Ерозія ґрунтів і заходи боротьби із нею

Вступ.

1. Сутність ерозії ґрунтів та її класифікація.

2. Причини виникнення та шляхи усунення ерозії ґрунтів.

Висновки.

Список використаної літератури.

Вступ

Ерозія ґрунтів — це різноманітне і дуже поширене явище руйнування і переміщення ґрунтової маси і пухких порід потоками води і вітру. Залежно від фактора руйнування ерозію поділяють на водну і вітрову. Крім того, виділяють нормальну (або геологічну) і сучасну (прискорену) ерозію.

Водна ерозія — це змивання родючого шару ґрунту, або розмив його в глибину. Крім руйнування ґрунтового покриву в цьому випадку втрачаються талі і дощові води, розчленовуються поля, замулюються річки, ставки, водойми, зрошувальні і дренажні системи.

Інтенсивність і характер водної ерозії залежать від ряду факторів: потужності снігового покриву і інтенсивності його танення; кількості та інтенсивності дощів (зливові дощі інтенсивніше розмивають ґрунт, ніж мрячні); форми, крутизни і довжини схилів (ерозія посилюється на опуклих, крутих і довгих схилах); механічного і структурного складу ґрунту (на піщаних і структурних ґрунтах ерозія слабша, ніж на глинистих і погано оструктурених,. глинисті і суглинкові породи розмиваються легко).

В еродованих ґрунтах зменшується запас гумусу, азоту, фосфору, калію та інших поживних елементів. Ґрунт втрачає свою родючість.

У боротьбі з водною ерозією застосовують організаційно-господарські, агротехнічні і лісомеліоративні заходи. Організаційно-господарськими заходами є протиерозійна організація території і впровадження ґрунтозахисних сівозмін.

1. Сутність ерозії ґрунтів та її класифікація

Ерозія ґрунту (від лат. erosio-роз'їдання) — це руйнування його верхнього найродючішого горизонту і підґрунтя під впливом природних та антропогенних чинників.

Залежно від природних чинників руйнування ґрунту, розрізняють водну та вітрову ерозію.

Водна ерозія проявляється у змиванні верхнього шару ґрунту або розмиванні його в глибину під впливом талих, дощових і поливних (іригаційних) вод.

За характером руйнування ґрунту водна ерозія поділяється на краплинну — роздроблення агрегатів ґрунту ударами дощових крапель, внаслідок чого шпари ґрунту забиваються мулистими фракціями, зменшується водопроникність і посилюється поверхневий стік і змив ґрунту; площинну, або поверхневу, коли ґрунт рівномірно змивається невеликими струмками талих і дощових вод по всій поверхні площі; лінійну, або глибинну, коли ґрунт розмивається углиб концентрованими потоками води; іригаційну, яка виникає в умовах неправильно організованого зрошення на схилових землях, коли по лінії течії поливної води є схили, здатні до розмивання.

Розвиток водної ерозії тісно пов'язаний з рельєфом місцевості. Як правило, руйнування ґрунтів починається на схилах крутизною 1-2°.

За ступенем змитості ґрунти поділяються на слабко-, середньо-, сильнозмиті та розмиті. Ступінь змитості ґрунту визначається порівнянням еталонного (незмитого) ґрунту з профілем змитого. Притому вважається, що у слабкозмитих ґрунтах змито не більше половини гумусового горизонту Н(А), у середньозмитих — змито верхню частину перехідного (ілювіального) горизонту, а в розмитих ґрунтах ерозією зруйновано весь профіль, і на поверхню виходять ґрунтотворні породи.

Вітрова ерозія, або дефляція, виникає за умови сильних вітрів, які видувають ґрунт. Інтенсивність видування ґрунту значною мірою залежать від його гранулометричного складу і вмісту в ньому гумусу.

Зокрема, на ґрунтах супіщаного гранулометричного складу вітрова ерозія починає проявлятися при швидкості вітру 3-4 м/с, на легкосуглинкових — 4-6, на важкосуглинкових — 5-7 і на глинистих -7-8 м/с. Пісок (0,05-0,10 мм) переміщується при швидкості вітру З -3,5 м/с на висоті 15 см. Частки ґрунту розмірами 0,25 мм переносяться вітром у повітрі.

