Ґрунтознавство і географія ґрунтів - С.П. Позняк 2010

Розділ 21. Охорона ґрунтів
21.2. Ерозія і дефляція ґрунтів

Ерозія ґрунтів — один із найбільш несприятливих чинників, що руйнують ґрунтовий покрив. Термін «ерозія» походить від лат. erozio — роз’їдати, вигризати. Ерозія ґрунту — це сукупність взаємопов’язаних процесів відриву, перенесення і відкладання ґрунту, а також материнських і підстеляючих порід поверхневим стоком тимчасових водних потоків і вітром. Ерозію, яка відбувається під впливом стоку дощових, талих, поливних і скидних вод, називають водною. Термін «ерозія» слід використовувати тільки на позначення процесів руйнування ґрунтів і гірських порід водою (Швебс, 1981). Руйнування ґрунтів і гірських порід вітром називають вітровою ерозією, або дефляцією (від лат. deflatio — видувати).

Необхідною умовою виникнення водної ерозії ґрунту є стік поверхневих вод, або поверхневий стік. Розрізняють три головні види поверхневого стоку: дощовий стік, стік талої води і стік поливної води. Їм відповідає три типи ерозії ґрунтів: дощова ерозія (або зливова — при сильних дощах); ерозія при сніготаненні; іригаційна ерозія.

Залежно від характеру дії на ґрунт стічної води, вирізняють два підтипи водної ерозії: площинний змив ґрунту та лінійний розмив (яружна ерозія) .

Площинна ерозія проявляється у поступовому, здалеку непомітному, більш-менш рівномірному видаленні з поверхні схилу дрібнозему ґрунту під дією потоків води. Добре вираженою формою прояву поверхневої ерозії є дрібні струмкові розмиви і стрічкові заливи, спричиняють утворення слабо-, середньо- і сильнозмитих ґрунтів.

Лінійна ерозія проявляється у випадку концентрації стоку і розмиву ґрунту у вертикальному напрямі. В результаті розмивання виникає промивина, яка в подальшому за збільшення надходження води перетворюється в яр.

Межу переходу площинної ерозії в лінійну встановити важко. Якщо сліди ерозії на полі можна зарівняти обробітком ґрунту, то це — площинна ерозія, а якщо не вдається зарівняти — то лінійна.

За гідролого-морфологічною класифікацією видів водної ерозії Г І. Швебса (1981), до поверхнево-схилової зачисляють три види ерозії — ерозія розбризкування, поверхнева і струменева ерозії.

Ерозія розбризкування полягає в тому, що дощові краплі бризками переміщують вниз по схилу часточки ґрунту, але сумарні втрати ґрунту схилу при цьому незначні (Світличний О О., Чорний С. Г., 2007).

Поверхнева ерозія, або площинна, змиває і розмиває ґрунт у тимчасовій струмковій мережі, а також на міжструмкових ділянках.

Струминна ерозія виявляється у струминному і зливовому струминному розмиві. На поверхні ґрунту в результаті дії струминної ерозії утворюються струминні розмиви або водомиї. Глибокі лінійні розмиви поступово можуть перетворитися в яри каньйоноподібної або V-подібної форми. Яри класифікують за морфологічними, генетичними і просторовими ознаками.

За будовою розрізняють такі види ярів: прості, розгалужені, складнорозгалужені, а також яружну систему. Простий яр є одним прямим або слабкозігнутим руслом з двома-трьома розгалуженнями біля вершини. Розгалужені та складно- розгалужені яри характеризуються наявністю кількох бокових відгалужень за всією довжиною основного русла, великі з яких за своїми морфологічними характеристиками подібні до головного русла. Яружна система є єдиною сукупністю головного русла і густої мережі ярів менших порядків (Світличний О. О., Чорний С. Г., 2007).

