Проблема дефляції ґрунтів в Африці, Європі, Азії, Америці дуже актуальна. Це одна з ключових проблем, пов’язаних з екологічним станом ґрунтів нашої планети. Екологи, геологи закликають звернути на неї особливу увагу, стверджуючи, що недооцінка цієї біди може закінчитися глобальною кризою. Дійсно, дефляція являє собою серйозну загрозу майбутньому земної кулі. Що це таке і в чому виражається?
Загальна інформація
Проблема водної і вітрової ерозії ґрунтів виключно актуальна, оскільки щороку від таких явищ страждають значні за площею зони. Під дефляцією прийнято розуміти грунтову руйнування через повітряних потоків рухаються, а також знесення верхнього шару грунту вітром. Дефляція спостерігається, якщо вітрова швидкість перевищує граничне значення, якому грунт може чинити опір. Руйнівна сила природного явища стає настільки великою, що жодна ґрунтова стійкість не може врятувати землю.
Грунтові частинки починають рухатися з-за сили вітру за рахунок взаємного впливу статики, динаміки. Такі сили з’являються, коли потік повітря обтікає частку, розташовану на грунтовій поверхні. Коли повітряний потік рухається, він діє на кулястий елемент на грунтовій поверхні. Оскільки частка розташована вільно, вона піддається комплексному впливу сили тяжіння, лобового натиску повітря, тиску атмосфери. Грають роль сили підйому і зчеплення.
Сили і вплив
Ерозія ґрунтів, земель з-за впливу вітру, що вивчається геологами та екологами, дозволила зрозуміти особливості співвідношення впливу сил на окремі частки. Якщо комбінація сили тяжкості, тиску атмосфери, сили зчеплення практично відповідає силі лобового натиску повітря, елемент грунту приходить в рух, волочась по поверхні. Якщо сила тяжіння, тиск повітря, зчеплення сумарно виявляються слабкіше сили підйому, елемент ґрунту виявляється в підвішеному рухомому стані.
Причина появи підйомної сили – відмінність вітрових швидкостей на різних висотах, доступних ґрунтовому елементу. Певний потік надходить під кулястий грудочку. Ґрунтовий верх трохи шорсткий, тому швидкість такого потоку порівняно мала. Свою роль відіграє щільність грунту. Над часткою формується зона, в якій рівень тиску нижче, ніж в навколишньому просторі, а під нею відбувається протилежне, тобто з’являється ділянка, якому притаманне порівняно високий тиск. Це призводить до появи впливає на ґрунтовий елемент підйомної сили.
Комплексне явище
Розвиток ерозії грунту являє собою сукупність процесів, пов’язаних між собою. Вони включають не лише відрив частинок грунту, але і їх переміщення з наступним відкладенням. У деяких випадках вітер впливає на підстилкові різновиди, зачіпає ґрунтоутворюючі сорту. Дефляція спостерігається, якщо є вітер, чия швидкість досить велика, тому він забезпечує переміщення частинок. Дефляція поділяється на повсякденне (або місцеву) та пилові бурі. Для поділу аналізується відбувається: інтенсивність, тривалість за часом, величина збитку. Повсякденна інфляція спостерігається при порівняно невеликих швидкостях переміщення повітряних мас. Вони можуть зовсім трохи перевищувати критичні для грунту показники. Повсякденне явище за масштабністю сильно обмежена, охоплює поле або декілька розташованих поблизу. Всі етапи процесу спостерігаються в межах цієї ділянки – видувається ґрунт, наноси відкладаються. Деякою мірою такому явищу схильний будь орний ділянку.
Якщо причиною дефляції грунту стає дуже сильний вітер, спостерігається пилова буря. Таким словом позначають явище, що ініціюється вітром, істотно більш сильним, ніж критичний переносимий грунтом. Вплив повітряних мас приводить до переміщення великих пилових обсягів. Одночасно падає видимість. При бурі спостерігається велика висота підйому елементів грунту в атмосферу – вона обчислюється сотнями метрів. Велика дальність переміщення – вона оцінюється сотнями, тисячами кілометрів.
Інтенсивність
Щоб оцінити процес ерозії ґрунту під впливом вітру, потрібно охарактеризувати інтенсивність явища. Оцінка цього фактора дає дані про кількісну осторонь того, що відбувається. Враховують, наскільки інтенсивно здувається грунт. Результат вимірюють в т/га протягом року. Ще один варіант оцінки – аналіз того, наскільки потужний грунтовий шар був загублений за певний часовий проміжок (місяць, рік).
