Сельскохозяйственная эрозия почв и меры борьбы с ней

Министерство  образования и науки Российской Федерации 

Томский государственный  университет систем управления и  радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга (РЭТЭМ)

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине

 «Основы коррекции экологических ситуаций в трех средах» на тему «Сельскохозяйственная эрозия почв и меры борьбы с ней»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка 4 курса

 гр 219

______Ваар А.А. 
Проверила:

Доцент кафедры РЭТЭМ, к.б.н

____Незнамова Е.Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012

 

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………….3

Эрозия почв. Виды и формы  ее проявления…………………………………………………...4

Мероприятия по борьбе с  эрозией……………………………………………………………...7

Предупреждение водной эрозии………………………………………………………………..9

Предупреждение ветровой эрозии…………………………………………………………….13

Ирригационная эрозия…………………………………………………………….……………17

Оценка опасности эрозии почв………………………………………………………………...21

Методы изучения почвенной  эрозии………………………………………………………….21

Заключение……………………………………………………………………………………...23

Список используемой литературы………………………………………………………….....24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                              Введение

Проблема охраны почв от эрозии становится все более  актуальной. Это связано, во-первых, с осознанием выдающейся роли почвы  в жизни биосферы, во-вторых, с  признанием того факта, что почвенный  покров России находится сейчас в  критическом состоянии. Действительно, к настоящему времени убедительно  показано, что почва является не только основным средством сельскохозяйственного производства, но и важнейшим компонентом наземных биогеоценозов, мощным аккумулятором энергии на Земле, регулятором состава атмосферы и гидросферы, надежным барьером на пути миграции загрязняющих веществ.

Приходится, однако, констатировать, что этот незаменимый  компонент биосферы претерпевает значительную деградацию. Из всех ее видов наиболее масштабной и вредоносной является эрозия почв.

Цель курсовой работы: изучить сельскохозяйственную эрозию почв, ее виды и рассмотреть способы борьбы с ней.

Задачи:

- изучить эрозию  почв, какие есть ее виды и  какие формы ее проявлений;

- рассмотреть  способы борьбы с эрозией почв;

- изучить методы  изучения эрозии почв;

- оценить степень  опасности эрозии почв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эрозия почв. Виды и формы ее проявлений   Сильные ветры, вызывающие пыльные  бури в степи, бурные потоки мутной воды и маленькие ручейки, стекающие  по склонам ранней весной или летом  после ливня, причиняют большой  ущерб народному хозяйству. Во время  пыльных бурь сносится плодородный  слой почвы, из ее состава выдувается мелкозем, в результате чего поверхность  поля становится неровной. Стекающие  воды образуют промоины и овраги, вымывают и уносят в гидрографическую сеть питательные вещества. Под воздействием сильных  ветров и неурегулированного стока  поля становятся неудобными для обработки, а почвы постепенно теряют свое плодородие — это и есть эрозия почвы. По определению академика Л.И. Прасолова, "под общим понятием эрозии почвы разумеются многообразные и широко распространенные явления разрушения и сноса почв и рыхлых пород потоками воды и ветра".

