ГЛАВА I. ЭРОЗИЯ ПОЧВ КАК ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННОЕ ЯВЛЕНИЕ -----------------------------------------7
1.1. Основное ПОНЯТИЕ И ТЕРМИНОЛОГИЯ М1и111имшн<|мм11н(1ш1(пттни1н111ш1»1н111и1и1ми1м|нм11шм|мммк11и1м1а»м»а 7
1.2. Основания и задачи территориальной оценки эрозии почв......................................................................12
1.3. Ландшафтно-генетическая классификация эрозии почв........................................51
ГЛАВА 2. ФАКТОРЫ ЭРОЗИИ ПОЧВ И ИХ ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА _______________________________________78
2.1. Климатические факторы............................... —..................... 79
2.2. РЕЛЬЕФ - ВЕДУЩИЙ ФАКТОР ЭРОЗИИ ПОЧВ.....—...................................... .108
2.3. Почва как фактор и осьекг эрозии......................................... 141
2.4. Растительность и хозяйственное использование земель..........................167
ГЛАВА 3. ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭРОЗИОННООПАСНЫХ ЗЕМЕЛЬ-----------------------------182
3.1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭРОЗИИ ПОЧВ............................. 182
3.2. Эмпирические территориальные оценки эрозии почв...............................197
3.3. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ МОДЕЛЕЙ ЭГ1 .......................... 208
3.4. Задачи и методы картографирования эрозим почв...................................................................217
3.4. ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СОВРЕМЕННОЙ ЭРОЗИИ ПОЧВ. ...„................. 228
ГЛАВА 4. ЭРОЗИОННОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ЗОНЫ
4.1. МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕХШ............................ .................248
4.2. ЭРОЗИОННОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ................................................ 250
ГЛАВА 5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭРОЗИИ ПОЧВ----------------------------------------- 261
5.1. Сельскохозяйственная эрозия как фактор экологии............................................ 261
5.2. Экологическое почвенно-эрозионное картографирование.........................................264
5.3 ЭРОДИРОВАН) 10СТЬ И ИНТЕНСИВНОСТЬ СМЫВА почв как факторы экологии............................268
5.4. Химическое загрязнение окружающей среды..............-.....................................288
5.5 Почвенно-эрозионная миграция радионуклидов. ................................................295
5.6 Эрозионная деградация малых рек............................................................. 301
ЗАКЛЮЧЕНИЕ_________________________________________________________________________________________309
ЛИТЕРАТУРА__________ ■и|ми|н)миши1а1имимм1минп11и1мм1мп1ии1ин1м(11и1нншти1им|м1ин1пм)им1н1мн1н111н 312
2
ВВЕДЕНИЕ
Акшишжпг ШШ,
Современная эрозия почв - наиболее значительный фактор деградации почвы, снижения ее плодородия и экологических функций. В то же время это - один из наиболее МОЩНЫХ современных рельефообразуюших процессов, перемещающих огромные массы вещества в пределах хозяйственно освоенных регионов. В этом качестве эрозия почв - существенный источник загрязнения окружающей среды химическими компонентами почвы и привнесенными загрязнителями, первопричина заиления малых рек и деградации агроландшафтов. Борьба с эрозией почв и нейтрализация ее последствий требует огромных материальных затрат.
Именно поэтому необходимо исследование географических закономерностей развития и особенностей территориальной структуры эрозии почв, оценка специфики сс воздействия на почвенный и растительный покровы, водные ресурсы и ландшафты в различных природных условиях, определения сс места в ряду других экологически неблагоприятных процессов и явлений.
почв на сельскохозяйственных землях России и оценка ее влияния на экологическое состояние окружающей среды. Задачи, направленные на достижение цели, заключались в следующем:
]) определение места эрозии в ряду других разрушающих почву водно-эрозионных процессов;
2) разработка теоретической базы оценки механизма функционирования, структуры и иерархии эрозионно-склоновых геосистем как элементарной территориальной единицы эрозии почв, а также выяаление их пространственно-временных соотношений с морфологической структурой рельефа и агроландшафта;
3) создание обшей ландшафтно-генетической классификации эрозии почв;
4) исследование механизмов влияния и пространственно-временной структуры основных факторов эрозии, оценка их территориального размещения;
5) количественная оценка интенсивности проявления эрозии почв на сельскохозяйственных землях в различных природных условиях и региональной структуры эрозионноопасных земель на основе средне- и мелкомасштабного карпмрафирования;
6) эрозионное районирование сельскохозяйственных земель России;
7) выявление основных экологических последствий влияния эрозии на состояние почв, водных ресурсов, деградацию малых рек, разработка методов их оценки и картографирования эрозии.
Объекдуцсслсдовання и Фактический материал.
В основу работы положены результаты многолетних (1965-1997 гг.) экспедиционных и экспериментальных исследований эрозии почв и аккумуляции склоновых наносов на водосборах и в долинах балок и малых рек на основе ландшафтно-географического, иочвенно-
~ выявление географических закономерностей современной эрозии
ростью течения (Ларионов, Краснов. 1997).. Ц.Е.Мнрцхулава (1970) считает, что основная масса склоновых наносов образуется путем отрыва почвенных агрегатов в результате динамической нагрузки потоком, превышающей мсжагрсгатнос сцепление, т.с. зависит как от свойств потока, так и от противоэрозионной стойкости почвы. В действительности на поверхности почвы всегда имеются мельчайшие частицы, перемещение которых возможно при любых скоростях, но массовая эрозия наблюдается лишь после повышения придонных скоростей до величины «размывающей скорости», когда процесс отрыва приобретает взрывной характер (Кузнецов, 1981).
