Проблема дефляции почв в Африке, Европе, Азии, Америке очень актуальна. Это одна из ключевых сложностей, связанных с экологическим состоянием почв нашей планеты. Экологи, геологи призывают обратить на нее особенное внимание, утверждая, что недооценка этой беды может закончиться глобальным кризисом. Действительно, дефляция представляет собой серьезную угрозу будущему земного шара. Что это такое и в чем выражается?
Общая информация
Проблема водной и ветровой эрозии почв исключительно актуальна, поскольку ежегодно от таких явлений страдают внушительные по площади зоны. Под дефляцией принято понимать почвенное разрушение по причине воздушных двигающихся потоков, а также снос верхнего слоя грунта ветром. Дефляция наблюдается, если ветровая скорость превышает предельное значение, которому грунт может сопротивляться. Разрушительная сила природного явления становится настолько большой, что никакая грунтовая устойчивость не может спасти землю.
Вам будет интересно:Уровень звука: определение шума в децибелах
Почвенные частички начинают двигаться из-за силы ветра за счет взаимного влияния статики, динамики. Такие силы появляются, когда поток воздуха обтекает частицу, расположенную на грунтовой поверхности. Когда воздушный поток движется, он действует на шарообразный элемент на грунтовой поверхности. Поскольку частица расположена свободно, она подвержена комплексному влиянию силы тяжести, лобового напора воздуха, давления атмосферы. Играют роль силы подъема и сцепления.
Силы и влияние
Вам будет интересно:Пляж - это что такое? Значение и происхождение слова
Эрозия почв, земель из-за влияния ветра, изучаемая геологами и экологами, позволила понять особенности соотношения влияния сил на отдельные частицы. Если сочетание силы тяжести, давления атмосферы, силы сцепления практически соответствует силе лобового напора воздуха, элемент грунта приходит в движение, волочась по поверхности. Если сила тяжести, давление воздуха, сцепление суммарно оказываются слабее силы подъема, элемент грунта оказывается в подвешенном движущемся состоянии.
Причина появления подъемной силы – различие ветровых скоростей на разных высотах, доступных грунтовому элементу. Определенный поток поступает под шарообразный комочек. Почвенный верх несколько шероховатый, поэтому скорость такого потока сравнительно мала. Свою роль играет плотность грунта. Над частицей формируется зона, в которой уровень давления ниже, чем в окружающем пространстве, а под ней происходит противоположное, то есть появляется участок, которому присуще сравнительно высокое давление. Это приводит к появлению влияющей на почвенный элемент подъемной силы.
Комплексное явление
Развитие эрозии почвы представляет собой совокупность процессов, связанных между собой. Они включают не только отрыв частиц почвы, но и их перемещение с последующим отложением. В некоторых случаях ветер влияет на подстилающие разновидности, затрагивает почвообразующие сорта. Дефляция наблюдается, если есть ветер, чья скорость довольно велика, поэтому он обеспечивает перемещение частиц. Дефляция разделяется на повседневную (или местную) и пыльные бури. Для деления анализируется происходящее: интенсивность, длительность по времени, величина ущерба. Повседневная инфляция наблюдается при сравнительно небольших скоростях перемещения воздушных масс. Они могут совсем немного превышать критические для почвы показатели. Повседневное явление по масштабности сильно ограничено, охватывает поле или несколько расположенных поблизости. Все этапы процесса наблюдаются в пределах этого участка – грунт выдувается, наносы откладываются. В некоторой степени такому явлению подвержен любой пахотный участок.
Вам будет интересно:Авестийский язык: история, грамматика, современность
Если причиной дефляции почвы становится очень сильный ветер, наблюдается пыльная буря. Таким словом обозначают явление, инициируемое ветром, существенно более сильным, нежели критический переносимый грунтом. Влияние воздушных масс приводит к перемещению больших пылевых объемов. Одновременно падает видимость. При буре наблюдается большая высота подъема элементов грунта в атмосферу – она исчисляется сотнями метров. Велика дальность перемещения – она оценивается сотнями, тысячами километров.
