2. Водная эрозия почв

Водная эрозия представлена двумя типами: плоскостной эрозией и линейной. Плоскостная эрозия — это наиболее распространенный вид эрозии, приводящей к потере верх­них горизонтов почв, а с ними — к потере элементов питания растений. Линейная эрозия включает ручейковую, овраж­ную, абразию речных берегов и развитие оползней.

Внешними факторами, влияющими на эрозию почв, являются климат, рельеф, литология, растительность, поч­венный покров, использование земель.

Эрозионный потенциал, потенциальная опасность эро­зии (ПОЭ) отражает влияние этих факторов, определяющих возможность проявления процессов смыва почвенного материала:

ПОЭ = f(K, Р, Г, П, Пр, X),

где К— климатические условия, Р— условия рельефа, Г — геологические условия (почвообразующие породы),П — почвенные условия, Пр — почвозащитная роль расти­тельности, X — хозяйственное использование земель.

Из почвенных свойств на подверженность их эрозии влияют водовпитывающая способность почв, их водопрони­цаемость, которые, в свою очередь, зависят от структуры почв, их агрегатного и гранулометрического состава, от содержания гумуса.

Рельеф, почвенный покров, растительность, а также некоторые геологические условия, свойства почв, влияя на развитие эрозии, сами со временем изменяются под воз­действием эрозионных процессов. Для разработки систем мер по защите почв от эрозии необходимо знать, каким образом влияют отдельные факторы или их составляющие на проявление эрозионных процессов.

Применяются следующие количественные характерис­тики природных и антропогенных факторов с точки зрения их воздействия на процессы смыва.

Уравнение ливневого стока, предложенное Уишмай- ером-Смитом, имеет вид:

A = RxLSxKx С,

где А — смыв почвы, т/га; R — эрозионный индекс дождей; IS — топографический фактор; К — фактор эродируе- мости почвы; С— коэффициент почвозащитных свойств посевов.

При определении смыва почв при стоке талых вод используется модуль смыва:

^Мр%=⁴К % ^{х abK}h

где М_р% — модуль стока наносов (т/га) заданной вероят­ности р % за период весеннего снеготаяния; h — слой стока (мм) за период весеннего снеготаяния той же веро­ятности р % , п, а — эмпирические параметры, зависящие от типа ручейковой сети на склоне, агрофона в текущем году и типа почв (для зяблевой вспашки); Ъ— эмпириче­ский коэффициент, учитывающий влияние агрофона за предшествующий год; К\ — коэффициент, учитывающий крутизну склона.

Эрозионный потенциал территории определяется преж­де всего такими характеристиками рельефа, как крутизна и длина склонов. Зависимость степени смытости почвы от условий рельефа хорошо видна из данных, приведенных в таблице 5.2.Пояса рав- ноудален- ности от водораздела по линиям стока, м

Южная и западная экспозиция

Северная и восточная экспозиция

Крутизна склонов, *

<1

1—2

to 1 Сл

5—10

>10

<1

1—2

to 1 Сл

5—10 >10

<50

Несмытая

Одергивание почвы почво­обрабатывающими оруди­ями

Несмытая

Одергивание почвы почвообрабатывающи­ми орудиями

50—100

Нес мытая

Слабосмытая

Несмытая

Слабосмытая

100—200

Несмы­ тая

Слабосмытая

Средне­ смытая

Сильно­ смытая

Несмы­ тая

Слабосмытая

Средне­ смытая

200—300

Несмы­ тая

Слабо- смытая

Среднесмытая

Сильно­ смытая

Несмы­ тая

Слабо­ смытая

Среднесмытая

300—400

Несмы­ тая

Слабо­ смытая

Сред- несмы- тая

Сильносмытая

Несмы­ тая

Слабо­ смытая

Сред­ несмы­ тая

Сильно­ смытая

>400

Несмы­ тая

Слабо­ смытая

Сред­ несмы­ тая

Сильносмытая

Несмы­ тая

Слабо­ смытая

Сред­ несмы­ тая

Сильносмы­ тая

Таблица 5.2

ДЕГРАДАЦИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ

Зависимость смытости почв от условий рельефа

Важным фактором, определяющим интенсивность ве­сеннего смыва почвы, является экспозиция склона. Форма склона влияет на интенсивность эрозии, однако учесть ее при оценке смыва не всегда оказывается возможным. Не­которые авторы предлагают коэффициенты влияния формы склонов на интенсивность смыва: для склонов с прямым профилем коэффициент принимается за 1, с выпуклым профилем — 1,5, а для вогнутого склона — 0,5.

