Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Характеристика состояния проблемы, объекта исследования, пути и методы защиты почв от эрозии и повышения их плодородия 9
1 .1. Состояние проблемы 9
1.2. Краткая характеристика объекта и методов исследования 25
1.3. Биоэкономическая система сельскохозяйственного производства и экологические последствия в изменении плодородия почв 33
1.4. Пути и методы решения проблемы защиты почв от эрозии и повышения плодородия склоновых земель 54
Глава 2. Характеристика основных факторов эрозии и влияния их на интенсивность поверхностного смыва 70
2.1. Гидрометеорологический фактор 70
2.1.1. Характеристика атмосферных осадков и условий формирования поверхностного стока 71
2.1.2. Склоновый сток талых вод и его трансформация . 82
2.1.3. Влияние влажности пахотного слоя почв и глубины их промерзания на поверхностный сток талых вод 92
2.2. Геоморфологический фактор 104
2.2.1. Зависимость смыва почв от местного базиса эрозии . 104
2.2.2. Характер влияния крутизны и длины линии стока на смыв почвы со склонов 112
2.2.3. Элементарные формы продольных профилей склонов и интенсивность смыва почв 133
2.2.4. Оценка влияния экспозиции склона на сток талых вод и смыв почвы 146
2.3. Почвенно-растителышй фактор 153
2.3.1. Природа устойчивости почв к водной эрозии 154
2.3.2. Оценка противоэрозионной стойкости почв на основе их физических и химических свойств в стандартных условиях 158
2.3.3. Характеристика эродируемости почв в реальной гидрометеорологической обстановке 164
2.3.4. О широтном /зональном/ изменении показателей про-тивоэрозионной стойкости и эродируемости почв 172
2.3.5. Влияние степени смытости почв на интенсивность поверхностного смыва 178
2.3.6. Почвозащитная функция растительности 182
2.4. Антропогенный фактор 188
Глава 3. Метод расчета поверхностного смыва почв и его оценка 191
3.1. Характер совокупного влияния природных и антропогенных факторов эрозии на величину смыва почв со склонов 192
3.2. Сопоставление экспериментальных и расчетных показателей смыва почв по стоковым площадкам 201
3.3. Расчетные и инструментально измеренные показатели смыва почв на пахотных склонах по изменению мощности гумусового горизонта 206
3.4. Отличительные особенности и преимущества расчетного метода по отношению к существующим 210
Глава 4. Область применения и условия использования расчетного метода в решении практических задач 217
4.1. Районирование территории ЦЧО по степени подверженности пахотных земель процессам эрозии 217
4.2. Почвенно-эрозионная характеристика ложбин на пахотных склонах 227
4.3. Обоснование границы динамического равновесия между эрозией и скоростью почвообразования 241
4.4. Методика установления категорий пахотных земель по интенсивности смыва почв 252
У'4.5. Использование расчетного метода в обосновании противоэрозионных мероприятий 256
Глава 5. Эффективность почвозащитных приемов и удобрений, принципы и схемы построения оптимальных противоэрозионных комплексов 257
5.1. Эффективность основных агротехнических противоэрозионных приемов на черноземных и серых лесных почвах 258
5.2. Принципы и схемы построения оптимальных агрокомп-лексов 264
5.3. Выделение полевых и почвозащитных севооборотов 271
5.4. Размещение водорегулирующих лесных полос, усиленных валами-канавами в местах концентрации стока 273
5.5. Контурно-мелиоративная организация территории как основа почвозащитного земледелия 279
5.6. Эффективность минеральных и органических удобрений при коренном и поверхностном улучшении естественных пастбищ 281
5.7. Оценка использования пашни на основе режимов питания растений и баланса гумуса 286
Заключение 300
Литература 313
Приложения 314
- Биоэкономическая система сельскохозяйственного производства и экологические последствия в изменении плодородия почв
- Влияние влажности пахотного слоя почв и глубины их промерзания на поверхностный сток талых вод
- Сопоставление экспериментальных и расчетных показателей смыва почв по стоковым площадкам
- Обоснование границы динамического равновесия между эрозией и скоростью почвообразования
Введение к работе
Решения ШТ съезда КПСС и Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период ДОІ990 года предусматривают наряду с высокими темпами развития промышленности и сельского хозяйства обеспечить неуклонный подъем материального и культурного уровня жизни народа. Главная задача одиннадцатой пятилетки состоит в обеспечении дальнейшего роста благосостояния советских лвдей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, укрепления научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работы.