Интенсивность
Чтобы оценить процесс эрозии почвы под влиянием ветра, нужно охарактеризовать интенсивность явления. Оценка этого фактора дает данные о количественной стороне происходящего. Учитывают, насколько интенсивно сдувается грунт. Результат измеряют в т/га в течение года. Еще один вариант оценки – анализ того, насколько мощный грунтовый слой был утерян за некоторый временной промежуток (месяц, год).
Чтобы проанализировать, насколько высоки риски дефляции, нужно соотнести известную интенсивность и скорость процесса появления новой почвы. Средний показатель этого параметра оценивают в миллиметрах в год. Чтобы определить значение, соотносят мощность уровня гумуса и длительность его формирования.
Дефляция: факторы
Все факторы дефляции почв принято делить на обусловленные климатом, топографией, деятельностью человека, грунтом. Изучая климат, учитывают скорость, направленность ветра, уровень прогрева среды в разные времена года, объем осадков, присущий местности. Почвенная дефляция чаще встречается там, где уровень увлажненности грунта мал, влага испаряется активнее, чем выпадают осадки. Больше риск дефляции, если в теплое время года температура прогрева среды очень высокая, а относительный уровень увлажнения атмосферных масс ниже нормы. Дефляция особенно ярко выражена в среднеазиатских землях, свойственна западным сибирским регионам и казахстанским территориям. Если оценить состояние грунта на Алтае, можно заметить, что более 75% западной местности подвержено этому разрушительному процессу. Приблизительно 64,1% всех пахотных земель – участки, для которых опасен рассматриваемый процесс. Около 45% уже стали его жертвами.
Сила эрозии, дефляции почвы определяется интенсивностью движения воздушных масс. Стандартно ветровая скорость становится больше за день, максимальна к полудню, стихает в вечернее время. Чем дольше наблюдается ветер, тем потери больше, если скорость перемещения масс воздуха превышает критическую для грунта. Чтобы оценить критическую, нужно определить скорость движения воздуха на высоте не более 10 см от грунтовой поверхности. Критическим будет ветер, при котором песчинки очевидно движутся. Для оценки скорости движения воздуха на высоте 10-15 метров над уровнем поверхности используют специальные приборы – ими располагают метеостанции. Есть самописцы, предназначенные для измерения скорости, направления движения воздуха. Пользуются чашечными анемометрами.
Вам будет интересно:Окись пропилена: формула, свойства, применение и производство
О скорости детальнее
С целью исследования дефляции почвы необходимо обозначать особенности ветров, присущих региону. Измерения скорости, направленности рекомендовано делать с трехчасовыми паузами. Учитывают, что от сезона к сезону скорость меняется, причем все изменения закономерны. Самый сильный ветер наблюдается в конце зимы, начале весны. Нередко этот этап фиксируется в то время, когда растительности еще нет, поэтому негативные процессы быстро распространяются на большие почвенные территории.
Одна из основных характеристик режима ветра – направление воздушных масс, представляющих собой опасность для местности. Для его определения пользуются розой ветров, то есть диаграммой по румбам. Роза ветров дает представление о том, какие направления преобладают, и позволяет оценить, какие почвы подвержены особенному риску.
Осадки и прогрев
Как можно узнать из специальных справочников, в некоторой степени защиту почв от эрозии и дефляции обеспечивают осадки, если они умеренны. Они увлажняют грунт, усиливают сцепление между средами в разном агрегатном состоянии, повышают способность грунта противостоять дефляции, а также механически влияют на грунтовые структуры. Если ветер сухой, сильный - грунт иссыхает, поэтому стойкость к дефляции падает. Механическое влияние осадков определяется габаритами капель, длительностью выпадения дождя и его силой, качествами почвы и количеством циклов осушения и наполнения влагой, оттаивания и последующего замерзания.
Температура очень сильно влияет на качества грунта. Чередование плюсовых температур и мороза, наблюдающееся в течение дня, приводит к постоянному промерзанию с последующим прогревом грунта. Если такое наблюдается очень часто, почва увлажнена, понижается уровень ее стойкости к разрушению.
