Лик Земли. Деятельность ветра. Дефляция, ветровая эрозия. Ветер - движение воздушных масс в приземном слое с различной скоростью. Ветер, контактируя с поверхностью почвы, вызывает её разрушение и перенос образовавшегося мелкозема на разные расстояния. Процесс переноса и аккумуляции песчаных частиц называется дефляцией. В результате формируются эоловые отложения. Дефляция развивается на открытых пространствах, где поверхность почвы не защищена кустарниковотравянистой, или лесной растительностью. Процесс переноса и аккумуляции глинистых частиц принято называть термином - ветровая эрозия. 1 Дефляция на пастбищах 2 • • • • • Лик Земли. Деятельность ветра. Дефляция, ветровая эрозия. При скорости ветрового потока 5-7 м/с поднимаются и перемещаются частицы размером до 0,25 мм в диаметре. При скорости ветрового потока 9-12 м/с размер переносимых частиц увеличивается до 1 мм. Чем выше скорость ветра, тем большей разрушительной силой он обладает (ураганы, смерчи и т. п. явления). В воздушном потоке передвижение частиц может происходить скачками, размер частиц - 0,05 – 0,5 мм; перекатыванием – размер частиц от 0,5 до 10 мм; во взвешенном состоянии (размер менее 0,1 мм). Одним из проявлений ветровой эрозии почв являются пыльные (или пылевые) бури. В земледельческих районах их называют «черными» бурями, поскольку переносимый мелкозем имеет черный цвет, обусловленный содержащимся в нем гумусом. 3 Ветровая эрозия на пастбищах 4 • • • • • Лик Земли. Деятельность ветра. Дефляция Песчаные частицы в результате переноса и аккумуляции образуют различные формы: дюны, гряды, бугры, барханы. Дюны характерны для приморских подвижных песков. (рис) Бугры – для приречных. Барханы формируются в песчаных пустынях, напоминают застывшие морские волны. Нередко они образуют гряды. (рис). Базис дефляции – уровень, ниже которого энергия ветра «бессильна». Как правило, это капиллярная «кайма» грунтовых вод, или плотные отложения. Максимальная высота подвижных песков, как правило, равна двойной глубине базиса дефляции. 5 Закрепление песков Kochia prostrata 6 Закрепление песков в Сахаре 7 STONY SOILS OF SAHARA AFTER RECLAMATION 8 Лик Земли. Деятельность ветра. Ветровая эрозия. • Возникновение пыльных бурь связано с тремя основными факторами: 1) длительным воздействием ветрового потока на незащищенную растительностью поверхность почвы, 2) критической скоростью ветрового потока, 3) характером дезагрегированности поверхностного слоя почвы. Воздействие бурь на окружающую среду связано со скоростью ветрового потока и размером почвенных частиц. Ученые подсчитали, что во взвешенном состоянии переносится до 30-40% частиц, скачкообразно – 50-70, а перекатыванием – 5-25%. При этом до 50% мелкозема перемещается непосредственно над землей, в слое 0-30 см. 9 Лик Земли. Деятельность ветра. Ветровая эрозия. • В земледельческих районах с малоснежной зимой, засушливыми осенью и весной верхний слой суглинистых почв в отдельные годы (с интервалом в 5-15 лет) находится в распыленном и сухом состоянии, становясь «легкой добычей» ветра. В этом случае формируются шлейфы аккумуляции мелкозема, местами слабо напоминающие барханы, а также валы и насыпи отложившегося мелкозёма в лесополосах (рис на доске). При этом пыльные бури могут охватывать млн. га пахотных земель. • Пыльные бури развиваются по принципу лавинного эффекта (рис). • На основе наших полевых исследований в зоне Армавирского «ветрового коридора» было установлено, что движение частиц эрозионноопасной фракции (1мм) начинается при установившейся скорости ветрового потока в 9-12 м/с. 10 Лик Земли. Деятельность ветра. Борьба с дефляцией и защита почв от эрозии. • Борьба с дефляцией проводится различными методами: механическими (щиты, плетни), биологическими (посевы