В области сельского хозяйства взят курс на всемерную интенсификацию производства на базе пропорционального и сбалансированного развития отраслей агропромышленного комплекса. В предстоящем пятилетии предполагается увеличить среднегодовое производство сельско-хозяйственной продукции на 12-14 и производительность в общественном хозяйстве на 22-24%.
В земледелии важнейшей задачей является всемерное повышение плодородия почв и урожайности, дальнейший рост производства зерна, кормов и другой продукции на основе применения зональных научно-обоснованных систем ведения хозяйства. Предусматривается среднегодовое производство зерна довести до 238-243 млн. тонн, в том числе зернобобовых культур до 14-15 млн. тонн.
Возрастающие темпы производства растениеводческой продукции, исходя из ограниченных возможностей расширения посевных площадей за счет освоения новых и мелиорируемых земель, предопределяет резкое повышение плодородия почв и максимальное использование имеющихся резервов на существующих пахотных землях. Задача всемерного новы -6 шения плодородия почв определена также с учетом роста населения и сокращением количества пашни, приходящейся на душу населения. Если, например, в 1939 году на одного жителя нашей страны приходилось 1,34 га пашни, то в 19ТВ году - 0,87 га /Шатилов, 1980/. Поэтому в сельском хозяйстве всемерное повышение плодородия почв и увеличение производства растениеводческой продукции по-прежнему остается глаБным направлением, основой развития сбалансированного агропромышленного комплекса.
В этой отношении крупным и в значительной мере неиспользованным резервом является повышение плодородия эродированных склоновых земель, на долю которых в ЦЧО приходится более "Ю пашни. Не случайно поэтому Основными направлениями в развитии страны на II пятилетку предусмотрено усилить охрану природы и в первую очередь сельскохозяйственных угодий от их эрозии. Для этих целей намечено увеличить производство противоэрозионной техники. Рекомендовано развивать работы по созданию и совершенствованию системы рационального природопользования.
В соответствии с решениями ХШ съезда КПСС и в целях более эффективного использования благоприятных природных и экономических условий Центрально-Черноземного района РСФСР для дальнейшего увеличения производства зерна, сахарной свеклы, подсолнечника, мяса, молока и других продуктов сельского хозяйства Центральный комитет КПСС и Совеа/ Министров СССР приняли постановление "О дальнейшем развитии сельского хозяйства Центрально-Черноземного района РСФСР". В нем определены конкретные мероприятия по разработке и внедрению комплексной программы повышения плодородия земяи на основе научно-обоснованной системы земледелия, улучшения использования органических и минеральных удобрений, внедрению системы мер по защите почв Оно обязывает всех тружеников сельского хозяйства и в первую очередь ученых и специалистов Центрального Черноземья еще и еще раз тщательно проанализировать состояние дел и наметить реальные .пути его претворения в жизнь в рамках определенной системы мероприятий и конкретных практических действий.
Крупнейшим историческим событием в жизни нашей страны является принятая, майским Шленумом ЦК КПСС 1982 года Продовольственная программа СССР на период до 1990 года и меры по ее реализации. Наряду с комплексом мер по социальному преобразованию села в ней со всей определенностью подчеркнута необходимость более эффективного использования главного природного богатства - земли.
Отличительная особенность рекомендуемых противоэрозионных аг-рокомплексов состоит в том, что для каядой категории эрозионноопас-ных земель разработан не один агрокомплекс, как это было ранее, а несколько их вариантов. Это позволяет в зависимости от местных и погодных условий маневрировать в конкретном хозяйстве имеющимися возможностями. Указанные положения и являются предметом защиты диссертационных исследований.
Теоретические и практические рекомендации, полученные на основе выполненных исследований, можно охарактеризовать как новое научное направление в методах организации противоэрозионной мелиорации земель в колхозах и совхозах с развитой эрозией почв на основе интенсивности ее проявления, отличающегося принципиально новой методологией учета совокупности природных и антропогенных факторов в разработке проектов внутрихозяйственного землеустройства, обеспечивающих защиту почв от эрозии и повышение их плодородия комплексом запроектированных и осуществленных в натуре мероприятий. Решение этой крупной народнохозяйственной проблемы является непременным условием успешного претворения в жизнь грандиозных предначертаний Партии и Правительства на пути дальнейшего развития производительных сил страны и удовлетворения возрастающих потребностей советского человека.
