начальная стадия размыва), донные промоины и донные овраги. Рис. 8.1. Овражно-балочная сеть (фото А.Д.Кашанского) В процессе развития оврагов выделяют три стадии: врезания, выработки продольного профиля равновесия и затухания. Ирригационная эрозия — смыв почвы на склонах при орошении. Ее интенсивность зависит от способа орошения. Бороздковый полив применяют при орошении кукурузы, томатов, сахарной свеклы, хлопчатника. 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 (Кузнецов М.С., Глазунов Г.П., 1996) из- за повышенной скорости водного потока. Полив по полосам применяют при орошении трав и зерновых культур. Ширина полос водного потока измеряется единицами метров, поэтому скорость течения воды значительно меньше, чем в бороздах, и эрозия проявляется слабее. При поливе по чекам (орошение риса) ирригационная эрозия еще слабее или практически не выражена из-за отсутствия уклонов чеков. Дождевание используют при поливе всех сельскохозяйственных культур. Поверхностный сток и эрозия почв при дождевании возникают в том случае, когда его интенсивность превышает интенсивность впитывания воды почвой. Интенсивность ускоренной водной эрозии оценивается по количеству смываемого мелкозема и приросту оврагов. Градации интенсивности эрозии по М.Н.Заславскому:Для поверхностной эрозии Смыв почвы Незначительный смыв Слабый Средний Сильный Среднегодовой смыв, т/га в год 0,5 0,5-1,0 1,0-5 5-1 0более 10 Очень сильны й Для линейной эрозии Интенсивность Среднегодовой прирост оврагов, м Менее 0,5 0,5-1,0 1,0-2,0 2-5 более 5 Слабая Средняя Сильная Очень сильная Чрезвычайно сильная Водная эрозия имеет широкое распространение. Она проявляется практически во всех областях, где имеются уклоны более 1,5°, за исключением полупустынной и пустынной зон с небольшим количеством осадков и малоснежными зимами. Почвы, подверженные поверхностной эрозии, называются смытыми, или эродированными. Они подразделяются по степени эродированности в зависимости от мощности смытого слоя на слабо-, средне- и сильноэродированные, или смытые. В нижних частях склонов выделяют намытые почвы. Плодородие почв снижается по мере увеличения степени смыва. Подсчитано, что на слабосмытых почвах недобор урожая в среднем составляет 10-20%, на среднесмытых — 40-60, а на силь- носмытых — 80% и более. Это связано с потерей гумуса и элементов питания, снижением биологической активности, ухудшением структуры и других свойств почв. Почва, смываемая с полей, откладывается в прудах, озерах, водохранилищах, попадает в каналы и реки. Заиливание водоемов и повышение мутности воды в реках резко ухудшает экологическую ситуацию, работу систем водоснабжения и водного транспорта. При стоке воды и смыве почвы с пашни отчуждаются от 10 до 30% вносимых удобрений и пестицидов, которые еще в большей степени ухудшают экологическое состояние и качество воды в реках и водоемах. При смыве и дефляции почв происходит перераспределение радионуклидов тяжелых металлов, и образуются новые загрязненные очаги их распространения. Овражная эрозия приводит к нарушению дорожной сети, изменяет размеры полей, сокращает площади сельскохозяйственных угодий. Только в черноземной зоне России ежегодно овраги “съедают” до 70-80 га земли (Кузнецов М.С., 1996) .Факторы водной эрозии почв. Главной причиной ускоренной водной эрозии является нерациональная хозяйственная деятельность человека. К природным факторам водной эрозии относятся: климат, рельеф, свойства почв и почвообразующих пород, растительный покров. Климатические факторы. К ведущим климатическим факторам эрозии относятся количество осадков, их интенсивность и продолжительность, параметры стока талых вод. Большое значение имеет кинетическая энергия дождя, которая зависит от размеров капель и скорости их падения. Капли дождя отрывают и поднимают в воздух десятки тонн почвы на одном гектаре и нагружают поверхностный сток частицами почвы. Наиболее опасны ливневые осадки с крупным размером капель и высокой интенсивностью. Опасность дождевой эрозии в России нарастает с востока на запад и с севера на юг. Эрозия при снеготаянии в значительной степени определяется запасами воды в снеге. Они увеличиваются с продвижением на север и на восток. Запасы воды в снеге Московской области — примерно 100 мм, на Северном Урале — 150-160, на Кубани — только 10-15 мм. Интенсивность эрозии при снеготаянии нарастает с юга на север и с запада на восток (Ларионов Г.А., 1993). Рельеф определяет интенсивность поверхностного стока. Сток формируется в пределах водосбора, под которым понимается территория, ограниченная водораздельной линией. Элементами водосбора являются водоразделы, склоны и гидрографическая сеть. Водораздельные пространства примыкают к водораздельным линиям. Гидрографическая сеть — это сеть понижений, по которым осуществляется поверхностный сток. На топографической карте эта сеть имеет вид ветвящегося дерева. Верхняя часть этой сети, лишенная постоянных водостоков, называется суходольной. К элементам суходольной сети относят ложбины, лощины и балки (А.