Курсовая работа: Агротехнічні основи захисту земель від ерозії
Рис. 1.1. Запаси води в снігу на підвітреному (І) і навітреному (II) схилах:
1 — озима пшениця; 2 — зяб полицевий, гребенистий; 3 — стерня ярого ячменю+еспарцет; 4 — стерня еспарцету.
У вологонагромадженні велику роль відіграє мікрорельєф зябу і стерньовий фон на посівах. Так, на полях із стерньовим фоном (багаторічні трави) не спостерігалось перерозподілу снігу. Запаси води в снігу на еспарцеті другого року використання (висота стерні 15—16 см) були у верхній частині підвітреного схилу на 16,5 мм більші, ніж на озимих.
Створення на посівах озимих стерньового фону також запобігає видуванню й перерозподілу снігу. В досліді, проведеному в 1984—1985 рр., було відмічено, що в посівах озимого жита з підсівом ярого ячменю для осіннього використання видування снігу при випаданні його з вітром не було і запаси води в снігу майже в 2 рази вищі, ніж на контролі [19].
Вплив елементів комплексу протиерозійних заходів на розвиток ерозійних процесів та вбирання стоку талих вод можна прослідкувати за річними спостереженнями. Формування стоку відбувається двічі: 5—6 і 26—28 березня.
На початок сніготанення запаси води в снігу по варіантах досліду дорівнювали: 5 березня — 10,5—12,6 мм, 26 березня — 13,5—16,2 мм. Значні відмінності при цьому спостерігали в ступені покриття снігом різних агрофонів.
Максимальною площа галявин на травах і стерні ячменю (50 %), а мінімальною — на озимих (10—12 %) і зябу (30 %). При цьому шар ґрунту, що відтанув, на галявинах на 3—4 см більший, ніж на ділянках під снігом (5—7 см). Ця особливість сприяє кращому вбиранню води на зябу і на фоні стерні ячменю з підсівом еспарцету.
Спостереження за промерзанням у водозбірній канаві (вал-канава) показали, що верхній шар свіжої соломи, зволожений осінньо-зимовими опадами, промерзав на 17—27 см, тому не виникало будь-яких перешкод для вбирання рідкого стоку, оскільки під стікаючою водою солома швидко відтавала. Грунт на дні канави також був відталим.
Інтенсивність сніготанення визначають на мікромайданчиках (1 м2 ) з ізоляцією ґрунту плівкою для запобігання вбиранню [19].
Найбільш стокоскидним фоном є озимі культури суцільного висіву і багаторічні трави, а найбільш ерозійно небезпечним — вирівняна полицева зяблева оранка.
Величина зливового стоку й інтенсивність ерозії залежать від багатьох факторів: довжини й крутості схилів, вологості ґрунту, його водопроникності, агрофону, інтенсивності зливи тощо.
1.3 Вітрова ерозія
На території України пилові бурі відмічались ще в середині минулого століття, коли почали розорювати землі у степовій зоні. Розширення орних угідь призводило і до збільшення ерозійних процесів. Нині, коли площі оброблюваних земель досягли максимального рівня, вітрова ерозія ґрунтів локально проявляється практично щороку. Пилові бурі бувають раз у 5—9 років. Причинами цього явища вважають не тільки вітер, а й підвищену розпорошеність ґрунту, зумовлену невідповідністю полицевого способу обробітку ґрунту новим умовам землеробства — його значній інтенсифікації.
За частотою та інтенсивністю вітроерозійних процесів територію України поділяють на два великих пояси: перший — потенційно можливого розвитку вітрової ерозії, охоплює зону Українського Полісся, північно-західні та західні райони держави. В останні роки посилився локальний (місцевий) прояв вітрової ерозії на ділянках осушених торфовищ і на ґрунтах легкого механічного складу. Насамперед еродують фони полицевого зябу зразу ж після танення снігу під час заморозків або сухої весни і швидкості вітру понад 3,5 м/с на поверхні ґрунту (8—12 м/с на висоті флюгера) [4].
Другий пояс — решта території країни, це район активного прояву вітрової ерозії. Його поділяють на три провінції. Лісостепова — із слабкою вітроерозійною активністю. Розораність території становить 60 — 80 %. Ґрунтовий покрив представлений чорноземними ґрунтами суглинкового механічного складу, сформованими в основному на лесах і лесовидних суглинках. Плямами зустрічаються сірі лісові та дерново-підзолисті ґрунти легкого механічного складу. Переважаюча тут місцева вітрова ерозія розвивається при швидкості вітру понад 10 м/с. Найбільша кількість активних ерозійно небезпечних вітрів припадає на північно-східні та південно-східні напрямки.
В Українській степовій провінції виражений розвиток вітрової ерозії. Тут, крім вітрової, поширена й водна ерозія ґрунтів. Часто вони зумовлюють одна одну, формуючи відповідну поверхню ґрунтів. Вітроерозійні процеси спостерігаються в основному в зимовий та ранньовесняний періоди року, особливо у безсніжні зими. Днів з пиловими бурями буває 5—25.