За ступенем змитості ґрунти поділяють на слабо-, середньо- і сильнозмиті (інколи виділяють дуже сильнозмиті). Для визначення ступеня змитості важливе значення має наявність «еталона» незмитих ґрунтів, пошук якого може стати чималою проблемою, передусім там, де площа ріллі сягає 80%, а еродованість — 40% і більше від усієї площі. Для ділянок з ухилом 3-5° еталоном може слугувати нормальний ґрунт вододілів з повним набором генетичних горизонтів. Однак для схилів з ухилом понад 5° найбільш вдалим для порівняння буде еталон-розріз, закладений на такому ж схилі під лісом або на ділянці під перелогом, а найліпше — на цілині. Порівняння еродованих ґрунтів схилів з ґрунтами вододілів значною мірою умовні.

Головним методом визначення ступеня еродованості ґрунтів є метод зіставлення профілю змитих ґрунтів і «еталонного» ґрунту. Для орних і цілинних ґрунтів пропонують різні діагностичні показники ступеня еродованості, які об’єднують за типом генетичного профілю в певні зональні ґрунти (Євдокимова, 1987). Наприклад, для потужних і середньопотужних чорноземів усіх підтипів з середньою глибиною оранки не менше 22 см при початковій потужності гумусових горизонтів понад 50 см до слабозмитих зачислюють ґрунти, коли змито до однієї третини гумусового горизонту, до середньозмитих — коли змито більше половини гумусового горизонту, до сильнозмитих — коли змито повністю гумусовий горизонт і частково гумусовий перехідний горизонт.

Важливим показником прояву ерозії є зменшення гумусованості шарів 0-30 і 0-50 см (залежно від потужності гумусового горизонту):

Останніми роками для оцінки еродованості ґрунтів використовують матеріали космічного знімання, а також матеріали попередніх років ґрунтових обстежень.

Кількісно процес ерозії ґрунтів характеризується інтенсивністю змиву (або видування), яку виражають у т/га за рік, або потужністю втраченого шару ґрунту за одиницю часу (мм/рік). Ступінь небезпеки ерозії можна визначити, зіставляючи інтенсивність змиву (або видування) ґрунту зі швидкістю ґрунтотворного процесу. Коли інтенсивність ерозії менша швидкості ґрунтотворення, то можна передбачити, що вона не стане небезпечною для цього ґрунту. Таку ерозію прийнято вважати нормальною. Коли інтенсивність втрат ґрунту більша від швидкості ґрунтотворення, її вважають прискореною. Для утворення шару ґрунту 2-3 см потрібно за сприятливих умов від 200 до 1000 років. Талі води, дощ, вітер здатні за 20-30 років знищити те, що природа створювала протягом тисячоліть. Отож важливо мати науково обґрунтовану кількісну оцінку ерозійних процесів.

Для потреб практики розроблено найбільш прийнятні показники середньорічного гранично допустимого змиву ґрунту (табл. 21.2)

Таблиця 21.2

Середньорічний гранично допустимий змив ґрунту, т/га (за Г. П. Сурмачем, 1992)

Для оцінки інтенсивності втрат ґрунту за прискореної ерозії М. М. Заславським (1983) запропоновано таку класифікацію:

незначний змив — до 0,5 т/га (до 0,05 мм/рік за щільності будови ґрунту 1 т/м³);

✵ слабкий змив — 0,5-1 т/га (0,05-0,1 мм/рік);

✵ середній змив — 1-5 т/га (0,1-0,5 мм/рік);

✵ сильний змив — 5-10 т/га (0,5-1 мм/рік);

✵ дуже сильний змив — понад 10 т/га (понад 1 мм/рік).

Ерозія зумовлює значні втрати продуктивності ґрунтів. Знижується родючість ґрунтів і зменшуються площі орних земель. Урожайність сільськогосподарських культур на еродованих ґрунтах знижується на 10-60 %.