Различают эрозию нормальную (естественную, геологическую), современную, или ускоренную. Нормальная (естественная, геологическая) эрозия возникает на поверхности почвы под влиянием природных факторов. Чаще этот процесс  протекает медленно, незаметно. Современная, или ускоренная, эрозия почв связана  с хозяйственной деятельностью  человека. Распашка земель, вырубка  леса, интенсивный выпас скота, промышленное строительство и другие причины  усиливают податливость почвенного покрова разрушению водой или  ветром. Различают следующие виды эрозии: водную, ветровую (дефляция), речную, абразионную, ледниковую, снежную и оползневую, просадочную (суффозия), карстовую, термокарстовую, биологическую. К эрозионным процессам нередко  относят химическую эрозию (снижение почвенного плодородия в результате накопления в почве ядохимикатов); механическую (агротехническую) эрозию (смещение со склонов почвы почвообрабатывающими машинами); пастбищную эрозию (разрушение дернины и почв при интенсивной  пастьбе скота); лесотехническую  эрозию (разрушение дернины и почвенного покрова при трелевке древесины); промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при разработке месторождений  полезных ископаемых и при проведении различных строительных работ); военную  эрозию (траншеи, воронки и т. д.). Водная  и ветровая эрозии относятся к числу наиболее распространенных видов разрушения почвы. При водной эрозии в качестве главной почворазрушительной силы выступает действие дождевых капель и водного потока. Водная эрозия имеет следующие формы: капельную (от действия ударов дождевых капель), струйчатую, овражную и береговую (в зависимости от концентрации поверхностного стока). Струйчатая эрозия вызывает небольшие промоины, которые не препятствуют обработке почвы. Если размеры не могут быть сглажены при обычной обработке, то струйчатая эрозия переходит в овражную. Образованию оврагов способствуют незалуженные дорожные кюветы, борозды на пашне, протоптанные скотом дорожки по склону. Водная эрозия может проявляться при орошении в результате неправильного выбора уклонов каналов и борозд по следу колеса поливального устройства при увеличенной норме полива. В связи с этим различают ирригационную эрозию.   Ветровая  эрозия (дефляция) - это отделение, перемещение и отложение частиц почвы ветром. Ветровую эрозию разделяют на местную и пыльные бури. Местная ветровая эрозия проявляется на распыленной сухой поверхности при малых скоростях ветра (4—8 м/с) в виде развевания. Пыльные бури — наиболее вредоносная форма проявления ветровой эрозии. За несколько часов они способны развеять 100—500 т с 1 га пашни. Отсутствие растительности и наличие сухих частиц на поверхности почвы способствуют широкому распространению ветровой эрозии. Основными фазами эрозии являются: отделение частиц, их транспортировка и отложение. В зависимости от основных факторов эрозии процесс разрушения почвы может проявляться по-разному в каждой из этих фаз. Водная  эрозия почв сильнее проявляется на склоновых землях при частом выпадении ливневых дождей или весной после активного снеготаяния. Ветровая эрозия сильнее проявляется в условиях сухого климата. Выделяются территории, на которых могут проявляться оба вида эрозии — и водная, и ветровая. Например, летом на склоне после ливневого дождя может отмечаться водная эрозия, а зимой на поверхности, лишенной снега, могут наблюдаться пыльные бури. В связи с этим выделяют совместное распространение водной и ветровой эрозии. В результате неправильной антропогенной деятельности площади  совместного проявления водной и  ветровой эрозии ускоренно расширяются. При картировании целесообразно  выделять площади преимущественного  и равного распространения водной и ветровой эрозии. Эрозия  почв наносит огромный вред. В результате разрушения почвы истощается почвенное плодородие, гибнут или повреждаются посевы сельскохозяйственных культур, выносятся за пределы поля удобрения, происходит загрязнение окружающей среды, нарушается экологическое равновесие и деградируют природные системы. Потери почвы бывают различной  интенсивности. Существует термин "норма  эрозии", т. е. та предельная интенсивность  разрушения почвы, которая компенсируется процессами почвообразования. В США принята допустимая норма эрозии от 2,25 до 11,5 т/га в год. Эти величины соответствуют данным о скорости почвообразования из валунной глины вблизи поверхности, составляющей около 6,75 т/га в