Якщо збільшується сила вітру — зростає інтенсивність вітрової ерозії[2, c. 121-122].

Розрізняють зони дефляції, звідки видувається ґрунт, і зони акумуляції, де він нагромаджується. У зоні акумуляції на суглинкових ґрунтах утворюються наносні ґрунти, а під час розвіювання пісків — похований під них ґрунт.

Розрізняють два типи вітрової ерозії: повсякденну і пилові бурі.

Повсякденну дефляцію спричинюють вітри навіть малих швидкостей (5 м/с), відбувається вона повільно і непомітно, переважно на піщаних, супіщаних і карбонатних ґрунтах. За цього виду дефляції можуть спостерігатись оголення насіння, загорнутого у ґрунт, а також пошкодження молодих сходів рослин. Найсильніше повсякденна дефляція проявляється на вітроударних схилах, які не захищені лісосмугами.

Пилові, або чорні, бурі найактивніший і найшкідливіший вид дефляції. Такі бурі виникають під впливом сильного вітру (зі швидкістю понад 12-15 м/с) і можуть поширюватись на великі території, знищити посіви на сотнях тисяч гектарів, знести багато родючого ґрунту. Пил, що підіймається під час бур на значну висоту, може перенестися на великі відстані.

Крім водної та вітрової ерозії, виділяють ще так звані пасовищну, агротехнічну та технічну.

Пасовищна ерозія полягає в механічному руйнуванні та переміщенні ґрунту копитами тварин на схилах балок внаслідок збільшення навантаження на обмежену площу пасовища.

Агротехнічна ерозія зводиться до переміщення ґрунту під час його обробітку. Так, під час оранки упоперек схилу внаслідок неповного перевертання скиби вгору спостерігається осипання землі вниз по схилу. Ґрунт на схилах частково переміщується вниз і під час культивації, боронування, сівби.

Технічна, або технологічна, ерозія відбувається під час добування відкритим і підземним способами різних корисних копалин, засипання ґрунту шаром будівного сміття під час будівництва житлових та промислових об'єктів, використання ґрунту для прокладання транспортних шляхів тощо[4, c. 96-97].

За ступенем прояву ерозію ґрунтів поділяють на нормальну і прискорену.

Нормальна, або геологічна, ерозія проявляється у природних умовах (без втручання людини) і відбувається повільніше, ніж формування профілю ґрунту під час процесів ґрунтоутворення. Вона спостерігається на цілинних землях, у лісах, на луках і, як правило, не призводить до утворення еродованих ґрунтів.

Прискорена, або антропогенна, ерозія виникає внаслідок нераціональної господарської діяльності людини і відбувається інтенсивніше, ніж процеси ґрунтоутворення. Вона призводить до утворення еродованих ґрунтів[4, c. 99].

2. Причини виникнення та шляхи усунення ерозії ґрунтів

Чинники, які впливають на виникнення та інтенсивність ерозійних процесів, ділять на дві групи: природні та соціально-економічні, пов'язані з господарською діяльністю людини.

Сучасна ерозія, як правило, проявляється у випадку поєднання обох груп чинників. Природні чинники створюють умови для виникнення ерозії, а неправильна виробнича діяльність людини є основною причиною, що призводить до інтенсифікації її розвитку.

До природних чинників належать: рельєф місцевості, клімат, опади, вітер, температура, рослинність і сам ґрунт.

Основними чинниками розвитку водної ерозії є особливості та інтенсивність випадання опадів, товщина снігового покриву, глибина промерзання ґрунту, інтенсивність танення снігу, а також рельєф місцевості — крутизна і довжина схилів, їх форма . Так, на схилах з опуклим профілем на верхніх ділянках (при крутизні до 2°) змивання ґрунту не спостерігається, а із збільшенням крутизни вниз по схилу інтенсивність змивання ґрунту підвищується. Зокрема, доведено, що ерозійні процеси найбільш виражені на коротких схилах (100-200 м), де середня крутизна досягає найвищих значень (2,8-3°). Якщо довжина схилів 700 м і більше, то середня їх крутизна зменшується до 1,50-2,08°, відповідно знижується й еродованість ґрунтового покриву.