засухоустойчивых растений, кустарников, деревьев) и химическими (структурообразователи на битумной и латексной основе). • Защита почв от ветровой эрозии почв включает комплекс агролесомелиоративных и специальных противоэрозионных мероприятий: накопление и сохранение влаги в почве; применение безотвальной обработки с оставлением стерни; полосной системы земледелия (поля – шириной 80-100 м), использование кулис из высокостебельных культур (например, кукуруза, подсолнечник); система полезащитных лесных полос ажурной и продуваемой конструкции 11 Посевы Eurotia ceratoides 12 Лик Земли. Деятельность поверхностных вод. Реки. • Образование рек связано с формированием геоморфологии территории. • На равнинных территориях источником, формирующим водоток, переходящим по мере своего развития в реку, являются чаще всего «ключи», то есть выходы глубинных вод на поверхность земли. • На возвышенных территориях водоток будущей реки формируется по отрицательным геоморфологическим элементам (овраг, лог, балка) за счет стекающих с водораздела снеговых, дождевых, ливневых и выклинивающихся ключевых вод. По мере приближения к базису эрозии – самой низкой точке, где энергия размыва уменьшается до нуля, водоток, теряя скорость движения, превращается в реку, формирующую свои террасы. 13 Лик Земли. Деятельность поверхностных вод. Поймы. • Сезонная пульсация уровня воды в реке способствует появлению отмелей, снижению скорости движения и формированию извилистости русла. При этом один берег размывается, а другой – намывается, формируя пойму реки. Термин пойма происходит от слова «поёмность», затопление. «Классические» речные поймы, как правило, состоят из трех элементов: прирусловой поймы (песчанослоистой), центральной (суглинисто-зернистой) и притеррасной (болотной, лугово-торфяной). • Пойменные почвы лесной зоны вполне благоприятны для онтогенеза лиственных пород: дуба, клена, вяза, тополя, черной ольхи. На севере зоны – для елово-пихтовых древостоев. 14 Пойма 15 • • • • Лик Земли. Деятельность поверхностных вод. Водная эрозия. Водная эрозия – размыв почвы и подстилающей породы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Различают: плоскостную и линейную эрозию. Плоскостная эрозия – это процесс разрушения почвенного покрова полей (в виде струйчатых промоин) и выноса в гидрографическую сеть наиболее плодородных верхних слоев почвы, при этом образуется нанорельеф, который сглаживается при вспашке. Линейная эрозия – это процесс разрушения поверхности почв за счет формирования значительного по объёму водотока талых и ливневых вод по струйчатым глубоко врезанным промоинам, которые при вспашке не выравниваются. Это начало образования оврага. 16 17 18 Лик Земли. Деятельность поверхностных вод. Овраги. • Первая стадия формирования оврага – образование промоины. • Вторая - образование вершинного перепада. • Третья – выработка профиля равновесия. • Четвертая – затухания: достижение базиса эрозии и прекращение действия размыва, формирование глубины оврага. • Базис эрозии – уровень, ниже которого водоток не производит размывающего действия. 19 20 21 22 23 Лик Земли. Деятельность поверхностных вод. Ущерб от водной эрозии. • Водная эрозия наносит ощутимый ущерб в различных отраслях народного хозяйства: в лесоэксплоатации (трелевка леса), сельском хозяйстве (агротехнические мероприятия), дорожном хозяйстве (прокладка дорог, кюветов), городском строительстве (домостроение, прокладка улиц). • Овражная эрозия приводит к нарушению дорожных сетей, изменяет размеры полей, сокращает площади сельскохозяйственных угодий. Например, в черноземной зоне России ежегодно овраги выводят из оборота до 70-80 га пашни. 