В качестве количественного показателя эрозионной опасности рельефа в универсальном уравнении смыва и в его модификации используют топографический фактор LS. Его величина определяется по номограмме. Формула фак­тора рельефа для конкретного отрезка склона имеет вид:

LS = (L+22,l)^m■ [п‘^+т — (n-l)‘^+mJ X X (0,065+4,56sinl_n + 65,41sinIJ,

где L — длина отрезка склона в метрах, 1_п — уклон кон­кретного участка склона, п — номер отрезка, считая от водораздела; т — равно 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 соответственно при уклонах (I) < = 1; 1 — 3; 3 — 5; >5°.

Для удобства расчетов LS составлены таблицы изме­нения эрозионного потенциала рельефа в зависимости от уклона и расстояния от водораздела³. После распределения показателей LS на топографической карте конкретного участка территории составляется карта-схема эрозионной опасности рельефа данного участка, которая является пер­вым этапом оценки эрозионной опасности территории в целом.

В условиях сформировавшегося поверхностного стока степень проявления эрозии зависит от способности поч­вы противостоять смыву. Противоэрозионная стойкость (ПС) почвы определяется двумя показателями: размером водопрочных агрегатов и сцеплением их друг с другом. Все остальные свойства почвы влияют на ПС через эти показатели. Таким образом, значительное влияние на ПС почвы оказывают: гранулометрический состав почвы, содержание гумуса и его фракционно-групповой состав, состав обменных катионов.

Один из важнейших факторов ПС — водопрочность структуры. Однако в некоторых случаях прочность структу­ры почвы в воде не обеспечивает высокой противоэрозион- ной стойкости. Связь ПС с дисперсностью почв использо­вана в формуле показателя противоэрозионной стойкости, предложенной А.Д. Ворониным и М.С. Кузнецовым:

ППС= (К X100 %)+ К ,

¹ гр.свя ' дисп

где ППС — показатель противоэрозионной стойкости, гр _Ст— гранулометрический показатель структурности, по Вадюниной, равный отношению содержания частиц диамет­ром <0,001 мм к суммарному содержанию более крупных фракций при механическом анализе почвы, по Качинско- му; К — коэффициент дисперсности, по Качинскому, равный отношению фракции диаметром <0,001 мм при микроагрегатном анализе к фракции того же размера при механическом анализе.

Большой практический интерес представляет ис­пользование номограммы Уишмайера-Смита. Важнейшие параметры номограммы, по которым определяется коэф­фициент эродируемости почв (К_эр), являются содержание гумуса в почвах, их гранулометрический состав (суммарное содержание фракций размером от 0,1 до 0,001 мм и более 0,1 мм). Уточнение значений К^эр производят по содержанию водопрочных агрегатов и водопроницаемости почв.

Внутри крупных генетических категорий почв эро- дируемость зависит от гранулометрического состава, характера материнских пород. К^зр снижается с уменьше­нием содержания в почвах крупной пыли, увеличением содеражания ила, т. е. с утяжелением гранулометричес­кого состава.

Существенные коррективы в значение величин смыва вносят посевные культуры. Те районы, которые не опасны в отношении смыва при посеве зерновых культур, ста­новятся эрозионноопасными под посевами пропашных, под черным паром. Для количественного учета защитного влияния сельскохозяйственной культуры в универсаль­ное уравнение Уишмайера-Смита вносится фактор С, который представляет собой отношение почвы, смытой с поля, занятого полевыми культурами, к количеству почвы, смытой с поверхности, занятой черным паром. В районах с преобладанием колосовых культур средневзвешенная величина С равна 0,21 — 0,30. При значительных площадях многолетних трав она снижается до 0,15 — 0,20. Высокий процент пропашных культур в севооборотах способствует