За даними Національного наукового центру «Інститут ґрунтознавства і агрохімії ім. О. Н. Соколовського», в Україні внаслідок ерозії щорічно змивається близько 500 млн тонн гумусу, а також близько 1 млн тонн азоту, 0,7 млн тонн фосфору і понад 10 млн тонн калію.

Водночас з дегуміфікацією відбуваються негативні зміни фізичних, хімічних, фізико-хімічних і біологічних властивостей еродованих ґрунтів (Крупеніков І. А., 1990).

У прояві ерозійних процесів і поширенні еродованих ґрунтів простежується зональність, яка зумовлена закономірними змінами природних і антропогенних чинників ерозії.

У тундрі і лісотундрі у випадку нераціональної господарської діяльності, яка супроводжується механічними порушеннями ґрунтового покриву, знищенням рослинності, розвитком термокарсту, ландшафти і ґрунти деградують. Інтенсивність змиву ґрунтів сягає 50 т/га за рік.

У лісовій зоні на безлісих ділянках проявляється яружна ерозія, найчастіше донна. Значний змив ґрунту і яроутворення приурочені до пасом, кряжів.

Висока розораність ґрунтів лісостепу і степу, значна розчленованість території створили умови для широкого розвитку процесів водної ерозії. Значні площі еродованих ґрунтів приурочені до Середньоруської, Ставропольської, Волино- Подільської височини, території Молдови, Заволжя, Донбасу.

У напівпустельній і пустельній зонах ерозія проявляється значно менше завдяки меншій розораності території, а також здебільшого незначному розчленуванню рельєфу, меншій кількості опадів.

У гірських районах за сприятливих природних умов і невисокого антропогенного навантаження рослинність гірських лісів, чагарників, лук чи степів захищає ґрунт від ерозії, однак при знищенні рослинності ерозія ґрунтів проявляється набагато сильніше порівняно з рівнинними територіями.

Захист ґрунтів від ерозії — необхідна умова збереження родючості ґрунтів. Для кожної конкретної території повинна бути розроблена система протиерозійних заходів, яка сприятиме створенню стійкого водного режиму, послабленню концентрації водних потоків і зменшенню поверхневого стоку, затриманню та- лих снігових вод і рідких опадів, або їхньому відведенню у гідрографічну сітку, що зупинятиме або послаблюватиме ерозійні процеси. Протиерозійна система передбачає організаційно-територіальні, господарські, агротехнологічні, лісо- та гідромеліоративні заходи.

Вітрова ерозія, або дефляція (лат. deflatio — видування, розвіювання) — процес руйнування та перенесення верхнього шару ґрунту, який проявляється у вигляді пилових бур і місцевого розвіювання ґрунтів.

Необхідною умовою вітрової ерозії є вітер, швидкість якого достатня для переміщення частинок ґрунту. За такими зовнішніми ознаками, як інтенсивність, тривалість і масштаби прояву, а також розмір шкоди, розрізняють повсякденну вітрову ерозію і пилові бурі. Відмінними ознаками повсякденної вітрової ерозії можна вважати відносно низьку швидкість вітру, що ледь перевищує критичну для ґрунтів, і зв’язану з цим просторову обмеженість явища — повсякденна ерозія найчастіше обмежена масштабами одного або декількох сусідніх полів, на території яких розвиваються всі стадії процесу — від видування ґрунту до відкладення наносів. Практично всі орні ґрунти тією чи іншою мірою піддаються повсякденній вітровій ерозії, зокрема при обробітку.

При великих швидкостях вітру, що значно перевищує критичну для ґрунтів, суттєво збільшується висота підняття ґрунтових частинок у повітря (вона сягає сотень метрів) і дальність їх перенесення (сягає сотень і тисяч кілометрів). Перенесення сильним вітром великої кількості пилу, що супроводжується погіршенням видимості, називають пиловою бурею. Пилові бурі — грізне явище, масштаби якого неодноразово набували розмаху стихійного лиха.