Работа выполнена в Проблемной гидромелиоративной научно-исследовательской лаборатории им. А.А. Лубянского Воронежского сельско-хозяйственного института им. К.Д. Глинки в соответствии с планом научно-исследовательских работ /регистрационный номер 81078673, шифр б/.
Биоэкономическая система сельскохозяйственного производства и экологические последствия в изменении плодородия почв
Современное состояние природных ресурсов в сельскохозяйственном производстве характеризуется значительными количественными и качественными изменениями. Уменьшается площадь ценных сельскохозяйственных угодий, снижается их плодородие, увеличивается опасность загрязнения вредными веществами, ухудшается состояние водных источников, растительного и животного мира, среды обитания человека. Возрастающее влияние хозяйственной деятельности человека на природные ресурсы обязывает рассматривать сельскохозяйственное производство как отрасль природопользования с целью наиболее полного учета экологических особенностей. Высокие темпы технического прогресса, концентрация и специализация производства, способствуют увеличению масштабов сельскохозяйственного производства и его интенсификации. Оказывая огромное положительное влияние на развитие производства, они, вместе с тем, могут отрицательно влиять на состояние природных ресурсов и на основу сельскохозяйственного производства - землю.
Если 10-15 лет назад при планировании мероприятий, направленных на повышение уровня эффективности сельскохозяйственного производства, на вопросах экологии природных ресурсов не заострялось особого .внимания, то сейчас они поставлены на уровень государственных задач. Перед каждым сельскохозяйственным предприятием стоит задача не только производства продукции, но и воспроизводства природных ресурсов, их охраны в процессе производства. Характерно в связи с этим известное высказывание К. Маркса /I96I/: "Экономический процесс воспроизводства, каков бы ни был его специфически общественный характер, всегда переплетается в этой области /в земледелии/ с естественным процессом воспроизводства".
Все без исключения компоненты природной среды /почва, вода, воздух, растительный и животный мир/ прямо или косвенно участвуют в процессе сельскохозяйственного производства. Следовательно, сель скохозяйственное производство можно представить как сложную биоэкономическую систему /Гофман и др., 1975, Ушаков, 1979/. Ее ос-новішми:составляюйдами элементами являются природные ресурсы и человек, связанные посредством производства /рис. I.3.I/. Все эти элементы находятся в противоречивом диалектическом единстве, что в конечном итоге определяет экологическое и экономичеЬкое состояние системы.
Совокупность земельных угодий, являющаяся основой ведения сельского хозяйства и представленная сельскохозяйственным ландшафтом, подвергается определенному воздействию со стороны человека в процессе хозяйственной деятельности. Кроме того, организация и ведение сельскохозяйственного произвЬдства связаны с организацией и устройством сельскохозяйственного ландшафта, а это, в свою очередь, ведет к изменению экологических и экономических взаимосвязей между элементами биоэкономической системы, что и определяет ее состояние. Каждому экономическому состоянию производства соответствует определенное экологическое состояние сельдкбхозяйственного ландшафта. В сельскохозяйственном производстве, как и в любой отрасли природопользования, каждое экономическое начинание должно рассматриваться с учетом того, что ущерб природе откликнется потерями в экономике и ухудшением условий жизнедеятельности человека.
Сельскохозяйственнбе производство в нашей стране носит плановый характер, развивается в соответствииЧ направлениями экономического и социального развития, а также долгосрочных целевых Программ, и претворяется в жизнь посредством системы мероприятий и прежде всего землеустроительных . Являясь организующим началом, землеустройство определяет характер и интенсивность ведения сельскохозяйственного производства, организует и устраивает территорю агроландшафта. В процессе землеустройства устанавливается определенный порядок на земле соотношение элементов агроландшафта и их взаимозависимость.
Влияние влажности пахотного слоя почв и глубины их промерзания на поверхностный сток талых вод
О влиянии глубины промерзания почв на сток талых вод можно судить по данным НИИ сельского хозяйства ЦЧП им. В.В. Докучаева. Результаты исследований о влиянии кулис из стеблей подсолнечника на снегонакопление, глубину промерзания и сток талых вод приведены в табл. 2.1.3.26 /Яровенко и др.,1962/. Они свидетельствуют о том, что с возрастанием глубины промерзания почв одновременно возрастает и коэффициент стока. механизм действия увлажнения и промерзания почв на величину поверхностного стока талых вод. В одной из первых работ /Шалабанов,1903/, посвященной изучению этого вопроса, указывается, что мерзлая почва при определенных условиях способна пропускать через себя воду. Показано также /Чириков, Малюгин,1926/, что в процессе замерзания почвы имеет место передвижение воды из нижних ее слоев в верхние в виде паров. О характере передвижения влаги из нижних слоев почвы в верхние в естественных условиях можно судить на основании исследований, вы-П.И. Аксеновым /1969/ по табл. 2.1.3.27.
