Естественная и ускоренная эрозия почв.

Под эрозией (от лат. erodere - разъедать) почвы понимают мно­гообразные процессы разрушения и выноса почвенного покрова потоками воды и ветра.

Эрозия существует в природе как естественный процесс, который протекает очень медленно, и поэтому разрушение и потери почвы от выдувания и смыва уравновешиваются процессами почвообразования. Естественная, или геологическая, эрозия является часть эволюции Земли. Одновременно с этим нормальным геологическим процессом существует ускоренная, или разрушительная, эрозия, возникающая под влиянием деятельности людей, процессы разрушения и сноса почвы происходят во много раз быстрее, чем при естественной эрозии. Потери почвы не компенсируются естественными почвообразовательными процессами, и она частично или даже полностью теряет плодородие.

Образование плодородного гумусового горизонта мощность: 20-25 см происходит в течение 2-7 тыс. лет. Ускоренная эрозия может разрушить его за 10-30 лет. При катастрофических ураганах ливнях нарушенные хозяйственной деятельностью почвы могу быть уничтожены в течение нескольких дней или даже часов.

Различают несколько типов ускоренной эрозии почв. Beтровая, или эоловая, эрозия (дефляция) происходит за счет перемещения ветром мелких (d = до 1 мм) частиц почвы. В сухих песчаных почвах начинают преобладать мелкие пылевые частицы. Такие почвы обедняются гумусом и мелкоземом, резко снижается их плодородие. Ветер выдувает почву из-под посевов, обнажает корни растений, вызывая их гибель. Почва приносится ветром на территории поселков, наметается в виде холмов и препятствий. Ветровая эрозия про­исходит в разное время года, при любой силе ветра. Интенсивность ее возрастает при сильных ветрах (15-20 м/с) и весной, когда поч­вы вспаханы, взрыхлены и не закреплены корнями растений.

Существуют местная, или повседневная, ветровая эрозия (позем­ка) и пыльные, или черные, бури. Повседневная эрозия носит локаль­ный характер. Она проявляется на ветроударных склонах и бывает низовой и верховой. При низовой поземке частицы почвы подни­маются ветром до полутора метров от поверхности земли. Верхо­вая эрозия происходит при сильных ветрах, когда частицы почвы поднимаются на большую высоту, образуя столбы пыли и даже смерчи. Поземка опасна для молодых побегов растений, у которых твердые частицы рассекают листья, нарушая покровные ткани.

Пыльные, или черные, бури возникают при особо сильных вет­рах. Ветер взметает такое количество пыли, что воздух теряет про­зрачность. В песчаных пустынях пыльные бури не являются редко­стью, они известны с древних времен. Пыльные бури захватывают огромные территории. Катастрофические пыльные бури в 1934 г. охватили прерии Великих равнин США. Сильные ветры подняли в воздух частицы почвы с миллионов гектаров. От удушья погибали люди даже в городах, были отмечены заболевания пыльной пнев­монией у людей и домашних животных. В результате пыльных бурь полностью уничтожены почвы на 20 млн га, 60 млн га резко снизи­ли свое плодородие и на 43 млн га отмечены начальные стадии эро­зии. Исследования показали, что перенесенная на расстояние 900 км пыль была богаче азотом в 9, а фосфором - в 19 раз, чем обнажен­ная почва. После этой катастрофы в США была создана служба ох­раны почв, которая проводит работу по охране и восстановлению плодородия почв.

Пыльные бури свирепствуют во многих районах Африки, Азии, Австралии. В странах СНГ пыльные бури отмечены в южных рай­онах Украины, на Северном Кавказе, в Казахстане и Средней Азии. Часты пыльные бури в Нижнем Поволжье. В 1969 и 1972 гг. они ох­ватили Ростовскую область, Ставропольский край, южные районы Украины. В засушливом 1999 г. опасность пыльных бурь возникла даже в Воронежской и Орловской областях.

Ветровая эрозия наиболее опасна для песчаных, супесчаных, кар­бонатных почв. Сведение лесов, разрушение растительного покро­ва при перевыпасе скота, неправильная обработка почвы, особен­но в засушливых районах, приводят к возникновению подвижных песков, наступающих на плодородные почвы оазисов, поселки и го­рода. Они представляют большую угрозу хозяйству, поэтому за­крепление песков, борьба с ветровой эрозией являются важными задачами при охране почв (рис. 6).

