Содержание к диссертации
Введение
1 История изучения эрозионных процессов и проблемы эрозии почв в южно-уральском регионе (обзор литературы) 8
2 Объекты и методы исследований 29
2.1 Природно-географические условия 29
2.1.1 Климатическая характеристика 29
2.1.2 Геоморфологические условия 36
2.1.3 Гидрография и гидрология 39
2.1.4 Растительность 44
2.1.5 Почвенный покров
2.2 Объекты исследований 49
2.3 Методы исследований 50
2.3.1. Методы определения агрохимических и физических свойств почв 50
2.3.2 Методика проведения опыта по моделированию дождевания 50
3 Роль климатических условий в развитии эрозионных процессов 54
3.1 Динамика основных климатических показателей и их влияние на характер эрозионных процессов в различных природных зонах Предуралья 54
3.2 Эродированные почвы Зауральской степной зоны и оценка их состояния в условиях изменения климата 65
4 Влияние орошения и осенних запасов влаги в почве на развитие водной эрозии при снеготаянии 85
ГЛАВА 5 Влияние различной интенсивности ливневых дождей и крутизны склонов на развитие эрозии почв (в модельных условиях) 97
5.1 Характеристика естественных осадков районов исследований 98
5.2 Развитие эрозии почв при моделировании ливневых осадков и крутизны склонов 102
5.2.1 Характеристика черноземов выщелоченных и серых лесных почв 102
5.2.2 Условия проведения опыта 107
5.2.3. Влияние слоя стока на массу смытой почвы при различных уклонах 110
5.2.4 Влияние интенсивности на массу смытой почвы 112
5.2.5. Влияние уклона на массу смытой почвы 115
5.2.6 Гранулометрический состав и содержание гумуса в эрозионных наносах почв 120
Выводы 123
Список литературы
- Геоморфологические условия
- Методы определения агрохимических и физических свойств почв
- Эродированные почвы Зауральской степной зоны и оценка их состояния в условиях изменения климата
- Влияние слоя стока на массу смытой почвы при различных уклонах
Введение к работе
Актуальность исследований. В Южно-Уральском регионе при совместном влиянии антропогенных и природных факторов деструктивные процессы в почвах связаны прежде всего с развитием водной и ветровой эрозии.
В Республике Башкортостан водной и ветровой эрозии подвержено около 67% общей площади сельскохозяйственных угодий. Влиянию эрозионных процессов на комплекс свойств почв региона и разработке методов предотвращения эрозии и борьбы с ней посвящено много работ: Богомолов [1943, 1954], Туровцев [1955, 1958], Тайчинов [1957], Лысак [1966, 1988], Миндияров [1975], Гарифуллин [1983], Рамазанов [1984], Хазиев [1993], Хабиров [1993], Косоуров [1996], Федоров [2005], Сираев и Кираев [2009, 2011] и др. Вместе с тем, мало изученными остаются вопросы, связанные с влиянием меняющихся климатических условий на развитие водной и ветровой эрозии почв. Среди климатических факторов, способствующих развитию эрозии почв, основными являются: температура воздуха, количество и интенсивность осадков, а также скорость и направление ветров. В разных природных зонах климатические характеристики могут существенно отличаться, что определяет преимущественное развитие водной или ветровой эрозии почв. Это необходимо учитывать при организации системы противоэрозионных мероприятий в регионе.
Все это приводит к необходимости изучения климата, как одного из основных природных факторов, определяющих характер и интенсивность развития эрозии почв.
Целью исследований явилось изучение развития водной и ветровой эрозии почв при изменении климатических условий в Южно-Уральском регионе.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
- проанализировать динамику основных климатических показателей
и их влияние на характер эрозионных процессов в Северной и Южной
лесостепной и Горно-лесной зонах;
провести ретроспективный мониторинг состояния почв разной степени эродированности при изменении климатических условий в Зауральской степной зоне;
изучить влияние орошения и осенних запасов влаги в почве на развитие эрозионных процессов при снеготаянии на пологих склонах;
изучить влияние интенсивности ливневых дождей на развитие эрозионных процессов в пахотных и залежных серых лесных почвах и черноземах выщелоченных при различной крутизне склонов в условиях моделирования.
Научная новизна исследований.
Впервые в Южно-Уральском регионе проведен сравнительный анализ многолетних метеоданных с последними 10-15 годами для
различных природно-климатических зон. Выявлена аридизация климата,
подтверждена опасность развития преимущественно водной эрозии в
Предуралье и ветровой – в Зауралье. Впервые проведен ретроспективный
мониторинг состояния почв разной степени эродированности при
изменении климата в Зауральской степной зоне. Показано, что в этих
условиях наиболее подвержены дальнейшей деградации
среднеэродированные почвы.