С.Козменко, 1954; Д.Л.Арманд, 1965). Ложбина — верхнее звено гидрографической сети, примыкающее к наиболее высоким частям водосборов, глубиной 0,5-2 м, со склонами не круче 3-8°. Ложбина постепенно переходит в лощину глубиной 2-5 м и крутизной 8-15°. Лощина переходит в балку глубиной 6-20 м, шириной 50-200 м и крутизной берегов от 10-15° до 35°. Балки впадают в речные долины. Площадь водосбора балок — от 250 га до нескольких тысяч гектаров. Долина реки отличается от балки наличием постоянного водотока и связанных с ним форм рельефа (террас, пойм и др.). 70Склоны занимают преобладающую часть водосборов и играют определяющую роль в развитии поверхностной эрозии. Интенсивность эрозии нарастает с увеличением крутизны и длины склонов. Обычно слабосмытые почвы формируются на склонах крутизной от 1-1,5° до 2-3°; среднесмытые — 3-5°; сильносмы- тые __ более 5°. Эрозия сильнее проявляется на выпуклых склонах, по сравнению с прямыми и вогнутыми. Экспозиция склона влияет на увлажненность, накопление снега и интенсивность снеготаяния, а через эти факторы — на интенсивность смыва. Как правило, на склонах южной и западной экспозиции интенсивность смыва выше, чем на северных и восточных склонах. Форма водосбора влияет на концентрацию склонового стока, а значит на величину эрозии. Собирающие водосборы наиболее опасны по сравнению с нейтральными и рассеивающими. Интенсивность овражной эрозии нарастает с увеличением глубины местных базисов эрозии — горизонтальных поверхностей, на уровне которых эрозия прекращается. Для оврага, например, базисом эрозии может быть дно балки или пойма реки. Свойства почв и почвообразующих пород влияют на формирование стока, поскольку от них зависит водопроницаемость и впитывание дождевой и талой воды. Поверхностный сток проявляется только в том случае, если интенсивность дождя превышает интенсивность впитывания и фильтрации. Водопроницаемость почв зависит от структурного состояния, гранулометрического состава и влажности. Песчаные почвы, почвы с хорошей водопрочной структурой и сухие лучше впитывают влагу, чем глинистые, бесструктурные и влажные. В условиях сформировавшегося поверхностного стока степень проявления эрозии зависит от способности почв противостоять смыву. Противоэрозионная стойкость почв и почвообразующих пород характеризуется способностью почв противостоять разрушающему действию дождевых капель и поверхностного стока. Она зависит от степени водопрочности структурных агрегатов почвы, количества водопрочных агрегатов, сцепления агрегатов друг с Другом. Водопрочность агрегатов определяется составом коллоидов и физико-химическими свойствами почв, в том числе содержанием гумуса, обменных форм кальция, реакцией среды и др. Растительный покров выполняет почвозащитную роль:
Эффективность растений, в первую очередь, зависит от степени проективного покрытия и мочковатости корневых систем. В соответствии с этим пропашные культуры почти не снижают проявление эрозии. Зернобобовые снижают ее, примерно, в 1,2 раза; зерновые — в 1,3; бобовые — в 1,7; злаково-бобовая смесь — в 2,2; луговые травы — в 3 раза (Кузнецов М.С., 1981). Оценка потенциальной опасности водной эрозии. Способы прогнозирования эрозии основаны на детальном изучении факторов ее проявления. Наиболее широкое распространение получило “универсальное уравнение потерь почвы”, разработанное в США: Q = 0,224 RKLSCP, где Q — потеря почвы от эрозии, кг/м2 за год; R — характеристика эродирующей способности дождя, учитывающая интенсивность, кинетическую энергию и др.; К — коэффициент эродируе- мости почвы (определяется потерями почвы на единицу эрозий- ности дождя при стандартных условиях),который учитывает водопроницаемость и противоэрозионную стойкость почв; L -коэффициент длины склона (отношение потерь почвы с данного поля к потерям с поля стандартной длины); S — коэффициент крутизны склона (отношение потерь почвы с данного поля к потерям со склона стандартной крутизны); С — коэффициент возделывания культур (отношение потерь почвы с данного поля к потерям почвы с поля, занятого черным паром); Р — коэффициент эффективности противоэрозионных мероприятий (отношение данных потерь почвы к потерям почвы с поля, на котором не проводились работы по охране почв, например, вспашка вдоль самого крутого склона). Подобные модели, но в значительно меньшей степени обеспеченные экспериментальными данными, разработаны в России (М.С.Кузнецов, Г.П.Глазунов, 1996). Они используются для целей прогноза эрозии и выбора наиболее эффективных противоэрозионных мероприятий.
|