Часто вмешательство человека и естественные природные про­цессы усиливают аридизацию территорий. Под этим термином по­нимают (Ковда, 1977) сложные и разнообразные процессы умень­шения увлажненности обширных территорий и вызванного этим сокращения биологической продуктивности экологических систем. Аридизация обширных территорий Африки, Юго-Восточной и Южной Азии, Южной Америки проявляется частыми засухами, на­ступлением пустынь на окраинные участки саванн, оазисов, опус­тыниванием ранее плодородных районов. Аридизации этих райо­нов способствуют примитивное земледелие, нерациональное ис­пользование пастбищ, беспорядочное применение техники. Ряд уче­ных полагают, что возник­новение пустынь Ближнего Востока и Северной Афри­ки связано с вырубкой ле­сов и нерациональным использованием пастбищ. Наступление пустыни на саванны и оазисы в Север­ной Африке продолжается.

Водная эрозия может быть плоскостной, струй­чатой и овражистой, она вызывает оползни и сели. При плоскостной эрозии происходит постепенный смыв поверхностного слоя почвы талыми водами и дождями. Смытые с возвы­шенных участков частицы почвы задерживаются в по­нижениях. Образующиеся во время таяния снега и дождей промоины почвы заравниваются при обработке. Поэтому на первых стадиях эрозия мало заметна. Обнаружить ее можно тогда, когда возвышенные участки оказываются лишенными верхнего пло­дородного слоя и на поверхность выступают нижние, более светлые горизонты, а в понижениях скапливается более темная и плодород­ная смытая часть почвы. На лишенных гумусового горизонта уча­стках почвы плохо развиваются растения, снижается урожайность.

Струйчатая (ручейковая), или бороздчатая, эрозия интенсивно развивается при дружном таянии снега весной и при сильных лив­нях на полях, расположенных на склонах холмов, лишенных расти­тельности или занятых пропашными культурами. Вода, стекающая по склонам, увлекает за собой частицы почвы, образуя неглубокие параллельные струйчатые размывы. Ручейковой эрозии способст­вует распашка почвы вдоль склонов.

Овражная эрозия развивается на крутых и пологих склонах, ли­шенных древесной растительности, со слабо развитой дерновиной. Ручейки, сбегающие со склона, соединяются в единый крупный по­ток. Он смывает поверхностный слой почвы, углубляет дно до ма­теринской породы, подмывает берега. Скорость формирования ов­рагов зависит от особенностей почв, рельефа местности, природно- климатических условий. Средняя скорость роста оврага 1-3 м в год, есть районы, где она достигает 8 и даже 25 м в год. Овраги вреза­ются в поля, сокращают пахотные земли, затрудняют применение машин. Появление овражной сети связано с нерациональным зем­леделием и бесхозяйственным обращением, с землей.

Селевые потоки и оползни - наиболее опасные формы водной эрозии в горах. Возникают они вследствие вырубки лесов на горных склонах, при неумеренном выпасе скота, нарушающего копытами травянистую растительность, почвенный покров, дерновины на склонах. Сели (от ар. sail - бурный поток) - это мощные горные грязе-каменные потоки, появляющиеся после сильных дождей. Вода сносит с крутых склонов не только почву, но и крупные камни, вы­рванные с корнем деревья. Обладая большой разрушительной си­лой, селевые потоки часто приносят большие убытки, сопровожда­ющиеся человеческими жертвами.

Селевые потоки характерны для всех горных систем мира (рис. 7). Исторические хроники содержат сведения о многочисленных ка­тастрофических селях в Тирольских Альпах в Австрии: в 600, 1111, 1347, 1659, 1669, 1697 гг. В XVIII в. их было 7, в XIX в. - 9, в XX в. - 10. Разрушительные грязекаменные потоки регулярно об­рушиваются на Лос-Анджелес. Здесь в 1938 г. чудовищный сель снес с гор грязекаменную массу объемом более 11 млн м3, в резуль­тате чего был причинен колоссальный ущерб и отмечены челове­ческие жертвы.

Опустошительные селевые потоки известны и в горных систе­мах стран СНГ. Особенно часто они возникают в горах Средней Азии и Кавказа. Так, 8 ию­ля 1921 г. мощный селевой поток обрушился на г. Вер­ный (Алма-Ата). Первая волна шириной 200 м и вы­сотой с двухэтажный дом шла по направлению глав­ного русла реки Малой Алмаатинки. Всего на город обрушилось 80 отдельных волн. Общее количество грязекаменной массы со­ставило 2 млн м3. Самые сильные разрушения поток причинил верхней части города, где были уничто­жены дома и сады с огромными старыми деревьями и сама местность стала не­узнаваемой.

Селевой поток на Северном Кавказе. Летом 1963 г. селевой поток обрушился на озеро Иссык и прорвал его естественную плотину. Огромный вал воды ус­тремился вниз, увлекая за собой валуны, достигающие массы 100 т. За 2,5 ч поток преодолел 35 км, снес в поселке у подножия две ули­цы, засыпал камнями, залил грязью обширные площади в долине.