Установлены количественные и качественные характеристики эрозионных потерь при моделировании ливневых осадков разной интенсивности на серых лесных почвах и черноземах выщелоченных на пологих и крутых склонах.
Практическая значимость работы.
Полученные материалы могут быть использованы при прогнозировании развития водной и ветровой эрозии в разных агроэкологических условиях и планировании рационального использования земель.
Разработанный метод моделирования количества и интенсивности осадков и сконструированная дождевальная установка могут быть применены в дальнейших научных исследованиях по изучению водной эрозии почв на склонах разной крутизны, что существенно сокращает время и затраты на них.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Динамика основных климатических показателей и их влияние на характер эрозионных процессов в различных природных зонах РБ.
-
Эродированные почвы Зауральской степной зоны и оценка их состояния в условиях изменения климата.
-
Эрозия почв при снеготаянии на пологих склонах в зависимости от осенних запасов влаги и защищенности почв растительностью.
-
Влияние различной интенсивности ливневых дождей и крутизны склонов на развитие эрозии почв.
Степень достоверности. В работе использованы современные методы полевых и аналитических исследований. В качестве основных источников информации о климатических характеристиках использовались: «Научно – прикладной справочник по климату СССР», «Научно-прикладной справочник «Климат России» (электронная версия)», «Метеорологические ежемесячники и ежегодники», статистика погоды по материалам архива погоды с сайта . Достоверность и обоснованность результатов подтверждается большим объемом полученных данных и их статистической обработкой с применением программ Excel и Statistika for Windows 4.5.
Личный вклад автора. Автором обобщены результаты исследований, проведенных в 2012-2015 гг. Совместно с научным руководителем были определены основные направления работы, объекты и методы исследований.
Совместно с сотрудниками лаборатории почвоведения Уфимского Института биологии РАН были выполнены полевые исследования в период весеннего снеготаяния. Конструирование, сборка дождевальной установки и опыты по моделированию ливневых осадков проведены лично автором. Анализ агрохимических и физических свойств почв проведен с участием автора. Обобщение полученных результатов, формулировка выводов и основных защищаемых положений сделаны лично автором при направляющем и корректирующем участии научного руководителя.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на XV Международной научно-практической конференции «Новое слово в науке и практике: гипотезы и апробация результатов исследований» (г. Новосибирск, 2015); VI Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения заведующего кафедрой географии СГПУ, к.е.-м.н., доцента В.В. Шнырева «Эколого-географические проблемы регионов России» (г. Самара, 2015); IV Всероссийской школе-конференции молодых ученых «Современные методы и подходы в биологии и экологии» (г. Уфа, 2015); 7th Congress of the European Society for Soil Conservation «Agroecological assessment and functional-anviromental optimization of soils and terrestrial ecosystems» (г. Москва, 2015).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы (224 источника, в том числе 32 зарубежных авторов). Основной материал изложен на 150 страницах машинописного текста, включает 35 таблиц и 18 рисунков.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.б.н., профессору Габбасовой И.М., сотрудникам лаборатории почвоведения Уфимского института биологии РАН, и особенно к.б.н. Комиссарову М.А. и н.с. Ганиеву Х.И. за помощь и консультации.
Геоморфологические условия
Изучение эрозионных процессов и борьба с ними в период от реформы 1861 года до Октябрьской революции тесно связано с работами В.В. Докучаева, его учеников и современников.
Описание почвенного покрова бывшей Уфимской губернии отражено в монографии «Русский чернозем» [1883] В.В. Докучаева. В этой же работе он устанавливает ряд закономерностей в развитии эрозионных процессов. Стадии и факторы оврагообразования описаны им же в статье «Овраги и их значение» [1877] и магистерской диссертации «Способы образования речных долин Европейской России» [1878].
Ученик и сподвижник В.В. Докучаева - Н.М. Сибирцев в своих работах предлагал ряд мероприятий по борьбе с засухой [Сибирцев Н.М., 1953].
В некоторой мере вопрос изучения почв Башкирии был затронут П.А. Костычевым. В своей работе он продолжил развивать теорию развития вершины оврага, описав большую эрозионную устойчивость верхних почвенных горизонтов, богатых органическим веществом и скрепленных корнями растений, и отметив малую устойчивость, залегающих ниже горизонтов [Костычев П.А., 1886]. С.И. Коржинский уделял большое внимание изучению черноземов Башкирии, описал он и серые лесные почвы [Коржинский С.И., 1891]. Земский статистик С.Н. Велецкий в 1896 году возглавил работу оценочно-статистического отдела Уфимской губернской земской управы. В своей работе «Земская статистика» [1899] он приводит точное описание страны и народа, экономики, в том числе и природных ресурсов. При проведении работ по переоценке недвижимых имуществ и земель, подлежащих обложению Уфимским земством, С.Н. Велецкий отмечает процессы разрушения почв водой и ветром [Велецкий С.Н., 1899]. Однако, тогда эти явления не были изучены и никакой борьбы с ними не велось.