Топография
Во многом дефляция почвы зависит от топографии местности. Она влияет на то, как метеорологические особенности будут воздействовать на грунт, а значит, определяет силу дефляции. Ветер – это один из сильных, значимых факторов, формирующих рельеф местности. Если речь идет об используемых в сельском хозяйстве зонах, то ветер здесь – инструмент формирования рельефа на уровне нано-, микрочастиц. За его счет появляются наносы (бугры, косы) за небольшими препятствиями. Таковыми выступают, например, стебли растений и древесные стволы. Под влиянием ветра появляются валы на месте лесных полос, предназначенных для защиты полей. Элементы рельефа отличаются друг от друга. Если анализировать равнину с пересеченными участками, можно при равных параметрах ветра видеть увеличение скорости ветра при движении воздушных масс по склону вверх, и обратное явление на спуске. Изменение скорости воздушных масс, зависящее от рельефа, во многом контролирует дефляцию, определяет закономерности развития грунта в регионе.
В условиях равнинного пересеченного рельефа при одном и том же ветре в свободной атмосфере его скорость на уровне почвенной поверхности увеличивается при движении вверх по склону и уменьшается при движении вниз по склону. Соответственно, выступающие участки более подвержены агрессии, нежели подветренные. Уровень дефлированности становится существеннее при продвижении наверх. Крутизна, геометрические особенности склона во многом определяют силу влияния ветра на нюансы рельефа. Наиболее выражено влияние дефляции, если склон выпуклый. Если он имеет вогнутую форму, агрессивный фактор воздействует в наименьшей возможной степени.
Влияние человека
В настоящее время люди задумываются о том, что делать, чтобы предотвращение эрозии почвы было более эффективным. Во многом актуальность этого обусловлена тем фактором, что дефляция зачастую начинается именно из-за человеческой активности, организации промышленности, ведения хозяйствования на некоторых землях. Более всего процессам подвержены серозем, светлый каштановый грунт, бурый. В первую очередь страдают полупустынные, пустынные местности, каштановые территории сухих степных регионов, а также степной чернозем. Качества почв, отвечающие за уровень дефляции, делят на те, которые влияют на ее устойчивость, и имеющие опосредованное воздействие. К первой категории относят состав, плотность, сцепление частиц. Опосредованно воздействуют химические, физические, комбинированные процессы, из-за которых меняются количественные параметры грунта.
Среди всех факторов дефляции одним из самых сильных считается антропогенный. Из-за него ежегодно циклично меняются агрегатные качества верхнего уровня, используемого под пашню. Человек изменяет плотность этого слоя. Нередко результат неблагоприятен для природы, особенно если работа проводится с привлечением специальных машин. Человек корректирует межагрегатное сцепление.
Параметры и состав
Один из важных параметров грунта – комковатость. Он позволяет понять, как много в почве элементов габаритами более миллиметра. Чем выше комковатость, тем регион меньше подвержен дефляции. Структурное состояние во многом зависит от гранулометрического состава. Среди земель в степи, распахиваемых человеком, самые рискованные, наиболее сильно страдающие от дефляции зоны – те, которые по гранулометрическому составу тяжелы или легче среднего. В первом случае структура слишком пористая, второй вариант сопровождается нехваткой связующего материала, пыли, которая необходима для появления крупных, прочных элементов.
В некоторой степени можно обеспечить защиту почвы от дефляции, если принять меры для улучшения ее состава. Считается, что процесс менее опасен, если грунт на 27% сформирован илом. Если в почве достаточно много пыли, она более стойка к дефляции. При этом сам характер разрушения во многом определяется гранулометрическим составом. Ветер переносит элементы, одновременно разрушая их, стирая поверхность грунта, когда по нему перемещаются небольшие структуры. Все это приводит к увеличению объема мелких элементов в грунте. Такие легко переносятся ветром.
Органика
Вам будет интересно:Московский государственный университет геодезии и картографии. Структура и отзывы
Во многом дефляция почвы определяется наличием органических соединений. За их счет местность более плодородна, но менее стойка к разрушению. При равных процедурах обработки чернозем, обогащенный гумусом, будет иметь больше мелкогабаритных включений. Такая территория быстрее поддается дефляции. Заделка остатков растительности в грунт дает худший эффект, нежели оставление в верхнем слое. Будучи наверху, растения медленнее разлагаются, дольше пополняют грунт клеящими ингредиентами, защищая от разрушения. Обогащенные гумусом земли быстрее разрушаются, так как здесь медленнее появляется поверхностная корка. Формирование такой корки увеличивает стойкость к дефляции. Интенсивность сдувания становится несколько меньше, объемы утери сокращаются.