Исходя из этих данных видно, что в период с поздней осени до начала стока происходит дополнительное увлажнение верхнего слоя почв. При этом в процессе промерзания почвы влажность, пахотного слоя /0-20 см/ почв значительно превышает предельную полевую и полную влагоемкость почвы. Режимные наблюдения за температурой и влажностью черноземных почв в Стрелецкой степи и на Курской сельскохозяйственной опытной станции, проведенные автором в I968-I970 гг. /Иванов,I97I, Михайлова, Иванов,1977/, также свидетельствуют о миграции вода из нижних слоев почвы в верхние при ее промерзании и накоплении большого количества воды в самых верхних слоях почвы.
Это дает основание полагать, что в определении объема стока талых вод решающее значение приобретает влажность пахотного слоя мерзлых почв. Изложенное также свидетельствует о неразрывности единого процесса обмена между массой вещества и энергией.
Замерзшая переувлажненная почва весной до ее оттаивания является абсолютным водоупором, в то время как структурная почва, замерзшая при средних степенях увлажнения, обладает заметной водопроницаемостью. Весной 1972 года в колхозе им. Дзержинского Курского района Курской области мы определяли водопроницаемость именно такой мерзлой почвы /рис. 2.1.3.9/. В наших опытах она колебалась в пределах 0,02-0,04 мм/мин /Иванов, Аристов,1973/. Вспомним, что скорость фильтрации черноземных почв колебалась в пределах 1-0,33 мм/мин /см. раздел 2.IЛ/. Следовательно, установившаяся скорость фильтрации незамерзших почв более чем в 10 раз выше по отношению к мерзлым почвам.
Водопронщаемость мерзлых почв при повышении степени их увлажнения резко снижается, а при определенных значениях влажности и температуры почвы равна нулю. При замерзании влажной почвы вода под действием капиллярных сил подтягивается к замерзающему слою и скапливается в верхнем горизонте мощность до 20-4D см. При этом кристаллы льда заполняют почвенные поры, почва становится частично или полностью сцементированной, теряет способность впитывать воду /Сурмач,1959/. На рис. 2.1.3.9 запечатлен момент, когда в условиях отсутствия снежного покрова имел место поверхностный сток воды за счет избыточно насыщенных водой мерзлых почв при их оттаивании.
Интересны эксперименты, показывающие, что при плотности почвы 0,92 г/см и влажности, соответствующей ВЗ и ВРК, водопроницаемость мерзлого чернозема в среднем за 3 часа снизилась по сравнению с талыми в 3-3,5 раза, а при наименьшей влагоемкости в 17раз /Юшкевич, 1978/. При плотности 1,10 г/см водопроницаемость мерзлой почвы по сравнению с талой снизилась при ВЗ в 1,3, при ВРК - в 7 раз, при НВ фильтрация /0,03 мм/мин/ наблюдалась только в 1-й час опыта. Основными параметрами водопроницаемости мерзлых почв являются пористость и температура последних /Цыкин,195б/.
Таким образом можно совершенно определенно отметить, что водопроницаемость почвы и потери талых вод со склонов, при прочих равных условиях, определяются содержанием влаги в верхнем слое почвы перед началом снеготаяния, степенью их промерзания и плотностью верхнего слоя почвы. Так как плотность верхнего слоя почвы, находящейся в мерзлом состоянии, изменяется в зависимости от степени ее промерзания и увлажнения, то эти два фактора являются определяющими в формировании весеннего стока. Несомненно, что на величину поверхностного склонового стока оказывают влияние и другие факторы - снегонакопление и снегораспределение, формирование ледяной корки, продолжительность снеготаяния, ушюн, форма склона, экспозиция, ха -97-рактер подстилающей породы, состояния поверхности почвы и т.д. Каждый из них носит самостоятельный характер и заслуживает специального рассмотрения.