Відповідно до рельєфу вітрова ерозія насамперед проявляється на випуклих ділянках поверхні та на схилах з переважаючими вітрами.

Визначальним чинником процесів ерозії, як і ґрунтоутворення, є кліматичні особливості будь-якого району. При цьому найважливіше значення має кількість атмосферних опадів та їх інтенсивність, швидкість вітру. Наприклад, у степовій зоні інтенсивність водно-ерозійних процесів переважно визначається кількістю опадів у вигляді злив і меншою мірою стокових вод. У Лісостепу змивання та розмивання ґрунтів однаковою мірою залежить від стоку зливових і талих вод, хоч у загальному об'ємі поверхневого стоку більшу частину займають талі води. На Поліссі на інтенсивність ерозійних процесів впливають кількість опадів у вигляді снігу та швидкість його танення.

Запаси води у сніговому покриві на початок весняного сніготанення, які визначають величину стоку талих вод і вологозабезпеченість ґрунту у весняний період, становлять у середньому 20-40 мм з відхиленням від 10 мм у південних районах Степу до 70 мм і більше на Поліссі. Висота снігового покриву і запаси вологи та снігу зменшуються з північного заходу на південний схід.

Територія України є своєрідним районом інтенсивних атмосферних процесів. Циркуляція повітряних мас визначає систему панівних вітрів: на заході переважають вітри західних румбів, що несуть потік повітря з Атлантики, на сході — південно-східних та південних, зумовлені наявністю сибірського антициклону. Внаслідок зіткнення теплої повітряної маси з холодним вітровим бар'єром вітер посилюється до 25-30 м/с і більше, що призводить до поземки та пилових бур[1, c. 58-59].

Залежно від вітрової активності, на Україні виділяють декілька провінцій.

Провінція найактивнішої дефляції розташована на південному сході (південні частини Миколаївської, Запорізької, Донецької, Луганської і Херсонської областей).

Ступінь розвитку вітрової ерозії залежить від пилоутворювальної площі, під якою розуміють розорані землі, не розмежовані перешкодами (смугами, полями багаторічних трав тощо). Із збільшенням таких площ підвищується швидкість вітру над поверхнею ґрунту, насиченість повітряного потоку пилом і відповідно руйнівна сила його (лавинний ефект). Виникнення та розвиток вітрової ерозії значно залежить від гранулометричного складу ґрунту. У природному стані видуваються легкі ґрунти — піщані та супіщані. Легко видуваються розорані карбонатні чорноземи та карбонатні темно-каштанові ґрунти.

Рослинний покрив виконує суто ґрунтозахисну роль. Чим краще він розвинений, тим слабше проявляється ерозія. Це пояснюється тим, що корені рослин міцно скріплюють ґрунтові частинки і як своєрідна "арматура" перешкоджають змиву, розмиву й розвіюванню ґрунту. Надземний покрив рослин приймає на себе ударну силу дощових крапель, уберігаючи тим самим структурні окремості ґрунту від руйнування дощовими краплями або ослаблюючи їх дію.

Густа рослинність різко сповільнює швидкість поверхневого стоку, сприяючи кращому поглинанню води, а також затримує ґрунтові частки, які змиваються з верхніх частин схилів.

Дернина і підстилка, володіючи високою вологоємкістю і доброю водопроникністю, легко вбирають воду і добре зберігають у мінеральному верхньому горизонті некапілярні шпари, створені ґрунтовою фауною та коренями[6, c. 105-106].

Першим наслідком прямих фізичних збитків унаслідок ерозії є зниження родючості ґрунту, а отже, й врожайності сільськогосподарських культур, другим — збільшення ресурсів на обробіток еродованих земель через підвищення питомого опору ґрунту і коротших гонів. Так, наприклад, у разі зменшення вмісту гумусу в ґрунті з 6 до 2 % щільність складення його зростає на 50 %, а водопроникність ґрунту і його вологість — у 15-20 разів. Крім того, наслідком використання еродованих земель є необхідність застосування на них підвищених норм висіву сільськогосподарських культур через те, що частина насіння змивається, а друга частина не сходить у результаті погіршення умов проростання. Для характеристики всіх видів економічних збитків унаслідок ерозії необхідно враховувати такі два критерії:

1. суму збільшення приведення втрат;

2. суму втрат чистого прибутку.

