Факторы, определяющие развитие эрозионных процессов

Факторы, влияющие на возникновение и интенсивность эрозионных процессов, делятся на две группы: на природные и антропогенные (социально-экономические), связанные с хозяйственной деятельностью человека. Современная эрозия, как правило, проявляется при сочетании обеих групп факторов. Природные факторы создают условия для проявления эрозии, а нерациональная производственная деятельность человека является основной причиной, вызывающей водную и ветровую эрозию.

К природным факторам водной эрозии относятся: климат, рельеф, почвы, растительность.

Климатические факторы. Водная эрозия вызывается поверхностным стоком, поэтому важнейшими климатическими факторами, определяющими эрозионную опасность земель, являются дождевые осадки, а также режим снегоотложения и снеготаяния. Ведущая роль принадлежит осадкам, которые формируют поверхностный сток. Другие климатические факторы (температура, влажность воздуха, ветер) имеют косвенное значение.

Формирование стока и развитие эрозии в большей мере определяются интенсивностью осадков, т. е. количеством воды (мм), выпадающим в единицу времени (мин). Поверхностный сток проявляется тогда, когда при интенсивных и продолжительных ливнях почва не может поглотить воду. Сток от талых вод возникает при активном снеготаянии и слабой водопоглощающей способности почв.

Чем интенсивнее ливни, тем сильнее выражены процессы эрозии. Наблюдениями установлено, что при дождях со слоем 5−8 мм, но большой интенсивности, и особенно при выпадении их на переувлажненную почву, может возникнуть эрозия.

Усиление эрозии при интенсивных ливнях связано также с увеличением размера капель дождя, которые сильнее разрушают комочки почвы и, уплотняя ее, снижают водопроницаемость.

Эрозия почв, вызванная стоком талых вод, зависит от мощности снежного покрова, глубины промерзания почвы и интенсивности снеготаяния. При этом большой снежный покров не всегда ведет к увеличению эрозии. Дело в том, что мощный покров предохраняет почву от глубинного промерзания, способствует оттаиванию ее из-за поступления тепла из нижних слоев почвы. Талая почва лучше поглощает влагу, в результате уменьшается поверхностный сток. Бывает и так, что при сравнительно небольшом снежном покрове сток больше, чем при большом.

Это связано с глубоким промерзанием почвы. Оттаявший верхний слой почвы, перенасыщенный влагой, при интенсивном снеготаянии легко поддается смыву потоками воды.

Большое влияние на эрозию почв в период снеготаяния оказывает температурный режим. При быстром снеготаянии, даже при малом запасе снега, создаются условия для формирования большого стока. Для оценки эрозионной обстановки пользуются величиной гидротермического коэффициента, характеризующего влагообеспеченность растений в вегетационный период. В регионах с продолжительным вегетационным периодом создаются лучшие условия для защиты почв растительным покровом.

При большом гидротермическом коэффициенте в связи с высокой почвозащитной способностью растений эрозионная опасность снижается.

На интенсивность эрозии влияют влажность воздуха и ветры. Они определяют разный расход почвенной влаги на испарение. Это создает различные условия для формирования поверхностного стока. В зависимости от силы ветра и его направления происходит перераспределение на территории снежного покрова. Мощность снежного покрова на наветренных склонах часто на 30−50% меньше, чем на подветренных. На элементах гидрографической сети (в балках, оврагах, ложбинах) снега бывает намного больше, чем на склонах. А это приводит к неравномерному промерзанию почвы, разному объему стока талых вод.

Рельеф местности. Он является важнейшим фактором водной эрозии. Назовем его основные элементы. Линия, соединяющая наиболее высокие точки, называется водораздельной линией, или водоразделом. Водораздельная линия ограничивает определенную территорию, с которой вода стекает в понижения. Такую территорию называют водосборной площадью, или водосбором.

Принято выделять положительные (выпуклые) и отрицательные (вогнутые) элементы рельефа. Сеть вогнутых элементов рельефа, или понижений, по которым происходит сток поверхностных вод, называют гидрографической сетью. Различают древние и современные звенья гидрографической сети. К древним относят ложбины, лощины, балки, долины; к современным промоины и овраги. Древняя гидрографическая сеть в верхних концевых частях начинается ложбиной.

Ложбина — это линейная форма рельефа древнего эрозионного происхождения с пологими склонами и невыраженными бровками глубиной до 1 м. Площадь водосбора — до 50 га. Берега распахивают. Ложбина, равномерно углубляясь и расширяясь, перерастает в следующее звено сети — лощину.

Лощина имеет ясно выраженное дно, более высокие и крутые берега. Глубина до 8−10 м. Площадь водосбора до 500 га. Включает несколько водосборов ложбин. Лощина по мере движения вниз по склону расширяется, углубляется и впадает в балку или сама становится балкой.

Балка также представляет собой линейную форму рельефа древнего эрозионного происхождения с выраженными бровками, широким днищем. Крутизна берега — 10−15° и более. Ширина балок — 200−300 м и более, глубина — до 15−20 м. Площадь водосбора — до 3000 га. Постоянно расширяясь и углубляясь, балки впадают в долину реки.

Промоины и овраги тесно связаны с древней сетью, и они входят в общую гидрографическую сеть. В зависимости от места расположения относительно древней сети различают овраги: склоновые, вершинные, береговые и донные.

Для эрозионной характеристики местности пользуются коэффициентом расчлененности территории, который определяется делением суммы длин всех звеньев гидрографической сети (км) на площадь соответствующего водосбора (км2). Существует зависимость между коэффициентом расчлененности территории и площадью смытых почв. Важнейшими характеристиками рельефа, от которых зависит эрозия почв, являются крутизна, длина, форма и экспозиция склонов.