Попытки предотвратить вызываемые селевыми потоками ката­строфы восходят к глубокой древности. В 1640 г. в Тирольских Аль­пах была сооружена одна из наиболее древних противоселевых пло­тин. Эта каменная дамба высотой от 3 до 6 м, длиной 230 м и ши­риной в верхней части 2-4 м и сегодня продолжает защищать по­селки от селевых потоков.

Деятельность человека, который стремится использовать земли, подверженные воздействию селевых потоков, часто провоцирует возникновение селей. Поэтому освоение горных склонов должно сопровождаться специальными профилактическими мерами. Они подразделяются на три группы: оповещение населения, активные воздействия на процессы селеобразования, защита от сформиро­ванных селевых потоков.

Оповещение населения о возможности возникновения разруши­тельных потоков проводится для того, чтобы исключить человече­ские жертвы и снизить материальный ущерб от селей, предотвра­тить которые нельзя. Долгое время оно проводилось самими жите­лями в селеопасных районах. Для этой цели в настоящее время ис­пользуется сейсмическая система радиооповещения о селевой опас­ности (Шеко, 1999).

Перспективны активные воздействия на процессы селеобразования: задернение и облесение склонов; создание нагорных канав, ва­лов, запруд для того, чтобы задержать ливневые воды на склонах, увеличить просачивание воды в почву и уменьшить поверхностный сток; мелиорация водосборов и ледниково-моренных комплексов и некоторые другие. Мощная система селезащитных сооружений бы­ла создана и успешно действует в районе Лос-Анджелеса (США). На площади 7200 км² построено 19 плотин, 72 селехранилища, 630 км селеотводящих каналов, 1930 км дренажных водоотводов.

Уникальная селезащитная плотина была создана на Малой Алмаатинке выше высокогорного катка Медео (Казахстан) в 1967 г. В 1973 г. она задержала огромный гляциальный селевой поток объ­емом 3,8 млн м³. В связи с тем, что большая часть первоначальной емкости селехранилища оказалась заполненной, было произведено наращивание плотины. В 1977 г. объем тела плотины был 8,5 млн м₃, высота ее 150 м, емкость селехранилища - 12,6 млн м³.

Ирригационная эрозия часто происходит в районах орошаемого земледелия. Возникает она в результате неумеренного и неправиль­ного полива. В тех случаях, когда вода на поля подается мощным потоком, стекает по склонам, происходят смыв и разрушение поч­вы и даже образование оврагов.

Водная эрозия распространена на Земле значительно шире, чем ветровая, причиняемый ею вред более существен. Он выражается в сносе поверхностным стоком воды плодородных частиц почвы, ее выщелачивании, что ведет к частичной или полной потере плодоро­дия. Смыв верхнего слоя почвы снижает урожай сельскохозяйствен­ных растений на слабосмытых почвах на 10 - 15%, среднесмытых - на 15-40, сильносмытых - 50-75%. Разные культуры по-разному реагируют на эрозию почвы. На сильно эродированных землях уро­жайность ржи снижается на 90%, кукурузы - на 83, гречихи - на 61, ячменя - на 37, овса - на 21 %.

Вред от водной эрозии выражается также в нарушении водного режима территории, что проявляется в прогрессирующем иссуше­нии эродированных земель, в катастрофических наводнениях, засо­рении русел и устьев рек наносами, в заилении озер, прудов и водо­хранилищ. Наводнения периодически повторяются во многих рай­онах земного шара: в США, Южной Америке, в Южной и Юго- Восточной Азии.

В странах СНГ наиболее подвержены водной эрозии возвышенности степной и лесостепной зон европейской части России, предгорья и нижний пояс гор Средней Азии, Кавказа, Крыма, Карпат. В границах бывшего СССР водной эрозией ежегодно уносилось с полей (в млн т): плодородной почвы ~ 535, калия > 12, азота >1,2, фосфора ~ 0,6. Чтобы возместить эти потери, необходимо ежегодно вносить в почву около 9 млн. т минеральных удобрений.

Паводки и наводнения распространены в большей части под­горных, межгорных и возвышенных районов. В России наиболее катастрофическими они бывают в подгорных районах юга Дальнего Востока, Черноморского побережья и северных склонов Большого Кавказа. Своеобразной так называемой термоэрозии подвергают­ся почвы в пределах криолитозоны - области распространения многолетнемерзлых пород. На территории России криолитозона занимает 10,5 млн км², или 2/3 общей площади. Изменение тепло­вого состояния мерзлых пород, которое происходит при освоении территории человеком, сопровождается возникновением деструк­тивных криогенных процессов. Наибольшую разрушительную си­лу имеют: оседание поверхности земли, термоэрозия и оврагообразование, наледи, термокарст. Уже сейчас Норильский, Воркутинский, Мирненский и другие районы интенсивной деятельности че­ловека превратились в зоны экологического бедствия.