По материалам наблюдений стоковых станций на малых распахиваемых водосборах степной и лесостепной зоны УССР И.С. Шпаком /1969/ установлена графическая зависимость коэффициента стока талых вод от влажности верхнего 10-сантиметрового слоя различных почв, .глубины их промерзания и степени распространения ледяной корки на водосборе. Степень увлажнения почвы выражалась относительным дефицитом, представляющим собой отношение разности между величиной полной влагоемкости и фактической влажностью к разности между значениями полной влагоемкости и влажности завядания.
Сопоставление экспериментальных и расчетных показателей смыва почв по стоковым площадкам
Первый способ заключался в выборе типичных профилей склона, на которых закладывалось необходимое количество разрезов. По изменению мощности гумусового горизонта определяли слой смытой почвы за период распашки склоновых земель. Этот способ основан на предположении о том, что до начала освоения /распашки/ склоновых земель скорость естественной эрозии компенсировалась скоростью процесса почвообразования. Существенный.недостаток его - отсутствие точной информации о характере и времени освоения конкретного склона.
Второй способ заключался в приближенном расчете интенсивности современной эрозии за время весеннего паводка и применим к районам с доминирующим стоком талых вод. Он стал возможным в результате накопления достаточного количества экспериментальных данных по учету жидкого и твердого стока на стоковых площадках и отражает обобщенные исследования автора.
По данным 62 почвенных разрезов, заложенных на водоразделе и склонах соответствующих экспозиций /раздел 2.2.4/ установлено, что при среднем расстоянии от водораздела до места заложения разрезов, равного 388 м, и среднем уклоне 0,03 мощность гумусового горизонта черноземных почв за время их интенсивного использования уменьшилась в среднем на 139 мм. Если принять, что средняя продолжительность распашки почв на склонах в ЦЧО составляет 183 года /ІРожков, 1977/ , то интенсивность эрозии составит 139 : 183 = 0,76. мм/год.
Так как в условиях ЦЧО основная доля поверхностного стока приходится на талые воды /Сухарев,1967/, то смыв почвы со склонов может быть вычислен по формуле при следующих значениях ее параметров: Q = 0,87 г/Дж, ГП = 320000 кг/га, L = 388 м, Un b = 0,03, Кс = I Кзс = » эп = 0.91. \с = I, Кск = Г, К к = K3ir L Подставляя в формулу 3.1.33 значения соответствующих параметров и учитывая, что 55 м длины линии стока приходится на зону отсутствия эрозии /водораздельное плато/ находим величину смыва почв со склонов, равной 8,68 т/га в год. При объемной массе пахотного слоя почв 1,06 г/см слой смытой почвы будет равен\2 мм/год. ТТак как слой смытой почвы по первому способу определен с учетом скорости почвообразования /см. раздел 4.3/, а по второму способу без нее, то после соответствующей корректировки получим, что фактический смыв почвы по изменению мощности гумусового горизонта за время их распашки составит 1,11 мм/год, а по расчетному методу -0,82 мм/год. Увеличение на 2Ь% смыва почв по первому способу мы относим преимущественно на долю ливневой эрозии, которая по второму способу не могла быть учтена. Сюда же вхотит и часть почвы, смещенной вниз по склону в процессе ее многократной механической обработ-. ки почвообрабатывающими орудиями.
Рассмотрим изменение мощности гумусового горизонта типичного чернозема на характерном прямом склоне /прилож. 2.2.1.7/. Слой смытой почвы в точке, удаленной от верхней части склона на расстоянии 333 м, равен 190 мм. Интенсивность смыва почв за год с учетом скорости почвообразования составила 1,39 мм/год. Расчетная величина смыва при Q = 0,86. пь = 250000, L = 333 , UnJL = 0,06, К = I, Кзс = 1,05, Кш - 1,12, К = 0,78, Кск = I, К = 0,71, Ksn = 0,95 равна 13,0 т/га, или 1,23 мм/год. На долю ливневой эрозии и механического перемещения почвы вниз по склону в процессе ее обработки приходится 12$.