год в центральной части США. Норма эрозии в США устанавливается с учетом мощности корнеобитаемого профиля. Чем больше мощность, тем выше и допустимая норма эрозии. Так, для корнеобитаемых слоев мощностью 25; 25—50; 50-100; 100-150 и 150 см соответственно устанавливаются нормы эрозии 2,2; 4,5; 6,7; 7; 9; 11,2 т/га в год. Многие американские ученые высказывают мнение, что темп естественного  почвообразования во много раз ниже, чем установленные нормы эрозии. Печальные уроки США в потере плодородия почв в связи с эрозией  должны быть учтены при рассмотрении допустимых норм эрозии в нашей стране. Было отмечено, что проблема выяснения темпа почвообразовательного  процесса весьма сложная. Предлагалось отграничить темп почвообразования в естественных условиях без вмешательства  антропогенного  фактора  от  темпа  почвообразования  на  сельскохозяйственных землях,  особенно  пахотных.  На  сельскохозяйственных  землях темп почвообразовательного процесса, изменение содержания в почве гумуса и его качественного состава зависят от многих факторов: длительности использования почв в пашне, состава и чередования культур в севооборотах, системы обработки почв, видов, доз и способов внесения органических и минеральных удобрений, проявления почворазрушительных  процессов,  осуществляемых мелиоративных мероприятий (орошение, осушение, рассоление, известкование и т. д.), уровня урожайности культур и многих других факторов. В зависимости от их сочетания содержание гумуса в почве может быть стабильным, несколько возрастать или резко снижаться. В современных антропогенных  условиях восстановить потери гумусового горизонта практически невозможно. Даже восстановление содержания органического  вещества не позволяет говорить о  восстановлении гумуса почвы. Это лишь имитация одного ценного свойства почвы. По В. В. Докучаеву, почва является самостоятельным  естественноисторическим образованием, результатом сложного взаимодействия природных факторов, поэтому нельзя допускать больших потерь почвы. Нельзя допускать потери почвы до 10 т с 1 га ежегодно в качестве нормы. Он считает целесообразным устанавливать временные минимально допустимые нормы эрозии, при этом потери почвы не должны превышать 0,2—0,5 т/га в год. Между сельскохозяйственным производством и эрозионными  процессами проявляется взаимосвязь, выражающаяся в следующем: ведение  сельского хозяйства без учета  природных условий создает основу для усиления ветровой и водной эрозии; частое и сильное разрушение почвенного покрова, в свою очередь, вызывает гибель и повреждение растений, снижает  продуктивность почв, что приводит к дестабилизации сельскохозяйственного  производства. В связи с этим важной задачей является ведение системы  сельского хозяйства с учетом потенциальной опасности эрозионных процессов. Известны постоянные источники  загрязнения атмосферы: промышленность, транспорт, действующие вулканы. Велика роль ветровой и  водной эрозии в районах ее распространения  в загрязнении окружающей среды: воздуха, водоемов и водных источников, почвы, территории. Многостороннее губительное  воздействие на природную среду  приводит к необратимому процессу —  опустыниванию земель. Опустынивание  определяют как отрицательные изменения  почвы, растительности и водного  режима, которые происходят под влиянием антропогенной деятельности и снижают  продуктивность экосистем, увеличивают  податливость почв к разрушению ветром или водой. Опустынивание территории определяют как процесс снижения продуктивности степных и полустепных ландшафтов до уровня пустынного ландшафта. Этот процесс совершается в результате сочетания циклических неблагоприятных  изменений климата с ошибочной  деятельностью человека. Частое проявление ветровой и водной эрозии приводит к изменению в рельефе, растительном и почвенном покрове, к изменениям в структуре антропогеосистемы. В связи с этим ветровая и водная эрозии относятся к числу основных причин распространения опустынивания.       Считают, что эрозия является большим экономическим и социальным бедствием, и предлагают руководствоваться следующими положениями:   - эрозию легче предупредить, чем бороться с ней и устранять ее последствия;  - в природе нет почв, абсолютно устойчивых к эрозии;  - эрозия вызывает изменение основных функций почвы;  - эрозия сложный процесс, и меры против нее должны быть комплексные;  - меры по защите почв, почвозащитные комплексы должны быть зональными.