Щоб проаналізувати, наскільки високі ризики дефляції, потрібно співвіднести відому інтенсивність і швидкість процесу появи нової грунту. Середній показник цього параметра оцінюють в міліметрах на рік. Щоб визначити значення, співвідносять потужність рівня гумусу і тривалість його формування.
Дефляція: фактори
Всі фактори дефляції ґрунтів прийнято ділити на обумовлені кліматом, топографією, діяльністю людини, грунтом. Вивчаючи клімат, враховують швидкість, напрямок вітру, рівень прогріву середовища у різні часи року, обсяг опадів, властивий місцевості. Грунтова дефляція частіше зустрічається там, де рівень зволоженості ґрунту малий, волога випаровується активніше, ніж випадають опади. Більше ризик дефляції, якщо в теплу пору року температура прогріву середовища дуже висока, а відносний рівень зволоження атмосферних мас нижче норми. Дефляція особливо яскраво виражена в середньоазіатських землях, властива західним сибірських регіонах і казахстанським територій. Якщо оцінити стан грунту на Алтаї, можна помітити, що більше 75% західної місцевості схильне цьому руйнівному процесу. Приблизно 64,1% всіх орних земель – ділянки, для яких небезпечний даний процес. Близько 45% вже стали його жертвами.
Сила ерозії, дефляції грунту визначається інтенсивністю руху повітряних мас. Стандартно вітрова швидкість стає більше за день, максимальна до полудня, стихає у вечірній час. Чим довше спостерігається вітер, тим втрати більше, якщо швидкість переміщення мас повітря перевищує критичну для ґрунту. Щоб оцінити критичну, потрібно визначити швидкість руху повітря на висоті не більше 10 см від ґрунтової поверхні. Критичним буде вітер, при якому піщинки очевидно рухаються. Для оцінки швидкості руху повітря на висоті 10-15 метрів над рівнем поверхні використовують спеціальні прилади – ними розташовують метеостанції. Є самописці, призначені для вимірювання швидкості, напрямку руху повітря. Користуються чашечными анемометрами.
Про швидкості детальніше
З метою дослідження дефляції грунту необхідно позначати особливості вітрів, властивих регіону. Вимірювання швидкості, спрямованості рекомендовано робити з трехчасовыми паузами. Враховують, що від сезону до сезону швидкість змінюється, причому всі зміни закономірні. Найсильніший вітер спостерігається в кінці зими-початку весни. Нерідко цей етап фіксується в той час, коли рослинності ще немає, тому негативні процеси швидко поширюються на великі грунтові території.
Одна з основних характеристик режиму вітру – напрямок повітряних мас, що представляють собою небезпеку для місцевості. Для його визначення користуються розою вітрів, тобто діаграмою по румбам. Роза вітрів дає уявлення про те, які напрямки переважають, і дозволяє оцінити, які ґрунти піддаються особливому ризику.
Опади і прогрів
Як можна дізнатися із спеціальних довідників, в деякій мірі захист ґрунтів від ерозії і дефляції забезпечують опади, якщо вони помірні. Вони зволожують грунт, підсилюють зчеплення між середовищами в різному агрегатному стані, підвищують здатність грунту протистояти дефляції, а також механічно впливають на ґрунтові структури. Якщо вітер сухий, сильний – грунт иссыхает, тому стійкість до дефляції падає. Механічне вплив опадів визначається габаритами крапель, тривалістю випадання дощу і його силою, властивостями ґрунту і кількістю циклів осушення та наповнення вологою, відтавання і подальшого замерзання.
Температура дуже сильно впливає на якість ґрунту. Чергування плюсових температур і морозу, спостерігається протягом дня, призводить до постійного промерзання з наступним прогріванням грунту. Якщо таке спостерігається дуже часто, ґрунт зволожений, знижується рівень її стійкості до руйнування.