Чорноморсько-Приазовська провінція — район дуже сильного розвитку вітрової ерозії ґрунтів. Кількість днів з пиловими бурями тут становить 20—35.
Кліматична зумовленість прояву вітроерозійних процесів. Розподіл показників тиску повітря в ерозійно небезпечний період (січень—квітень) свідчить про існування великої баричної осі. По обидва боки від неї панують вітри різного напрямку: на півночі — західні, на півдні — східні та північно-східні, а на південному заході — північно-східні та північні.
Найчастіше пилові бурі виникають тоді, коли на схід від Російської рівнини розміщується потужний антициклон, а циклон знаходиться на заході або південному заході Європи. У цьому випадку на периферії антициклону значно посилюються повітряні потоки. Збільшення швидкості вітру також спостерігається, якщо на півночі та північному сході Європи формуються циклони, а на півдні України розміщена область пониженого тиску [4].
На Україні збільшення баричних градієнтів та вітру спостерігається переважно в холодний період року. Влітку сильний вітер, як правило, шквалистий, виникає під час проходження грозових фронтів. Тривалість сильного вітру звичайно від 2 до 10 — 12, на півдні та південному сході — до 143 рік.
У районах Херсона — Нової Каховки — Мелітополя — Запоріжжя — Нікополя за рік кількість днів з пиловими бурями досягає 40. У північних та північно-східних районах України пилові бурі спостерігаються один раз за 10 років.
Максимум пилових бур у південних районах буває звичайно навесні, що зумовлено більш раннім таненням снігового покриву, інтенсивним підвищенням температури і відсутністю зімкнутого травостою. Видування ґрунтів взимку (чорні бурі) відбувається у роки з низькою температурою повітря при слабкому зволоженні ґрунту з осені і відсутності снігового покриву. їх тривалість коливається від чверті години до кількох діб. Найбільш тривалі бурі бувають у степовій зоні, особливо у східній її частині. Середня тривалість пилових бур у Донбасі перевищує 10 год., у Лісостепу — 3, на Поліссі — 1 год.
Великої шкоди ґрунтовому покриву завдає місцева вітрова ерозія, що виникає в основному на вітроударних схилах і підвищених елементах рельєфу посилюються вітри невеликої швидкості (менше 6 м/с). Тому локальна (місцева) вітрова ерозія найчастіше виникає при загальній відсутності пилових бур. Прояв її на одній і тій же ділянці протягом ряду років призводить до значної втрати ґрунту.
Властивості ґрунтів та вітроерозійні процеси. Фізична суть вітрової ерозії ґрунтів полягає в тому, що в результаті дії повітряного потоку в приземному шарі починають рухатися ґрунтові частинки та агрегати. Встановлено три форми переміщення частинок ґрунту: перекочування по поверхні, перенесення в повітряному потоці, а також стрибкоподібний рух.
Перекочуванням переміщуються в основному ґрунтові частинки розміром 0,5—1,2 мм, крупніші структурні агрегати — ураганним та штормовим вітром, а стрибками — частинки розміром 0,1 — 0,5 мм, які для того, щоб відірватися від поверхні ґрунту, повинні пройти шлях у стадії перекочування. Структурні агрегати розміром менше 0,1 мм по поверхні ґрунту повітряним шляхом не переміщуються. їх відрив можливий лише з гребенів або за допомогою частинок розміром — 0,1—0,5 мм, які вибивають дрібніші агрегати у повітряний потік [5].
Якщо у шарі ґрунту 0—5 см міститься понад 60 % агрегатів більше 1 мм, то така поверхня вітростійка. При вмісті 50 % агрегатів понад 1 мм поверхня ґрунту помірно стійка, тому що при сильних вітрах (більш як 17—20 м/с) з неї відчужується до 4—6 т/га ґрунту.
У весняно-осінній період поверхня більшості ґрунтів перебуває у вітростійкому стані (грудочкуватість 60—80 %). Взимку і ранньою весною під впливом погодних умов (промерзання, відталі агрегати швидко руйнуються до ерозійно небезпечних розмірів і до періоду сильних вітрів зорані фони стають нестійкими проти вітру (грудочкуватість 30 — 40 %).
Під впливом погодних умов, а також обробітків поступово змінюється грудочкуватість верхнього шару ґрунту. Показник схильності вітростійких агрегатів до руйнування є відносною інтегральною характеристикою впливу властивостей ґрунтового покриву на утворення і збереження грудочкуватості.
У результаті аналізу частоти та інтенсивності прояву вітроерозійних процесів на ґрунтах з різними показниками руйнування виявлено тісну пряму взаємозалежність між ними. Така сполученість дає змогу використовувати її для діагностики ґрунтів щодо їх схильності до вітрової ерозії [5].