 

Мероприятия по борьбе с эрозией

Издавна бедой для земледельца  была и все еще остается эрозия почв. Современной науке удалось  в определенной мере установить закономерности возникновения этого грозного явления, наметить и осуществить ряд практических мер по борьбе с ним.

Скорость эрозии превышает  скорость естественного формирования и восстановления почвы.

По оценкам научных  учреждений, почвы сельскохозяйственных угодий России ежегодно теряют около 1,5 млрд. т плодородного слоя вследствие проявления эрозии. Годовой прирост площади эродированных почв составляет 0,4-1,5 млн. га, оврагов — 80-100 тыс. га. Загрязнения водоемов продуктами водной эрозии по своим отрицательным последствиям не уступают воздействию сброса загрязненных промышленных стоков. Снижение урожая на эродированных почвах составляет 36—47%.

Причиной снижения биопродуктивности  почв сельхозугодий является уменьшение запасов гумуса. Ежегодные его  потери составляют в среднем 0,62 т/га.

Согласно прогнозу Института  наблюдений за состоянием мира (Нью-Йорк), при существующих темпах эрозии и  обезлесения к 2330 г. плодородной земли на планете станет меньше на 960 млрд. т, а лесов — на 440 млн. га.

Если сейчас на каждого  жителя планеты приходится в среднем  по 0,28 га плодородной земли, то к 2030 г. площадь сократится до 0,19 га.

Сельскохозяйственное производство на большей части территории России ведется в сравнительно неблагоприятных климатических и почвенно-гидрологических условиях. И главными бедами являются эрозия почв и засухи. Эрозия — естественный геологический процесс, который нередко усугубляется неосмотрительной хозяйственной деятельностью. Более 54% сельскохозяйственных угодий и 68% пашни в настоящее время эродировано или эрозионно опасно. На таких землях урожайность снижается на10-30%, а порой и на 90%. Оврагами разрушено 6,6 млн. га земель. С их ростом площадь пашни ежегодно сокращается на десятки тысяч гектаров, а площадь смытых земель увеличивается на сотни тысяч.

Каждую весну с таянием  снегов сначала маленькие ручейки, а затем и шумные потоки устремляются по склонам в низины, смывая и  унося с собой оттаявшую почву. При бурном снеготаянии в почве  появляются промоины — начало процесса образования оврагов.

Овраги, веером расходясь  от центрального «стержня» — балки, разрушают поля, луга, перерезают дороги. Нередко длина балки достигает десятков километров, а оврагов — нескольких километров. Вовремя не остановленный овраг растет вглубь и вширь, захватывая все больше и больше плодородной земли.

Чаще всего овраги зарождаются  на склоновых пастбищах с сильно изреженным травостоем. Однако там, где хорошо развит травостой, даже на очень крутых склонах новые овраги, как правило, не образуются. К тому же создание хорошего растительного покрова способствует резкому повышению продуктивности всех земель.

Другая беда — ветровая эрозия, вызываемая пыльными бурями. Ветер  поднимает тучи пыли, почвы, песка, мчит их над широкими степными просторами, и все это оседает толстым  слоем на землю и поля. Иногда наносы бывают до 2—3 м высотой. Гибнут посевы и сады. Ветер выдувает слой почвы на 16—25 см, поднимает ее на высоту 1— 3км и переносит на огромные расстояния. Не раз уже фиксировался перенос пыльных бурь с Африканского континента на Американский. После пыльной бури, разразившейся на Северном Кавказе и в Восточной Украине, частицы почвы были обнаружены на снегу Финляндии, Швеции, Норвегии. В нашей стране пыльные бури наиболее часто поражают Нижнее Поволжье и Северный Кавказ.

Отличие ветровой эрозии от водной выражается в том, что первая не связана с условиями рельефа. Если водная эрозия наблюдается при определенном уклоне, то ветровая может наблюдаться даже на совершенно выровненных площадках. При водной эрозии продукты разрушения перемещаются только сверху вниз, а при ветровой — не только по плоскости, но и вверх.

Важным отличием этих двух типов эрозии является то, что при  ветровой эрозии происходит выдувание  лишь механических элементов почвы, а при водной — не только смываются  частицы почвы, но одновременно происходит растворение в текущей воде питательных  веществ, удаление их.