Топографія
У чому дефляція грунту залежить від топографії місцевості. Вона впливає на те, як метеорологічні особливості будуть впливати на грунт, а отже, визначає силу дефляції. Вітер – це один з сильних, значущих чинників, що формують рельєф місцевості. Якщо мова йде про використовуваних у сільському господарстві зонах, то вітер тут – інструмент формування рельєфу на рівні нано-, мікрочасток. За його рахунок з’являються наноси (горби, коси) за невеликими перешкодами. Такими виступають, наприклад, стебла рослин і деревні стовбури. Під впливом вітру з’являються вали на місці лісових смуг, призначених для захисту полів. Елементи рельєфу відрізняються один від одного. Якщо аналізувати рівнину з пересіченими ділянками, можна при рівних параметрах вітру бачити збільшення швидкості вітру при русі повітряних мас по схилу вгору, і зворотне явище на узвозі. Зміна швидкості повітряних мас, що залежить від рельєфу, в чому контролює дефляцію, визначає закономірності розвитку ґрунту в регіоні.
В умовах рівнинного пересіченого рельєфу при одному і тому ж вітру в вільній атмосфері його швидкість на рівні ґрунтової поверхні збільшується при русі вгору по схилу і зменшується при русі вниз по схилу. Відповідно, виступаючі ділянки більш схильні до агресії, ніж підвітряні. Рівень дефлированности стає істотнішою при просуванні вгору. Крутизна, геометричні особливості схилу багато в чому визначають силу впливу вітру на нюанси рельєфу. Найбільш виражений вплив дефляції, якщо схил опуклий. Якщо він має увігнуту форму, агресивний фактор впливає найменшою можливою мірою.
Вплив людини
В даний час люди замислюються про те, що робити, аби запобігання ерозії ґрунту було більш ефективним. У чому актуальність цього зумовлена тим фактором, що дефляція часто починається саме із-за людської активності, організації промисловості, ведення господарювання на деяких землях. Найбільше піддані процесам серозем, світлий каштановий ґрунт, бурий. У першу чергу страждають напівпустельні, пустельні місцевості, каштанове території сухих степових регіонів, а також степовий чорнозем. Якості ґрунтів, відповідають за рівень дефляції, ділять на ті, які впливають на її стійкість, і мають опосередкований вплив. До першої категорії відносять склад, щільність зчеплення частинок. Опосередковано впливають хімічні, фізичні, комбіновані процеси, за яких змінюються кількісні параметри грунту.
Серед усіх факторів дефляції одним з найсильніших вважається антропогенний. Через нього щорічно циклічно змінюються агрегатні якості верхнього рівня, що використовується під ріллю. Людина змінює щільність шару. Нерідко результат несприятливий для природи, особливо якщо робота проводиться із залученням спеціальних машин. Людина коригує межагрегатное зчеплення.
Параметри і склад
Один з важливих параметрів ґрунту – комковатость. Він дозволяє зрозуміти, як багато в ґрунті елементів габаритами більше міліметра. Чим вище комковатость, регіон тим менше схильний до дефляції. Структурний стан багато в чому залежить від гранулометричного складу. Серед земель в степу, відкриває людиною, найризикованіші, найбільш сильно страждають від дефляції зони – ті, які за гранулометричним складом важкі або легше середнього. В першому випадку структура дуже пориста, другий варіант супроводжується нестачею зв’язуючого матеріалу, пилу, яка необхідна для появи великих, міцних елементів.
В деякій мірі можна забезпечити захист ґрунту від дефляції, якщо прийняти заходи для поліпшення її складу. Вважається, що процес менш небезпечний, якщо грунт на 27% сформований мулом. Якщо в ґрунті досить багато пилу, вона більш стійка до дефляції. При цьому сам характер руйнування багато в чому визначається гранулометричним складом. Вітер переносить елементи, одночасно руйнуючи їх, стираючи поверхню ґрунту, коли по ньому переміщуються невеликі структури. Все це призводить до збільшення об’єму дрібних елементів у грунті. Такі легко переносяться вітром.
Органіка
У чому дефляція грунту визначається наявністю органічних сполук. За їх рахунок місцевість більш родюча, але менш стійка до руйнування. При рівних процедурах обробки чорнозем, збагачений гумусом, буде мати більше дрібногабаритних включень. Така територія швидше піддається дефляції. Закладення залишків рослинності в грунт дає найгірший ефект, ніж залишення у верхньому шарі. Будучи нагорі, рослини розкладаються повільніше, довше поповнюють грунт клеять інгредієнтами, захищаючи від руйнування. Збагачені гумусом землі швидше руйнуються, так як тут повільніше з’являється поверхнева кірка. Формування такої кірки збільшує стійкість до дефляції. Інтенсивність здування стає трохи менше, обсяги втрати скорочуються.