24 Лик Земли. Деятельность поверхностных вод. Ущерб от водной эрозии. • В сельском хозяйстве в результате плоскостной эрозии потери урожая могут колебаться в среднем от 25 до 50%. По данным многих исследователей на слабосмытых почвах недобор урожая в среднем составляет 10-20%, на среднесмытых – 40-60, на сильносмытых – 80% и более. Это объясняется ухудшением свойств почв, выносом с полей гумуса и питательных элементов (до 30%). Выносимые в гидрографическую сеть минеральные удобрения, неразложившиеся химические средства защиты растений значительно загрязняют реки, озера, ухудшая экологическую обстановку окружающей среды. 25 26 Лик Земли. Деятельность поверхностных вод. Борьба с водной эрозией. • В борьбе с оврагами основным приемом является лесомелиорация: создание водорегулирующих, приовражных и прибалочных лесополос, закрепление склонов и днища оврагов, а также простейшие гидротехнические сооружения (фашины, плетни), замедляющие скорость водотока по ложу оврага. В месте вершины оврага в отдельных случаях строятся бетонные или каменные водосливные сооружения. • Для защиты пахотных угодий от плоскостной эрозии используют комплекс мероприятий: агротехнических (контурная обработка, полосное чередование культур, террасирование, обвалование склонов и др.), агролесомелиоративных (защитные лесополосы), фитомелиоративных (покровные многолетние культуры, например, травы), организационных (нарезка полей, прокладка дорог и т.п.). 27 Лесные приовражные и прибалочные насаждения – лучшая защита 28 Лик Земли. Деятельность поверхностных вод. Сели. • В горах эрозия почв проявляется в виде формирующихся селевых потоках. • Сель – это грязекаменный водоток, образующийся в результате быстрого таяния снега и ледников в наиболее жаркий период года, выпадении ливневых осадков в местах с рыхлым сложением осыпей горных склонов. • Селевые потоки обладают энергией большой разрушительной силы. Несколько лет тому назад такой сель в Кабардино-Балкарии разрушил оказавшиеся на его пути дома, дороги, мосты, или Северная Осетия – Кармадон. Борьба с селевыми потоками направлена на предотвращение их возникновения. При этом используют гидротехнические сооружения для регулирования стока, террасирование и облесение склонов, сохранение лесов, правильное использование пастбищ. 29 Деятельность поверхностных и подземных вод. • • • • • • • • Сель – это грязекаменный водоток, образующийся в результате быстрого таяния снега и ледников в наиболее жаркий период года, выпадении ливневых осадков в местах с рыхлым сложением осыпей горных склонов Подземными называются воды, находящиеся в толще земной коры. Почвенные воды (верховодка)– это воды, временно собирающиеся в понижениях, на плотных иллювиальных горизонтах (сохраняются от 1 до 12 недель). Грунтовые воды – это практически постоянный во времени водоносный горизонт, залегающий ниже профиля почв в рыхлых материнских, подстилаемых плотным глинистым водоупорным слоем или горными породами. Межпластовые – это воды, залегающие между двумя водоупорами, залегающими на разной глубине. Родники – грунтовые воды, изливающиеся при пересечении с оврагами, балками, берегами рек. Оползни (сползающая почвенная масса) формируются на склонах в результате тиксотропии (водонасыщении). При борьбе с оползнями используют гидротехнические, лесо- и фитомелиоративные приемы. Плывуны – это пески, насыщенные водой. 30 Лик Земли. Деятельность подземных вод. • Подземными называются воды, находящиеся в толще земной коры. • Подземные воды формируются за счет свободной влаги, под действием тяжести просачивающейся через почвенные горизонты до водоупорного слоя (глинистые, илистые грунты, плотные материнские породы). • Слой, в котором накапливается гравитационная вода, называется водоносным горизонтом. • По условиям залегания различают почвенные, грунтовые и межпластовые подземные воды. (рис). • Почвенные воды (верховодка)– это воды, временно собирающиеся в понижениях, на плотных иллювиальных горизонтах (сохраняются от 1 до 12 недель). 