При интенсивной эрозии промоины, рытвины, овраги превращают сельскохозяйственные угодья в неудобные земли, затрудняют обработку полей. Смываемый слой почвы выносится в реки и водоемы, вызывает их заиливание.

Разрушительная эрозия возникает  и развивается при отсутствии или слабой защищенности почвы культурными  сельскохозяйственными растениями от воздействия (ударов) дождевых капель, ливневых струй и талых вод. Поэтому чем дружнее всходы и чем быстрее развиваются и смыкаются культурные растения, тем лучше защищена почва от разрушающего воздействия воды и ветра.

В результате эрозии в почвах уменьшается содержание азота и  усвояемых растениями форм фосфора  и калия, ряда микроэлементов (йода, меди, цинка, кобальта, марганца, никеля, молибдена), от которых зависит не только урожай, но и качество сельскохозяйственной продукции. Эрозия способствует проявлению почвенной засухи. Это объясняется не только тем, что значительная часть осадков стекает со склонов, но и тем, что на эродированных почвах с плохими физическими свойствами увеличивается потеря влаги. Засуху в районах проявления эрозии нередко называют «эрозийной засухой».

В связи со смывом минеральных  элементов питания растений, усилением  почвенной засухи, ухудшением физических свойств почв, снижением их биологической  активности на склонах с эродированными почвами резко снижается урожай возделываемых культур.

Большой вред почвам наносит  многократная механическая обработка: вспашка, культивация, боронование  и т.д. Все это усиливает ветровую и водную эрозию. Теперь на смену  традиционным методам обработки  почв постепенно приходят почвозащитные  с заметно меньшим объемом  механического воздействия. Почва  в результате такой щадящей обработки  приобретает почти идеальные  качества: она не уплотняется, становится в достаточной степени рыхлой, с многочисленными небольшими ходами, способствующими проветриванию  и быстрому отводу воды после сильных  ливней, что предотвращает образование  застойной влаги. При вспашке  такая структура была бы разрушена. Поскольку при щадящей обработке  земля может впитывать влагу  в больших количествах и отводить ее излишки, почва не вымывается и  не выветривается.

Чтобы тяжелые тракторы не уплотняли и не разрушали почву, важно «обуть» их в особые шины низкого давления. Эту сложную задачу удалось решить конструкторам Украинского государственного НИИ КГШ (Днепропетровск). Разработанные ими шины сверхнизкого давления минимально травмируют почву.

Важнейшую роль в борьбе с эрозией почв играют почвозащитные  севообороты, агротехнические и  лесомелиоративные мероприятия, строительство  гидротехнических сооружений.

Предупреждение  водной эрозии

Ускоренная антропогенная  эрозия - результат нерациональной хозяйственной деятельности человека. Однако высокий уровень сельскохозяйственного  производства - необходимое, но не достаточное  условие прекращения эрозионных процессов, в ряде случаев требуются  специальные средства противоэрозионной  защиты. Системы земледелия на склоновых  землях должны иметь ярко выраженный противоэрозионный характер. В засушливых районах защита почв от эрозии сочетается с защитой от засухи, в районах  с избыточным увлажнением - с безопасным сбросом излишков воды.

По своим целям, задачам  и методам осуществления вся  совокупность мероприятий по охране почв условно делится на агротехнические, агролесомелиоративные, гидротехнические и организационно-хозяйственные. Совокупность взаимосвязанных, правильно размещенных в рельефе противоэрозионных мероприятий, обеспечивающих эффективное снегозадержание, равномерное снегораспределение и снеготаяние, задержание или безопасный сброс жидкого стока, уменьшение смыва почвы до допустимых пределов, прекращение оврагообразования и мелиорацию заовраженных территорий, повышение плодородия эродированных почв и урожайности сельскохозяйственных культур на них составляет противоэрозионный комплекс.