Сток формируется тогда, когда есть уклон поверхности. Поэтому крутизна склона является важнейшим показателем рельефа. Пороговая величина крутизны, при которой начинается эрозия, может быть весьма различной, что зависит от других сопутствующих факторов.

Крутизну склонов выражают в градусах, процентах. С увеличением крутизны смыв почвы увеличивается, однако степень его возрастания зависит от разнообразного сочетания многих факторов (количества и интенсивности осадков, характера и состояния почвенного и растительного покрова, агротехники возделывания культур и др.).

Большое влияние на проявление эрозии оказывает длина склона. Чем длиннее склон, тем больше объем поверхностного стока, скорость течения и высота слоя воды. Влияние длины склона на смыв почвы зависит от многих факторов, и оно проявляется по-разному.

Интенсивность эрозии почв зависит от формы склона, от его продольного и поперечного профилей. Профили склона, как в продольном, так и поперечном направлениях бывают прямые, выпуклые и вогнутые.

Важным фактором эрозии является экспозиция склонов. В отличие от крутизны, длины и формы профиля склонов влияние экспозиции на эрозию проявляется опосредованно в связи с различиями микроклимата, почв и растительности на склонах разных экспозиций. Наибольшее ее влияние на эрозию от стока талых вод.

Почвы. Основными факторами, определяющими противоэрозионную устойчивость почв, являются водопроницаемость почв, от которой зависит та или другая интенсивность формирования стока; противоэрозионная устойчивость почв, от которой зависит способность противостоять размывающему действию стока ливневых и талых вод; уровень плодородия почв, от которого зависят состояние и почвозащитная способность растительного покрова.

Водопроницаемость почв определяется такими их свойствами, как механический состав, структурность, плотность и влажность. Механический состав почв характеризуется содержанием в них частиц различной величины. При повышенном количестве мелких частиц смыв почвы усиливается, при крупных частицах — уменьшается. Высокой водопроницаемостью обладают пески, супеси, хорошо структурные суглинки и глины, а также глубоковспаханные, не перенасыщенные водой почвы. В большей степени поддаются смыву суглинистые и глинистые бесструктурные почвы. Они плохо пропускают воду, легко заплывают, образуя корку. С таких почв стекает до 70% дождевой и до 90−100% талой воды.

Противоэрозионная устойчивость зависит от механического и химического состава, физико-химических свойств, физического состояния почв. Чем больше в почве илистой фракции, гумуса, кальция, тем устойчивее она к смыву. А при повышенной пылеватой и мелкопесчаной фракции с пониженным количеством гумуса податливость почв к смыву возрастает. Установлена сравнительная устойчивость к смыву разных почв. Например, черноземы по степени снижения противоэрозионной устойчивости образуют следующий ряд: черноземы типичные, черноземы выщелоченные, черноземы оподзоленные, черноземы обыкновенные, черноземы карбонатные, черноземы южные.

Смытые почвы по сравнению с несмытыми одного и того же типа менее устойчивы к разрушающему действию потока воды. При этом разница в устойчивости несмытых и смытых может быть значительно большей, чем между разными генетическими типами почв. Однако такая закономерность характерна не для всех почв. Исключение составляют подзолы и дерново-подзолистые почвы, что связано с большим содержанием кремнезема в элювиальном горизонте.

Структурность почвы и наличие высокого удельного веса гумуса всегда повышают противоэрозионную устойчивость. Крупные водопрочные агрегаты, характерные для структурных почв, труднее поддаются смыву, так как чем крупнее частицы, тем они тяжелее и тем большая скорость текущей воды нужна для их передвижения.

При увеличении влажности почв смыв возрастает. При изменении влажности верхнего десятисантиметрового слоя почвы с 16,8 до 35,5% и интенсивности дождя 2 мм/мин на склоне крутизной 10° смыв увеличился в 1,43 раза, а сток возрос в 2 раза и составил 84,3% выпавших осадков.

Рыхление почвы и уменьшение ее плотности ведут к ослаблению стока вследствие увеличения инфильтрации и влагоемкости почвы и, следовательно, к ослаблению смыва.

Растительность всех видов является мощным противоэрозионным фактором. Степень влияния растительного покрова зависит от вида в состояния растительности: чем она лучше развита и больше ее густота, тем значительнее почвозащитная и водорегулирующая роль растительности.

Противоэрозионная роль растительности многообразна. Она проявляется в уменьшении ударной силы капель дождя и, следовательно, предохраняет от разрушения агрегаты почвы, так как большая часть осадков сначала попадает на поверхность растений, а затем стекает на почву. Некоторое количество осадков задерживается надземной частью растений, не достигает земли и поэтому не участвует в формирования поверхностного стока. Наблюдения показали, что культурные растения способны задержать до 11% атмосферных осадков, а древесная растительность 30%.

Растительность хорошо скрепляет своими корнями почву и создает повышенную шероховатость, что препятствует стеканию поверхностных вод и создает условия для поглощения их почвой.

Степень сопротивления почв смыву зависит от вида растительности, мочковатости, мощности и разветвленности корневой системы.

После отмирания корней в почве сохраняются их ходы, значительно увеличивая этим пористость почвы и ее водопроницаемость. Водопроницаемость почвы особенно сильно выражена под лесной растительностью. Под действием корней почва обогащается органическим веществом и становится более структурной, водопрочность почвенных агрегатов повышается.

При выпадении снега растительность способствует его задержанию и равномерному распределению по поверхности полей, а это уменьшает глубину промерзания почвы. Весной растения препятствуют интенсивному таянию снега и тем самым ослабляют эрозию. Известное значение растительность имеет и в уменьшении избыточного испарения и иссушения почвы, делая ее более устойчивой против эрозии.