Для одержання цих критеріїв необхідно визначати такі вихідні економічні показники:

· приріст прямих витрат на ліквідацію наслідків ерозії;

· вартість валової продукції недобору врожаю з еродованих земель;

· збільшення прямих витрат в результаті використання еродованих земель;

· повну середньорічну (звітну) собівартість одиниці сільськогосподарської продукції по області за попередні п'ять років;

· структуру повної собівартості одиниці продукції з виділенням в її складі питомої ваги зарплати і матеріальних витрат;

· прямі витрати на збирання, транспортування і доробку одиниці продукції;

· приблизне співвідношення застосовуваних і використовуваних фондів й оборотних матеріальних засобів під час проведення сільськогосподарських та меліоративних робіт;

· коефіцієнти щорічного погашення капітальних вкладень на меліорацію еродованих ґрунтів, економічної ефективності капітальних вкладень для галузей сільського господарства та економічної ефективності капітальних вкладень у народне господарство в цілому;

· структуру прямих витрат на меліорацію еродованих земель і виділення її у складі прямої зарплати і матеріальних витрат[3, c. 72-74].

Агротехнічні заходи послаблюють поверхневий стік і переводять його у внутрішньоґрунтовий. Для цього всі види обробітку ґрунту проводять паралельно горизонталям місцевості («Контурне землеробство)», впоперек схилу насипають валки ґрунту 15—25-см заввишки, проводять снігозатримання, щілювання і кротування ґрунту, обробіток плоскорізами, терасування схилів тощо.

Особливі заходи застосовують у боротьбі з ярами. В останні десятиліття в Україні проведені роботи щодо вирівнювання ділянок, порізаних ярами. На вершинах ярів будують системи канава — вал для відведення поверхневого стоку, закріплюють схили і дна яру.

В окремих випадках будують протиерозійні гідротехнічні споруди, які захищають населені пункти, дороги тощо. На прилеглій до яру території вирощують ґрунтозахисні лісонасадження.

Вітрова ерозія поширена в районах недостатнього зволоження і низької відносної вологості повітря. Найбільше вітровій ерозії піддаються сіро-бурі і бурі ґрунти пустинь, каштанові і чорноземні ґрунти степів.

У комплексі мір, спрямованих на боротьбу з водною й вітровою ерозією ґрунтів, важливе місце належить агролісомеліорації через її дешевину й екологічну нешкідливість. Створенням захисних лісонасаджень займаються в Україні спеціалізовані станції, що захищають ліси. Основними лісомеліоративними протиерозійними заходами є:

· створення водорегулювальних лісосмуг у малолісних районах;

· створення водоохоронних лісових насаджень навколо ставків і водойм;

· створення суцільних протиерозійних лісопосадок на сильно еродованих круто схилах і непридатних землях, непридатних для використання в сільському господарстві.

Водорегулювальні лісосмуги закладаються на еродованих схилах, використовуваних під сільськогосподарські культури, і призначені для перекладу поверхневого стоку в усерединіґрунтовий. Число лісосмуг і відстань між ними залежать головним чином від крутості і довжини схилу: із збільшенням крутості відстань між лісосмугами зменшується. Розташовуються водорегулювальні лісосмуги уздовж горизонталей. Ширина смуг повинна бути не менш 12,5 м. Скорочення або припинення змиву ґрунту й поліпшення водного режиму водорегулювальними смугами підвищують продуктивність сільськогосподарських угідь у півтора-два рази.

Водоохоронні лісові насадження навколо ставків і водойм створюються для захисту берегів від руйнування, водойм — від замулення продуктами ерозії. Ширина водоохоронних лісових насаджень (смуг) навколо ставків і водойм у залежності від крутості схилу і механічного складу ґрунту коливається від 10 до 20 м.