Вода и зелень
Борьба с эрозией почв включает отслеживание насыщенности грунта влагой. Заполнение водой создает больший вес. Больше становятся критически опасные для местности показатели скорости перемещения воздушных потоков. Увлажнение приводит к появлению водной пленки. Когда частицы смыкаются, появляется сцепление, обусловленное разными агрегатными состояниями веществ. Такие силы делают грунт более стойким к разрушению. Интенсивность дефляции снижается.
В борьбе с эрозией почвы на помощь человеку приходит растительность. Она определяет качества грунта, воздуха, потоков в нем. Растения корректируют дефляцию практически всегда в положительную сторону, а также влияют на сельскохозяйственную деятельность человека. Воздушный поток из-за растений становится более турбулентным, средняя скорость движения падает. Из-за растений появляется турбулентный след, то есть такой слой, в котором явление турбулентности особенно сильно. Такой след из-за группы растений становится своеобразным буфером, который ослабляет обмен между разными воздушными слоями. Пользуясь этим, можно так продумать расположение растительности на поле, чтобы сдерживающие дефляцию участки охватили всю поверхность. Тогда регион удастся защитить максимально эффективно. Чем выше скорость воздуха, тем меньше участок, оберегаемый растением. При усиленном ветре возможно перемещение частиц, невзирая на защитную растительность.
Что сделать?
Если уточнить у геологов, экологов, какое мероприятие защищает почву от дефляции, многие посоветуют использовать растительность. Предполагается комплексная работа. Поверхность территорий, которые нужно уберечь от агрессивного явления, мульчируют. Рекомендовано высевать промежуточные сорта. Посевы располагают так, чтобы полосы чередовались. Следует создавать так называемые кулисы из высокостебельных растений, защищающие поля, лесные посадки. Самый прочный покров формируется сортами бобовых.
Чтобы понять, насколько актуальны разные меры, нужно проверить состояние почвы. Все разновидности территорий делятся на слабо-, средне-, сильнодефлированные. Определив принадлежность к конкретной группе, выбирают меры защиты местности. В любом случае мероприятия должны быть комплексными. Следует сократить скорость ветра над участками, подверженными эрозии. Для этого создают препятствия – ветроломы. Их роль выполняют леса, кулисы из высокостебельных растений. Не менее важно формирование предохраняющего грунтового покрова. Его зона ответственности – воспринимать ветровые удары, которые иначе могли бы разрушать грунт.
Многие агрономы знают, какое мероприятие защищает почву от дефляции – внесение химических продуктов, которые делают сцепление частиц более мощным, тем самым увеличивая прочностные показатели грунта.
Комплексные меры
Защита почв от эрозии предполагает агротехнические работы, организованные сельскохозяйственные, лесомелиоративные. Сельскохозяйственные требуют рационально располагать места для возделывания. Изучение качеств разных участков позволяет определить, какие зоны более подвержены агрессивным факторам. Такие места засевают многолетними растениями, здесь высаживают леса. Необходимо использовать технологии, разработанные для защиты почвы.
На тяжелых по ГС почвах это почвозащитная технология возделывания зерновых культур в пятипольном зернопаровом севообороте. 20% пашни в этом севообороте отводится под пар. Обработку почвы производить здесь с оставлением стерни. Сев - стерневыми сеялками.
Если почва легкая, сеют так, чтобы культуры росли полосами. Нарезая поля, распределяют их так, чтобы длинная сторона ориентировалась поперек основного опасного воздушного потока.
Задача агротехнических работ – восполнить нехватку питательных соединений, накопить в грунте воду. Необходимо организовать работы, дабы пахотный горизонт стал структурным, а скорость движения воздуха вблизи грунта минимизировалась.
Уровень защищенности грунта в разные сезоны зависит от биологических качеств культуры, которую возделывает человек. Самый высокий уровень защиты - у участков, отведенных под многолетние растения. Паровые поля защищены в минимальной степени. Занятые по капусту, лук и сходные культуры участки также практически не имеют защиты. Биологическая масса этих растений слишком мала, поэтому не удается уберечь местность от выдувания грунта. К эффективным относят кукурузу, хлопчатник. На пользу грунту будет высадка подсолнечника.