И.Л. Щеглов в своем почвенно-геологическом очерке «Чермасанская степь» [1906] отмечает наличие крутосклонов: «Направляясь съ востока на западъ по Уфимско-Бугульминскому тракту, первый рядъ высотъ мы встръчаемъ вдоль р.Чермасана; к долинъ этой ръки высоты болъе или менъе круто обрываются… По правобережъю Нугуша высоты снова достигаютъ значительныхъ размъровъ, круто обрываясь въ сторону этой речки и слъедуя ея теченiю…» [Щеглов И.Л., 1906, с.56].
Некоторое упоминание о почвах Башкирии можно найти в работах В.В. Геммерлинга [1914]. Также под его руководством В.В. Егоровым были выполнены исследования процессов эрозии почв в условиях лесостепи [1940].
В 1913-1917 гг. исследования почвенного покрова Башкирии проводились экспедициями Московского и Докучаевского почвенного институтов: М.М. Филатовым, И.М. Крашенниковым, С.С. Неуструевым, М.А. Винокуровым, К.П. Горшениным.
С 1912 по 1918 годы С.С. Неуструев был одним из организаторов Докучаевского Почвенного Комитета, его секретарем и редактором научных изданий. В 1917-1918 гг. по заданию Докучаевского Почвенного Комитета он продолжил исследования природы и почв Оренбургской губернии, в которых принимали участие и М.И. Рожанец, К.П. Горшенин, М.А. Винокуров, И.М. Крашенников, Е.Н. Иванова и другие [Климентьев А.И. и др., 2015].
В 1918 публикуются работы С.С. Неуструева «Естественные районы Оренбургской губернии» и М.А. Винокурова «Материалы к познанию почв Южного Урала».
С.С. Неуструев, описывая климат Оренбургской губернии, отмечает проявления ветровой эрозии: «Кроме того, во время суховъевъ (ЮВ въетры въ предуралъъ) случаются часто явленiя мглы («помохи»), объясняемой присутствiемъ очень мелкой (тонкой) пыли въ воздухъ…» [Неуструев С.С., 1918, с.48]. Завершая характеристику почв Оренбургской губернии, автор отмечает: «На вершинахъ и склонахъ, особенно на крутыхъ, мелкiя частицы легко сносятся, отчего на каменистомъ грунтъ почвы тоже богаты обломками породы, щебенчаты, грубы…» [Неуструев С.С., 1918, с.65].
Также по материалам Оренбургской почвенной экспедиции было получено представление о почвенном покрове Челябинского округа. В своей работе «Почвы Челябинского уезда Оренбургской губернии» К.П. Горшенин так описывает некоторые климатические характеристики: «А если принять во внiмание ръзкiй скачокъ повышенiя температуры весной, то необходимо допустить быстрое стаиванiе … снъжного покрова…», что говорит о возможности возникновения талой эрозии [Горшенин К.П., 1917].
Также были обследованы отдельные районы Троицкого округа [Горшенин К.П., 1924]. В материалах Троицкой экспедиции была освещена проблема засухи, возникающая в южном Зауралье. Косвенно были затронуты вопросы ветровой эрозии почв [Б., 1928].
Таким образом, изучение почв в Башкирии в дореволюционный период носило эпизодический характер. Почва рассматривалась, преимущественно, как элемент географического ландшафта. Проблемам развития эрозионных процессов и борьбы с ними внимания не уделялось.
В послереволюционный период изучение почвенного покрова Башкирии стало проводиться более детально и систематично. В 1923 г. Академией наук СССР была организована экспедиция для изучения природных условий, развития сельского и лесного хозяйства Южного Урала под руководством А.А. Григорьева. По результатам полевых исследований были освещены вопросы формирования поверхности Южного Урала, установлен характер вертикальной зональности почвенно растительного покрова и ее изменение в послеледниковое время в связи с колебаниями климата.
