Работа № 5. Потеря и накопление почвенной массы в результате эрозионных процессов

1. Для каждого элемента профиля работы № 4 определить с учетом рассчитанного ранее (табл.5) эрозионного потенциала модуль смыва почвы.

Модуль смыва почвы рассчитывается по формуле.

С=Д×П×Р×К (9)

где С - модуль смыва почвы, т/га за год,

Д - эрозионный потенциал дождевых осадков (принимается равным 4);

П - смываемость почв, т/га за единицу эрозионного потенциала осадков;

Р - эрозионный потенциал рельефа; К - почвозащитный коэффициент растительности.

Модуль смыва почвы показывает массу почвенно­го материала, которое уносится в среднем в год с одного гектара площади под воздействием эрозионных процессов.

Д - эрозионный потенциал дождевых осадков представляет собой сумму произведений кинетической энергии дождей на их максимальную тридцатиминутную интенсивность. Для выполнения данной работы принимаем равным 4.

П - смываемость почвы, под ней понимается количество почвы, смываемой с эталонного участка черного пара при выпадении дождя с эрозионным потенциалом равным единице (при Д=1). Смываемость поч­вы без учета факторов агротехники и свойств, подверженных сезонным изменениям, определяется в основном количеством гумуса, содержанием песка в почве (0,1-1,0 мм), а также пыли и мелкого песка (0,1-0,001 мм). Необходимые данные для расчётов используются для индивидуально полученного варианта параметра почв и агроценозов из Приложения 1. Для определения смываемости используют номограмму (рис.18).

Рисунок 18. Номограмма для определения смываемости почвы

(Каштанов, Заславский, 1984).

Пример определения смываемости для варианта № 8.

На левой шкале номограммы откладывают количество пыли (60%) и от этой точки проводят горизонтальную линию до пересе­чения с кривой, обозначающей 5% содержания песка. Из точки пересече­ния горизонтальной прямой и пяти процентной кривой восстанавливают перпендикуляр до точки, расположенной между кривыми 1 и 2% гумуса. Из этой точки проводят горизонтальную прямую до правой шкалы, по ко­торой определяют значение П. Для нашего примера П = 2,10 т/га.

Р – эрозионный потенциал рельефа, отражающий способность рельефа усиливать кинетическую энергию потока в зависимости от длины и крутизны склона.

K – почвозащитный коэффициент растительности. В связи с кратковременностью цикла развития и постоянной обработкой сельскохозяйственные культуры не об­разуют сплошного слоя дернины и опада. Если рассматривать полевые культуры изолированно от агротехники, то их почвозащитная эффектив­ность определяется биологическими особенностями. Так, мелкостебельные культуры, образующие сплошной покров, лучше защищают почву от смыва, чем крупностебельные растения. Многолетние культуры лучше защищают почву от смыва, чем однолетние. В целом растения, обра­зующие обильную растительную массу, имеют более высокие почвоза­щитные свойства. Необходимые данные по коэффициентам почвозащитных свойств растительно­сти используются для индивидуально полученного варианта параметра почв и агроценозов (Приложение 1).

2. Рассчитать баланс почвенной массы с учетом площадей элементов профиля

Баланс для каждого элемента рельефа рассчитывают по формуле:

U = LCy-Cx, (10)

где U – баланс почвенной массы (положительный при LСу> Сx, отрицательный при LC_y< Сx),

L - коэффициент пропорциональности, рассчитываемый как отношение площади вышележащего элемента рельефа к площади нижележащего (Sy/Sx),

С_у - модуль смыва вышележащего элемента рельефа; С_х - модуль смыва элемента рельефа, для которого рассчитывается ба­ланс вещества.

Возвышенные элементы рельефа, занимающие крайние по­ложения на профиле, предположительно относят к местам с потерей ве­щества (так как у нас нет информации о местности за пределами профи­ля). Расчет величины L для них не производят. Если же крайний элемент профиля не занимает возвышенных позиций, значение L для него рас­считывается так же как и для любых других элементов путем деления площади вышележащего элемента на его площадь.

Величина L вводится потому, что площади элементов рельефа не одинаковы, а модуль смыва дает представление только о потере ве­щества с одного гектара. Если элемент А, отдающий свое вещество эле­менту Б, вдвое больше его по площади, то один га площади элемента Б получит количество вещества равное удвоенному модулю смыва в эле­менте А (то есть 2С_А). Таким образом, формула расчета баланса вещест­ва на 1 га площади элемента Б будет иметь следующий вид: 2С_А- С_Б, так как кроме приобретения вещества из элемента А, он будет терять веще­ство за счет эрозии.