Сравнение сведений о величине размывающих скоростей, характеризующих самые податливые смыву почвы и скоростей отекания при различных типах стока, показывает что массовый смыв почвы может происходить только в условиях открытого поверхностного стока. Концентрированный подснежный сток НС производит смыва, так как вода стекает по мерзлой почве, размывающие скорости для которой превышают 2,0 м.'с; (Косоножкнн, 1992). Остальные виды стока могут перемешать в основном лишь растворенные вещества.
Качественная неоднородность процессов ЭП первоначально была установлена на основании нолевых наблюдений за стоком и морфологией микрорусловых форм. С.С. Соболев (1948) разделял поверхностную эрозию на плоскостную и ее подвид - струйчатую, а Н. Гудзон (1974), подчеркивая важность силового воздействия дождевых капель, предложил для собственно плоскостной эрозии термин «капельная эрозия». МН. Заславский (1979) настаивал на общем для обоих подтипов названии «поверхностная эрозия». В дальнейшем Г.И. Швебс (1981) разделил «поверхностно-склоновый» вид эрозии на подвиды: эрозию разбрызгивания, поверхностную и струйчатую, обособляя в двух последних - повсрхностно-мслкоструйчатый смыв и ливневый поверхностный смыв, струйчатый размью н ливневый струйчатый размыв.
В качестве самостоятельного агента денудации разбрызгивание почвы каплями дождя существенно только на коротких крутых склонах гг склонах с песчаными почвами (Ивенс, 1984). Из-за малого расстояния перемещения отдельных частиц под воздействием удара капли - максимально десятки см, общий эффект капельной эрозия резко падает с увеличением длины склона. М. Карсон и М. Дж. Киркбн (Carson, Kirkby, 1972) установили, что уже при длине склона более 10 метров транспорт почвы потоками заметно преобладает.
Разбрызгивание почвы ливневыми каплями, как показали лабораторные эксперименты Эллисона, способно оторвать и поднять в воздух огромное количество почвы, которая затем пополняет наносами склоновые потоки. При дождевании малых площадок количество разбрызгиваемой почвы достигает десятков тонн в пересчете на гектар гг может превышать количество почв смываемой поверхностными потоками (Ларионов. 1981). Велика и роль
31
ударного воздействия капель в повышении транспортирующей способности Пластовых и мелкоструйчатых потоков, обусловленная добавочной турбулентностью (Маккавеев, 1955). Эксперименты с дождеванием покатали, что на горно-лесных бурых почвах мутность пластовых и мелкоструйчатых потоков за счет турбулнзации каплями повышается на порядок величины (Ларионов, 1981). В то же время, остается недостаточно определенной зависимость эффективности воздействия капель от глубины потока. Н.И. Маккавеев (1955) определил. что максимальное взмучивание каплями достигается при глубинах потока в 1-2 см, а окончательное его затухание при 20 см.
Таким образом, главная функциональная роль капельной эрозии состоит в разрушении почвенной структуры н поставке наносов в мелкоструйчатые потоки.
Проблема структуризации процессов эрозии в пределах самих потоков теоретически решалась на основе аналогий с речными потоками путем оценки изменений по длине русла осрсднснных во времени транспортирующей и эродирующей способности потоков (Карау-шев, Боголюбова, 1977). Ими выделено три типа участков микрорусел, последовательно сменяющих друг друга вниз по склону: 1) эрозионный участок, где происходит увеличение насыщения русла наносами и наблюдается врезание русла; 2) равновесный участок или динамически устойчивый участок, в пределах которого расход наносов равен транспортирующей способности и односторонних деформаций русла не происходит; 3) участок аккумуляции. где фактический расход наносов превышает транспортирующую способность потока -происходит и аккумуляция избыточной части и транзит наносов. В соответствии с этим на склоне выделяются три зоны, в каждой из которых преобладают ручьи с определенного типа процессом: эрозионная с разделением на слабо активную нриводораздельную часть и эрозионно-активную: зона равновесия к зона аккумуляции. Однако из дальнейших построений следует, что смена этих типов происходит под влиянием изменения продольного профиля склона, а на ровном склоне в условиях открытого стока должен быть пропорциональный длине склона рост расходов наносов и мутности потоков.
Действительно, между эродируемой частью склона и ареалом аккумуляции у его подножья должен быть переход. Наши эксперименты с поливом по бороздам со строго выдержанными уклонами показали четкое разделение микрорусла на участок эрозии и аккумуляции. Как видно из таблицы (табл. 1.2.), наблюдаюсь повсеместное снижение выноса почвенной массы от зоны сто максимума вниз по борозде. (Иногда отмечается рост в связи с развитием в русле микроуступов).
Следовательно, возможная длина равновесного участка не достигала 15-20 м, т.е. была короче расстояния между промерными створами. При идеально выдержанном уклоне русла в борозде и однородности противоэрозионной устойчивости почв зона транзита должна
32
- Київ+380960830922