За допомогою гідротехнічних споруджень виробляється затримка, відвід і безпечне скидання тієї частини атмосферних опадів, що не вдається затримати на прилягаючим до ярів полях агротехнічними й лісомеліоративними прийомами.

По призначенню гідротехнічні спорудження підрозділяються на три групи: затримуючі стікаючі в яр стокові води на прибалковій смузі; здійснююче безпечне скидання поверхневих вод у яри; зміцнювальне дно й укоси яру від подальшого розмиву й руйнування.

Води на прибалковій смузі затримують, влаштовуючи систему валів, що перехоплюють у самого яру ту частину поверхневих вод, що не була затримана на водозборі. Вали, що затримують воду, споруджують паралельно горизонталям поверхні на відстані не менш 15 м від вершини зростаючого яру або ерозійного схилу, щоб запобігти скидання усієї води при одиночному прориві. Через 50—150 м під прямим кутом до осі вала будують перемички, а для скидання незатриманого стоку — водозливи. Для спорудження валів, що затримують воду, і перемичок більш придатні суглинні ґрунти.

Щоб води, що скидаються в яр не розмивали його дно, у руслі яру встановлюють систему поперечних стінок, що розбивають подовжній профіль дна на ряд терас. Дерев'яні і плотові загати застосовуються тільки у вибалках, тому що термін їхньої дії не перевищує двох-трьох років. Закріплені яри, перетворені в задернену балку, використовують у сільському господарстві. Багате мулистими відкладеннями дно відводять під штучні луги, а укоси — під деревні насадження або під ягідники[8, c. 134-135].

Велику шкоду ґрунтам наносить багаторазова механічна обробка: оранка, культивація, боронування і т.д. Усе це підсилює вітрову й водну ерозію. Тепер на зміну традиційним методам обробки ґрунтів поступово приходять методи, що захищають ґрунт, із помітно меншим обсягом механічного впливу. Ґрунт у результаті такої обробки, що щадить, здобуває майже ідеальні якості: вона не ущільнюється, стає в достатньому ступені пухкої, із численними невеликими ходами, що сприяють провітрюванню і швидкому відводу води після сильних злив, що запобігає утворенню застійної вологи. При оранці така структура була б зруйнована. Оскільки при обробці, що щадить, земля може усмоктувати вологу у великих кількостях і відводити її надлишки, ґрунт не вимивається і не вивітрюється.

Щоб важкі трактори не ущільнювали і не руйнували ґрунт, важливо «узути» їх в особливі шини низького тиску. Цю складну задачу вдалося вирішити конструкторам Українського державного НДІ КГШ із міста Дніпропетровська. Розроблені ними шини наднизького тиску мінімально травмують ґрунт.

Велике значення має впровадження безплужної системи землеробства, що захищає ґрунт. Тільки перехід від відвальної оранки до безплужної обробки зменшує змив ґрунту в 2—4 рази. А доповнення її щілюванням на схилах крутіше 1° зменшує змив ґрунту в 18—23 рази. Безплужна обробка запобігає появі курних бур, у значній мірі знижує потенційну засміченість орного шару насіннями бур'янистих рослин, очищає ґрунт від бур'янів, що, у свою чергу, дозволяє зменшити пестицидне навантаження.

Безплужна обробка, сповільнюючи нітріфікаційні процеси в ґрунті, зменшує зміст вільних нітратів у сільськогосподарській продукції, тобто дозволяє виростити екологічно чисту продукцію.

Оранка з оборотом шару, що сторіччями культивується у вітчизняному землеробстві, порушує природні закони ґрунтоутворення й усередині ґрунтові взаємозв'язки. Справа в тім, що верхні обрії ґрунту заселені аеробною біотой, що вимагає для життя кисень, а нижні обрії, навпаки, — анаеробною біотой, для якої кисень згубний. З оборотом шару ґрунтова біота стає нежиттєвою і гине, перетворюючи орний шар у наполовину інертну порошкоподібну масу, порушуючи усередині ґрунтові взаємозв'язки. Щоб після такого утручання відновити рівновагу, потрібно систематична бесплужна обробка протягом 5—10 років.