Методы определения агрохимических и физических свойств почв
В качестве основных источников информации о климатических характеристиках использовались: «Научно – прикладной справочник по климату СССР» для приведения цикла наблюдений 1881-1985 гг. по метеостанциям Ирикла и Верхнеуральск; «Научно-прикладной справочник «Климат России» (электронная версия)» для осреднения рядов наблюдений 2004-2013 гг. по метеостанции Верхнеуральск; «Метеорологические ежемесячники и ежегодники» для осреднения рядов наблюдений 1997-2013 гг. по метеостанциям Акъяр и Энергетик; статистика погоды по материалам архива погоды с сайта http://rp5.ru/ для осреднения рядов наблюдений 2005-2014 гг. по метеостанции Магнитогорск.
Климат Зауральской степи резко континентальный. Отдаленность от морей и океанов способствует тому, что Атлантические воздушные массы, проникающие в эту зону, преобразуются в более сухие и континентальные, и это обуславливает высокую температуру воздуха в теплый период. В холодный период оказывает влияние господствующее течение азиатского антициклона, что формирует резко континентальный климат с холодной зимой и жарким летом [Богомолов Д.В., 1954].
Температурный режим в Зауралье определяется географической широтой, рельефом местности и атмосферной циркуляцией воздуха. Среднегодовая температура повышается с севера на юг и с запада на восток [Тайчинов С.Н., Бульчук П.Я.,1975], что согласуется с данными таблицы 3.4. Анализ таблицы 3.4 показывает, что в этом регионе произошло повышение среднемесячных и среднегодовых температур. Общее потепление при сравнении последних десятилетий с периодом 1881-1980 гг. составило 1,8 С (Хайбуллинский район) и 0,9 С (Абзелиловский район), причем наиболее существенные изменения наблюдаются в зимний период, то есть холодные периоды года становятся намного теплее.
Повышение среднегодовой температуры воздуха в Зауральской степи согласуется с общими тенденциями изменения температуры на Земле. Так, за 100-летний период с 1907 по 2006 гг. общее потепление составило 0,75 С в среднем для земного шара и 1,29 С для России [Оценочный доклад, 2008].
Для более полного анализа особенностей наблюдаемых изменений климата необходимо также рассмотреть характеристики экстремальных состояний и процессов, а именно годовой максимум и минимум температуры воздуха и размах температуры внутри года (разность между годовым максимумом и минимумом температуры).
Как видно из таблиц 3.5 и 3.6, годовой абсолютный минимум температуры приземного воздуха имеет некоторую направленность к потеплению (на 3,7С в Хайбуллинском районе и на 3,5 С в Абзелиловском районе), тогда как годовой абсолютный максимум незначительно снижается (на 3,0С и на 0,5 С соответственно), то есть отмечается уменьшение годового размаха температуры. В целом, летние экстремумы температуры на исследуемой территории в меньшей степени определяют глобальное потепление, чем зимние экстремумы.
В теплый период года атмосферные осадки непосредственно влияют на величину смыва [Миндияров Д.Д., 1984]. Зауральская степь относится к засушливым районам. Количественная оценка средних годовых сумм осадков показала их некоторое увеличение. Наиболее существенным является рост суммы осадков в период с октября по апрель, а летние месяцы, напротив, характеризуются их снижением (рисунок 3.3). Этот факт, в совокупности с тенденцией к увеличению среднемесячных температур воздуха в теплое время года, может привести к смещению гидротермических условий территории в сторону большей засушливости.
В теплый период года развитие водной эрозии на слонах определяется, прежде всего, интенсивностью и продолжительностью осадков. Считается, что сток не образуется при выпадении дождя слоем менее 10 мм, поскольку такой слой равен водоудерживающей способности почвы, лишенной растительного покрова [Арманд Д.Л., 1961; Киркби М.Дж., 1984]. В то же время, одним из показателей экстремальности атмосферных осадков, рекомендованных МГЭИК [Frich et al, 2002], является повторяемость интенсивности осадков R10 (рассчитывается как число дней в году с осадками не менее 10 мм).
Пороговому значению 10 мм/сутки на большей части территории России соответствует наличие очень редкого события: для 200 станций (из 223 используемых) частота этого события в течение 1961-1990 гг. была менее 5 %, а для почти 100 из них она менее 2.5 % [Оценочный доклад, 2008].
По данным метеостанций для Хайбуллинского района повторяемость интенсивности осадков R10 за период 2000-2013 гг. составляет около 4,3 %, то есть число дней с осадками не превышает 6,7 дней в год, а за период 1881-1985 гг. среднее число дней с осадками более 10 мм равно 6,0. Для Абзелиловского района за период 2005-2014 гг. эти значения составляют 7,8 дней в год (R10 равен 2%) против 10,5.