Определим интенсивность эрозии на выпуклом склоне в точке, удаленной от верхней его части на расстоянии 260 м. Мощность гумусового горизонта Б этой точке уменьшилась на 270 мм /прилож. 2.2,3.9/. Интенсивность смыва почв с учетом скорости почвообразования составила 1,83 мм/год. Расчетная величина смыва при Q = 1,03, т = 250000, Ь = 260, &LfiL = 0,052, Кф = 1,35, Кэс = 0,92, Кт = 1,13, На долю ливневой эрозии и механического перемещения почв в процессе ее обработки приходится 14%,
Приведем еще один, по нашему мнению, уникальный пример. В колхозе им. Мичурина Курчатовского района Курской области вблизи деревни Жмакино ш обнаружили свежий спил дуба-останца в возрасте 75 лет. По разности отметок между прилегающей территорией и корневой шейкой дуба, соответствующей первоначальному /исходному/ уровню поверхности почвы, была определена средняя интенсивность смыва почв со всего склона, равная 15 т/га. Средняя величина интенсивности смыва почв со всего склона, определенная по изменению мощности гумусового горизонта почв за 140 лет их использования /склон был под лесом/, составила 14,1 т/га. Рассчитанная интенсивность смыва легкосуглинистой серой лесной почвы по формуле при стоке 50 мм талых вод, длине 176,5 м и уклоне 0,038 равна 11,8 т/га. По разности между интенсивностью смыва почв, полученными этими двумя методами, и соотношению к суммарной величине смыва определена доля ливневой эрозии и смещения почв в процессе ее многократных обработок, соответственно равная 21 и 1&%.
Обоснование границы динамического равновесия между эрозией и скоростью почвообразования
В период господства естественной растительности эрозия почв практически отсутствовала как на равнине, так, по-существу, и на склонах. Б этом случае естественная мощность сформировавшегося гумусового горизонта почв / Не / на равнине может быть выражена функцией от времени и скорости естественного почвообразования /ПХеп/ где ie - соответствующее число лет.
С учетом незначительной /минимальной/ скорости естественной эрозии на склонах /№э / мощность сформировавшегося гумусового горизонта почв на склоне определится выражением
Развитие земледелия характеризует качественно новый этап почвообразования. Его отличительная особенность заключается в резком изменении гидротермического режима, физико-химических и биохимических процессов, количественном и качественном изменении живой фазы почв, что в конечном итоге приводит к возрастанию скорости культурного почвообразовательного процесса /Vkn/. С учетом времени культурного почвообразования / ±к /, современная мощность гумусового горизонта почв / \ / в плакорных /равнинных/ условиях равна
Современная мощность гумусового горизонта почв на пахотных склонах с учетом ускоренной эрозии почв / Х/.э / определится ви— ражением
Из уравнения 4.3.37 следует, что с уменьшением скорости почвообразования и возраста почв естественная мощность гуцусового горизонта будет уменьшаться. При постоянном значении одного из двух факторов более медленные изменения естественной мощности гумусового горизонта будут пропорциональны изменениям скорости естественного почвообразования /±е. = сом# или же возраста почв M co/Ut/.
Аналогичные изменения естественной мощности гумусового горизонта почв будут иметь место при наличии сплошного растительного покрова и на склонах. Однако, как следует из уравнения 4.3.38,они будут подвергнуты соответствующим изменениям под влиянием скорости естественной эрозии почв. При этом в условиях сплошного растительного покрова, повышенной влагоемкости и водопроницаемости почв, наличия плотной дернины и растительной подстилки условия плоскостного смыва почв на склонах практически отсутствовали. Имел место преимущественно линейный смыв и размыв почв в нижней части склона в местах концентрации стока /макро- и микроложбины/ и нарушения растительного покрова дикими животными и человеком, что могло приводить к образованию промоин и оврагов по совершенно иным /русловым/ процессам, подчиняющихся другим законам гидравлики и гидродинамики. Можно утверждать, что на склонах сплошь покрытых естественной тэастительностью плоскостной смыв почвы практически отсутствовал а скотюсть естественной эрозии почв равна ну». Это утверждение тем более справедливо если иметь в виду самую верхнюю приво-дотзаздельную часть склона о которой речь пойдет ниже.
С начала освоения склоновых земель, как это видно из уравнения 4.3.39, естественное почвообразование сменяется культурным, точнее, на естественную скорость почвообразования накладнвается культурный почвообразовательный процесс, характеризующийся другой скоростью почвообразования.