Безплужна обробка ґрунту — високоефективний агро меліоративний прийом. Річний влагонакопичувальний ефект її дорівнює 30—50 мм, що стабілізує землеробство, особливо під час сильних посух. Таким чином, безплужна система землеробства, що захищає ґрунт — альтернатива загрозливої екологічної ситуації, що створилася в сільськогосподарському виробництві.

При обробці ґрунту без обороту шару в ґрунті прискорюються відбудовні процеси, зростають коефіцієнти гуміфікації органічної речовини і потенційна ґрунтова родючість. Переставши обертати шар і, залишивши на поверхні ґрунту менш коштовну частину врожаю, моделюють дерновий (чорноземний) процес ґрунтоутворення у виробничих умовах. Безплужна обробка ґрунту дозволила використовувати як добриво крім гною, якого завжди не вистачає, малоцінну частину врожаю: солому, здрібнені стебла кукурудзи, соняшника й інших грубо стеблових культур, бадилля картоплі, томатів, кормового й цукрового буряка і т.п. будь-які пожнивні органічні залишки при безплужної обробці ґрунту можна використовувати для відтворення ґрунтової родючості[7, c. 68-70].

Висновки

Ерозія — це природний геологічний процес, що нерідко збільшується необачною господарською діяльністю людини. На еродованих або еродійно небезпечних землях врожайність сільскогосподарских культур знижується на 10-30%, а,зчасом і на 90%.

Шкода внаслідок ерозії ґрунтів надзвичайно велика й одночасно дуже різноманітна. По-перше, еродований ґрунт втрачає значну кількість гумусу.

В еродованих ґрунтах істотно знижується не тільки кількість макро-, але й мікроелементів, особливо марганцю і міді.

На силових землях не використовується значна частина опадів внаслідок збільшення поверхневого стоку, особливо під час танення снігу. А це дуже небажано для південних областей України, де випадає мала кількість опадів.

Лінійна водна ерозія зменшує площу орних земель за рахунок розвитку ярів, замулювання ґрунтів на заплавах, ставків, водоймищ, русел річок, зрошувальних каналів тощо.

Внаслідок вітрової ерозії руйнується ґрунтовий покрив, забруднюється повітря, що завдає великих збитків і шкодить здоров'ю людей.

Вітрова ерозія шкідлива для посівів. Найчастіше ґрунтовими частками під час пилових бур пошкоджуються ніжні весняні сходи цукрових буряків, соняшнику і кукурудзи. Часом із ґрунтом здуваються і рослини, які укоренились.

Список використаної літератури

1. Білявський Г. Основи екології: Підручник для студентів вищих навчальних закладів/ Георгій Білявський, Ростислав Фурдуй, Ігор Костіков. — К.: Либідь, 2004. – 406 с.

2. Заверуха Н. Основи екології: Навчальний посібник для вищих навчальних закладів/ Нелі Заверуха, Валентин Серебряков, Юрій Скиба,. — К.: Каравела, 2006. — 365 с.

3. Запольський А. Основи екології: Підручник для студентів техніко-технологічних спеціальностей вищих навчальних закладів. — К.: Вища школа, 2003. — 357 с.

4. Корсак К. Основи екології: Навчальний посібник/ Костянтин Корсак, Ольга Плахотнік; МАУП. — 3-тє вид., перероб. і доп.. — К.: МАУП, 2002. — 294 с.

5. Основи екології: Навчальний посібник для вищих навчальних закладів/ О. М. Адаменко, Я. В. Коденко, Л. М. Консевич. — 2-е вид.. — К.: Центр навчальної літератури, 2005. — 314 с.

6. Основи екології та екологічного права: Навчальний посібник; За ред. Юрія Бойчука, Михайла Шульги,. — Суми: Університетська книга, 2004. — 351 с.

7. Сухарев С. Основи екології та охорони довкілля: Навчальний посібник/ Мін-во освіти і науки України, Ужгородський нац. ун-т. — К.: Центр навчальної літератури, 2006. — 391 с.

8. Царенко О. Основи екології та економіка природокористування: Навч. посібн. для студ. вузів/ Олександр Царенко, Олександр Нєсвєтов, Микола Кадацький,. — 2-е вид., стереотипне. — Суми: Університетська книга, 2004. — 399 с.