За ступенем розвитку дефляції вирізняють слабо-, середньо- і сильнодефльовані ґрунти. Слабодефльовані ґрунти мають потужність гумусового горизонту меншу на 5 см порівняно з недефльованими ґрунтами. Поверхня слабодефльо- ваного ґрунту зрідка вкрита плямами наносів висотою до 5 см, загибель рослин у посівах не перевищує 20%. Середньодефльовані ґрунти мають зменшену потужність гумусового горизонту на 5-10 см, поверхня ґрунту вкрита еоловою брижею з косами і горбочками наносів висотою до 20 см, загибель рослин у посівах становить 20-50%. Сильнодефльовані ґрунти мають зменшену потужність гумусового горизонту на 10-20 см і більше, поверхня суцільно вкрита еоловою брижею, коли навіювання і горбки дрібнозему висотою понад 20 см чергуються з ділянками видування дрібнозему часто до плужної підошви.

Дефляція ґрунтів завжди проявляється в землеробських районах. Нехтування процесами дефляції призвело до того, що величезні території перетворювались на покинуті землі та безплідні пустелі. Інтенсивної вітрової ерозії зазнають рівнинні території, незахищені полезахисними лісосмугами, ґрунтозахисною агротехнікою, а також вітроударні схили. Влітку вітрова ерозія може проявлятися на полях, зайнятих паром.

В Україні найбільш вразливими до вітрової ерозії є південь Херсонської, центр Запорізької, південний захід Донецької і Луганської областей. Останніми десятиріччями дефляція ґрунтів охопила і територію Полісся, спричинивши руйнування осушених торфовищ і мінеральних переосушених ґрунтів, а також переміщення пісків на пасмових формах рельєфу, навіть вкритих лісовою рослинністю. Втрати дрібнозему на Поліссі становлять 2-5 т/га за рік. На осушених торфовищах унаслідок систематичної полицевої оранки та низького рівня ґрунтових вод дефляція та мінералізація зменшують глибину шару торфу в середньому на 4,5 см за рік, в окремі роки - на 7,5 см.

Захист ґрунтів від руйнівної дії дефляції пов’язаний із застосуванням комплексу протидефляційних прийомів — високого рівня культури землеробства, запровадження раціонального ґрунтозахисного землекористування, системи полезахисних лісосмуг тощо.

Руйнування ґрунтів зрошувальними водами шляхом дощування, а також при зрошенні по борознах і чеках зумовлює розвиток іригаційної ерозії. При дощуванні проявляється площинна ерозія, а при поливі по борознах чи напуском по смугах - лінійна та площинна ерозія.

Іригаційна ерозія руйнує ґрунти протягом багатьох тисячоліть у Середній Азії та Південному Казахстані, де є понад 1 млн га еродованих зрошуваних земель. Під впливом іригаційного змиву в профілі зрошуваних ґрунтів зменшується потужність гумусового горизонту, втрачаються елементи живлення рослин, різко зменшуються запаси продуктивної вологи, погіршуються водно-фізичні, агрохімічні та біологічні властивості ґрунтів.

Розвиток пасовищної ерозії спричиняє надмірне випасання на схилових землях худоби, яка розбиває дернину і зсуває частину ґрунту вниз по схилу. Внаслідок цього на схилах утворюються худобопрогінні стежки, мікротераси, позбавлені рослинності. На них швидко розвиваються водомиїни та яри. Розвиток пасовищної ерозії значно підсилює водну та вітрову ерозію.

На гірських схилах унаслідок пасовищної ерозії ґрунти втрачають значну частину дрібнозему, перетворюючись на кам’янисті розсипища. В байрачних лісах пасовищна ерозія призводить до вибивання дернини, підсилення водної ерозії, утворення різних форм лінійного розмиву. На рівнинних місцевостях унаслідок пасовищної ерозії різко знижується продуктивність пасовищ.