31 Лик Земли. Деятельность подземных вод. • Грунтовые воды – это практически постоянный во времени водоносный горизонт, залегающий ниже профиля почв в рыхлых материнских, подстилаемых плотным глинистым водоупорным слоем или горными породами. • Грунтовые воды в различных почвенно-климатических зонах залегают на разной глубине. В тундре и северной тайге уровень грунтовых вод варьирует на глубине от 0,3 до 1,5 м. В средней и южной тайге – от 3 до 5 м. По химическому составу вода пресная, мягкая, практически не содержит солей Са2+. В лесостепной зоне уровень грунтовых вод залегает на глубине 15-20 м, насыщены солями Са2+., вода – жесткая. В аридных зонах их уровень опускается ниже 20 м.2 Вода, как правило, содержит соли Са2+, Мg 2+, N+, SO -4 Cl - .Над грунтовыми водами формируется капиллярная кайма: на песках влага поднимается на 1,0-1,5, а на суглинках – на 1,5 -3,0 м. 32 Лик Земли. Деятельность подземных вод. • Межпластовые – это воды, залегающие между двумя водоупорами, залегающими на разной глубине. • Различают: напорные и ненапорные межпластовые воды. Напорные воды залегают в пониженных частях геологических слоев с песчаными или известковыми водоносными горизонтами и находятся под давлением (артезианские воды). Ненапорные воды залегают горизонтально. • Родники – грунтовые воды, изливающиеся при пересечении с оврагами, балками, берегами рек. • Текучие воды попадая в известковые породы растворяют их, образуя воронки, которые со временем превращаются в карстовые пещеры. 33 34 Лик Земли. Деятельность подземных вод. • Оползни (сползающая почвенная масса) формируются на склонах в результате тиксотропии (водонасыщении). При борьбе с оползнями используют гидротехнические, лесо- и фитомелиоративные приемы. • Плывуны – это пески, насыщенные водой. • Подземные воды играют важную роль в формировании оптимальной гидрологической обстановки ландшафта. Наиболее благоприятные лесорастительные условия для разных пород складываются при глубине грунтовых вод от 2 до 10 м. Для большинства сельскохозяйственных культур оптимальный уровень грунтовых вод определяется гранулометрическим составом. На разных почвах он должен находиться на глубине, доступной корням культурных растений, как правило, от 0,5 до 2 м. . 35 Оползень в разрезе 36 Оползень Оползни наблюдаются на крутых склонах, где в результате просачивания осадков глинистый слой разбухает и становится скользким. Потеряв силу сцепления, неуравновешенная масса грунта быстро соскальзывает вниз по водоупору. Для борьбы с оползнями закрепляются склоны стенками, строят террасы, вбивают сваи, устраивают колодцы, из которых постоянно выкачивают грунтовые воды, на поверхности почв высаживают защитные 37 лесные насаждения и травы. Оползни 38 Лик Земли. Деятельность подземных вод. • Грунтовые воды могут играть разную роль в жизни древостоев и сельскохозяйственных культур. Они либо повышают продуктивность деревьев и растений, либо наоборот, снижают её. Например, для сосны уровень грунтовых вод является критерием её продуктивности, выраженном бонитетом. При оптимальном уровне грунтовых вод сосновые древостои достигают I-го, при высоком уровне (на болотах) –V-го бонитета. Для возделывания сельскохозяйственных культур при высоком стоянии вод требуются осушительные мероприятия 39 Контрольные вопросы. • 1. Что такое дефляция и ветровая эрозия почв? • 2. Как бороться с дефляцией и защитить почву от ветровой эрозии? • 3. Образование рек и пойм. • 4. Понятие о водной эрозии. • 5. Образование оврагов и селей. • 6. Ущерб от водной эрозии. • 7. Приемы борьбы с водной эрозией. • 8. Подземные воды и их роль в жизни леса. 40