Пример расчета модуля смыва и баланса почвенной массы.

Для профиля, приведенного на рис.17 и для 8 варианта параметров почв и агроценозов:

Модуль смыва С (т/га)=4×2,1×Р×0,76

С учетом определенного в работе № 4 эрозионного потенциала рассчитана величина С для каждого элемента рельефа. Величины площади каждого элемента используются также из предыдущей работы.

Баланс почвенной массы по элементам профиля (Иванов, Тюлин, 2005):

Формула расчета баланса всегда включает приход почвенной массы из вышележащего элемента с положительным знаком и вынос почвенной массы из элемента рельефа, для которого рассчитывается ба­ланс, с отрицательным знаком. Поэтому, например, для элемента III учитывается приход почвенной массы из элемента IV (1.1CIV) и её потеря из элемента III (-CIII). Величина L в данном случае характеризует отношение площади элемента IV к III – 12,5/11,3=1.1.

3. Сопоставив данные по балансу и эрозионному потенциалу рельефа, определить для каждого элемента профиля геохимический статус. Сравнить его с оценкой, данной в предыдущей работе.

Сопоставление данных по балансу (U) и эрозионному потенциалу рельефа (Р) в каждом элементе рельефа позволяет определить его гео­химический статус по соотношению U и Р.

Р=0, U=0 – элемент рельефа, характеризующийся такими параметрами является элювиальным элементарным геохимическим ландшаф­том. Для него характерно отсутствие механического перемещения почвенных масс. Эти ландшафты, как правило, располага­ются на плоских вершинах холмов.

Р=О, U>0 – такой элемент рельефа является аккумулятивным ландшафтом. В его пределах наблюдается только приход почвенной массы с вышележащих позиций. Аккумулятивные элементарные ландшафты, как правило, располагаются на по­ниженных плоских равнинах.

Р>О, U<0 – такой элемент рельефа относится к транзитным элементарным ландшафтам. В его пределах наблюдается интенсивная потеря вещества. Транзитные ландшафты располагаются, как правило, в средних частях склонов.

Р>0, U>0 – элемент рельефа приобретает вещества больше, чем теряет. Он является транзитно-аккумулятивным ландшафтом. Такие элементарные геохимические ландшафты, как правило, занимают нижние части склонов.

Р≥0, U≤O – такой элемент рельефа характеризуется слабым отрицательным балансом вещества, вследствие малого эрозионного потенциа­ла рельефа. Он может быть назван транзитно-элювиальнымэлементарным ландшафтом. Располагается, как правило, в верхних частях пологих склонов.

Оценка, данная на основании балансовых расчетов, сопоставляется с выделенными ранее в работе № 3 элементарными ландшафтами В случае расхождений в определении геохимического статуса необходимо в выводах указать возможную причину несоответствия.

4. Оценить влияние смены культур в севообороте на изменение баланса почвенной массы.

Практическая работа выполняется попарно для одного профиля и разных вариантов возделываемых сельскохозяйственных культур. Для выполнения данного задания полученные результаты баланса почвенной массы сравниваются.

5. Работа завершается развёрнутым выводом, в котором дается оценка потерь и накоплений почвенной массы, геохимического статуса элементов рельефа в сравнении с результатами, полученными в работе № 3, а также при смене возделываемой культуры.

Пример выводов:

В пределах изученного профиля наблюдаются места потери и накоп­ления почвенной массы в результате эрозионных процессов. Максимальная потеря вещества отмечена в верхней части северо-восточного и в центральных частях юго-западного склонов (в среднем 13,72 т/га), вследствие либо большой крутизны, либо значительной длины склонов. Эти элементы рельефа имеют значительный Р и резко отрицательный U..Они являются транзитными ландшафтами. Незначительная потеря почвенной массы наблюдается в верхней части склона юго-западной экспозиции (3,51 т/га), так как этот склон характеризуется малой крутизной (1,5°) и является транзитно-элювиальным ландшафтом

Места накопления вещества расположены в нижних частях склонов обоих экспозиций в долине реки Андога. Здесь накапливается в среднем 58,8 т/га почвенной массы в год. Они относятся к транзитно-аккумулятивными ландшафтам. Геохимический статус элементов рельефа совпадает с оценками на основании разделения территории на горизонтальные и наклонные участки, за исключением склонов долин, ранее охарактеризованных как транссупераквальные за счет возможного участия грунтовых вод в их формировании. Возделывание многолетних трав вместо картофеля приводит к значительному снижению накопления и потерь почвенной массы в верхних и нижних частях склона при слабом изменении интенсивности процессов на участках малой крутизны, геохимический статус элементов рельефа при этом не изменяется.