Вода і зелень
Боротьба з ерозією ґрунтів включає відстеження насиченості ґрунту вологою. Заповнення водою створює більшу вагу. Більше стають критично небезпечні для місцевості показники швидкості переміщення повітряних потоків. Зволоження призводить до появи водної плівки. Коли частинки змикаються, з’являється зчеплення, обумовлене різними агрегатними станами речовини. Такі сили роблять грунт більш стійким до руйнування. Інтенсивність дефляції знижується.
У боротьбі з ерозією ґрунту на допомогу людині приходить рослинність. Вона визначає якості грунту, повітря, потоків у ньому. Рослини коригують дефляцію практично завжди в позитивну сторону, а також впливають на сільськогосподарську діяльність людини. Повітряний потік через рослин стає турбулентним, середня швидкість руху падає. Через рослин з’являється турбулентний слід, то є такий шар, в якому явище турбулентності особливо сильно. Такий слід через групи рослин стає своєрідним буфером, який послаблює обмін між різними повітряними шарами. Користуючись цим, можна продумати розташування рослинності на поле, щоб стримуючі дефляцію ділянки охопили всю поверхню. Тоді регіон вдасться захистити максимально ефективно. Чим вище швидкість повітря, тим менше ділянка, оберегаемый рослиною. При посиленому вітрі можливе переміщення частинок, незважаючи на захисну рослинність.
Що зробити?
Якщо уточнити у геологів, екологів, яке захід захищає грунт від дефляції, багато порадять використовувати рослинність. Передбачається комплексна робота. Поверхня територій, які потрібно вберегти від агресивного явища, мульчують. Рекомендовано висівати проміжні сорту. Посіви розташовують так, щоб смуги чергувалися. Слід створювати так звані куліси із високостеблових рослин, що захищають поля, лісові посадки. Найміцніший покрив формується сортами бобових.
Щоб зрозуміти, наскільки актуальні різні заходи, потрібно перевірити стан грунту. Всі різновиди територій поділяються на слабо-, середньо-, сильнодефлированные. Визначивши приналежність до конкретної групи, обирають заходи захисту місцевості. У будь-якому випадку заходи повинні бути комплексними. Слід скоротити швидкість вітру над ділянками, схильних до ерозії. Для цього створюють перешкоди – ветроломы. Їх роль виконують ліси, куліси із високостеблових рослин. Не менш важливо формування оберігає ґрунтового покриву. Його зона відповідальності – сприймати вітрові удари, які інакше могли б руйнувати грунт.
Багато агрономи знають, яке захід захищає грунт від дефляції – внесення хімічних продуктів, які роблять зчеплення частинок більш потужним, тим самим збільшуючи показники міцності грунту.
Комплексні заходи
Захист ґрунтів від ерозії передбачає агротехнічні роботи, організовані сільськогосподарські, лісомеліоративні. Сільськогосподарські вимагають раціонально розташовувати місця для обробітку. Вивчення якостей різних ділянок дозволяє визначити, які зони більш схильні до агресивних факторів. Такі місця засівають багаторічними рослинами, тут висаджують ліси. Необхідно використовувати технології, розроблені для захисту грунту.
На важких за ГС ґрунтах це грунтозахисна технологія обробітку зернових культур в пятипольном зернопаровом сівозміні. 20% ріллі у цьому сівозміні відводиться під пар. Обробіток ґрунту проводити тут із залишенням стерні. Пн – стерневыми сівалками.
Якщо грунт легка, сіють так, щоб культури росли смугами. Нарізаючи поля, розподіляють їх так, щоб довга сторона орієнтувалася поперек основного небезпечного повітряного потоку.
Завдання агротехнічних робіт – заповнити нестачу поживних сполук, накопичити в грунті воду. Необхідно організувати роботи, щоб орний горизонт став структурним, а швидкість руху повітря поблизу грунту минимизировалась.
Рівень захищеності ґрунту в різні сезони залежить від біологічних якостей культури, яку обробляє людина. Найвищий рівень захисту – в ділянок, відведених під багаторічні рослини. Парові поля захищені в достатній мірі. Зайняті за капусту, цибулю і подібні культури ділянки також практично не мають захисту. Біологічна маса цих рослин дуже мала, тому не вдається вберегти місцевість від видування ґрунту. До ефективним відносять кукурудзу, бавовник. На користь грунту буде висадка соняшнику.