Принимая Vicn Ven, из уравнения 4.3.39 следует, что с увеличением времени сельскохозяйственного использования мощность гумусового горизонта почв в равнинных условиях будет больше по отношению к аналогичным целинным почвам. Последнее имеет важное научное и практическое значение. Зная изменение мощности гумусового горизонта почв /А Н / между целинными и используемыми почвами за известный интервал времени / LK/ МОЖНО определить скорость культурного почвообразования
Скорость естественного почвообразования может быть определена отношением мощности гумусового горизонта целинных почв / Не / к абсолютному возрасту / te/
Рассмотрим более внимательно уравнение 4.3.40, характеризующим изменения современной мощности гумусового горизонта почв на пахотных склонах, которое одновременно является и теоретическим обоснованием границы динамического равновесия между эрозией почв и скоростью культурного почвообразования в самой верхней приврдораздель-ной части склона. Ранее мы уже отмечали, что скорость естественной эрозии на склонах при наличии сплошного растительного покрова стремится к О, а в самой верхней его части 1)Ъ = О . Поэтому применительно к верхней части склона уравнение 4.3.40 можно записать как
Если левое слагаемое представляет естественную /первозданную/ мощность гумусового горизонта почв на склонах до начала их интенсивного освоения, то второе /правое/ слагаемое представляет разк ность между скоростью культурного почвообразования, которая для данной почвы и соответствующих одинаковых условий является величиной повтоянной, и интенсивностью ускоренной эрозии почв, которая является переменной величиной. При этом интенсивность эрозии будет возрастать пропорционально энергии стекающей массы воды от нуля до какой-то определенной величины. Фактически же дело обстоит несколько сложнее.
Начальный процесс формирования поверхностного стока талых вод и смыва почв со склонов можно представить в виде нескольких стадий, если исходить из положения о том, что на выровненных пахотных землях с очень небольшими блюдцеобразными микропонижениями /водораздельное плато/ сток талых вод и смыв почвы практически отсутствуют. Но так как процесс эрозии развивается постепенно и последовательно в пространстве и во времени, то каждая из этих стадий характеризуется территориальной зоной, внутри которой будут происходить соответствующие изменения.
Первая, начальная, стадия процесса эрозии почв характеризуется началом формирования поверхностного стока талых вод и устойчивого минимального смыва. Началом формирования поверхностного стока является наличие даже незначительного одностороннего уклона в сторону основного падения склона. Конечной фазой процесса является состояние, когда энергия движущейся воды по склону достигнет критических значений, превышающих способность почвы противостоять разрушающему действию стекающей воды /потока/. Для первой стадии характерно отсутствие или же наличие минимального смнва почв. Ее можно характеризовать также зоной отсутствия эрозии. Если для условий ливневой эрозии выделение такой зоны, исходя из практических соображений, нецелесообразно Д1вебс,1981/, то для условий стока талых вод при наличии снежного покрова, выполняющего определенную почвозащитную функцию, выделение такой зоны необходимо. Нижнюю границу зоны отсутствия эрозии можно определить по критическим скоростям потоков в микроручейковой сети или же по мутности стекающей воды, что и определяет устойчивость данной почвн к водной эрозии. Можно также сказать, что нижняя граница зоны отсутствия эрозии определяется противоэрозионной стойкостью почв, а в реальной гидрометеорологической обстановке минимальными значениями эродируемости почв, о чем подробно изложено в разделах 2.3.1, 2.3.2 и 2.3.3.
Вторая стадия процесса эрозии характеризуется ее компенсацией скоростью культурного почвообразования. Ее можно охарактеризовать зоной компенсируемой эрозии. Нижняя граница ее может быть определена по изменению мощности гумусового горизонта почв на склонах, по интенсивности смыва почв или же по длине линии стока при соответствующих значениях крутизны и превышения в верхней приводораз-дельной части склона. При этом следует иметь в виду, что в среднем для ксшенсируемой зоны скорость почвообразования в 2 раза выше скорости эрозии почв; последняя равна 2 т/га в год.
Третья стадия процесса эрозии характеризуется некомпенсируемы-ми потерями почв, представляющая собой зону некомпенсируемой эрозии почв. Ее нижними границами являются гидрографическая сеть и различного рода искусственные или естественные преграды. Ее целесообразно классифицировать более подробно в соответствии со шкалой категорий земель по интенсивности смыва почв /см. раздел 4.4/.
Мы подробно рассмотрели 3 стадии процесса эрозии не только для углубления сущности самого процесса, но и для получения более отчетливого представления о зоне компенсируемой /возобновляемой/ эрозии. Из уравнения 4.3.43 следует, что современная мощность гумусового горизонта почв на пахотных склонах внутри самой зоны будет