Эродированные почвы Зауральской степной зоны и оценка их состояния в условиях изменения климата
Необходимость разработки физически обоснованных моделей и экспериментальных методов исследований эрозии почв связана с потребностью изучения эрозионных процессов для решения прикладных задач. Только понимание механизма этих процессов может обеспечить нахождение методов управления ими в реальных условиях.
Особенности протекания эрозионных процессов вызывают необходимость разработки и применения специальных методов для их изучения. Наиболее результативным в этом отношении является метод дождевания [Arnaez J. et al., 2007; Bowyer-Bower T.A.S. et al., 1989]. Для того чтобы получить достоверные данные по дождевой эрозии необходимо проводить наблюдения в натурных условиях около 20-25 лет [Сухановский Ю.П., 1983]. Моделирование позволяет получить аналогичные результаты за несколько лет, чем и объясняется широкое применение метода дождевания в эрозиеведении.
С целью решения эрозионных задач метод дождевания начали применять еще в 30-х годах прошлого века. Так, в 30-х годах А.С. Вознесенский проводил лабораторные исследования противоэрозионной стойкости почв Грузии. В 40-х годах большие экспериментальные работы по изучению механизма протекания поверхностной эрозии велись в Почвенном институте им. Докучаева под руководством В.Б.Гуссака, ударное воздействие капель изучалось Эллисоном [Ellison, 1944, 1947] и Экерном [Ekern, 1953]. В 50-х годах экспериментальные лабораторные исследования проводились Г.И. Швебсом [1968] в Одесском гидрометеорологическом институте и Д.Л. Армандом в Институте географии АН СССР. В те же годы на кафедре геоморфологии Географического факультета Московского университета под руководством Н.И. Макавеева была проделана значительная работа по моделированию эрозии почв. В 60-х годах В.Н. Сахаровым была создана лабораторная дождевальная установка в Молдавском институте почвоведения и агрохимии им. Н.А. Димо, а в Грузинском институте гидротехники и мелиорации ведутся работы по изучению эрозии на гидролотках под руководством Ц.Е. Мирцхулавы. В СССР наиболее широкое применение получила методика дождевания, предложенная Г.И. Швебсом [1974].
При изучении эрозии почв в лабораторных условиях Г.В. Бастраков и др. [1979] пришли к выводу, что длина стоковой площадки должна быть не менее 1-1,5 м, а ее увеличение способствует получению более точных результатов.
В 1980 году были изданы «Методические указания по моделированию процессов ливневой эрозии с использованием искусственного дождевания» [МУ, 1980], где были изложены и обобщены сведения об используемых дождевальных установках, о размерах стоковых площадок, а также вопросы планирования, проведения экспериментов и обработки результатов измерений. Эти рекомендации являются актуальными и по сей день.
В 1999 году Ю.П. Сухановский и др. подробно описали метод дождевания и его применение [Метод дождевания, 1999], а в 2011 году им и коллективом авторов было опубликовано описание лабораторно-полевой дождевальной установки [В.А. Вытовтов В.А. и др., 2011]. В предложенной модели решались задачи по повышению равномерности и стабильности распределения дождя на площади полива. При выборе параметров моделирования осадков необходимо учитывать их характер в естественных условиях района исследований.
Огромное влияние на развитие ливневой эрозии оказывают климатические факторы. Интенсивность ливневой эрозии в лесостепных районах должна увеличиваться с ростом суммы осадков [Киркби М.Дж., 1984]. Эрозионно-опасной считается годовая сумма осадков свыше 400 мм [Скрябина О.А., 1990].
Среднегодовое количество осадков на исследуемой территории, расположенной в Предуральской лесостепи, составляет 568,5 мм (период осреднения 1997-2013 гг.). Атмосферное увлажнение по годам подвержено существенным колебаниям, однако, годовая сумма осадков за изученный период всегда превышала 400 мм (рисунок 5.1). По данному критерию, изучаемые районы следует отнести к подверженным водной эрозии.
Кроме среднегодовых сумм осадков, необходимо учитывать структуру осадков теплого периода (долю ливневых осадков, их среднюю интенсивность, частоту и сроки выпадения). К эрозионно-опасным относятся те дожди, у которых время до образования стока меньше общей продолжительности дождя [Краснов С.Ф. и др., 2001].
Считается, что сток не образуется при выпадении дождя слоем менее 10 мм, поскольку такой слой считается равным водоудерживающей способности почвы, лишенной растительного покрова [Киркби М.Дж. , 1984; Арманд Д.Л., 1961]. Поэтому изменение числа таких случаев может служить качественно-количественным показателем изменения интенсивности ливневой эрозии. Как и остальные показатели ливневой активности, количество таких ливней весьма вариабельно во времени (таблица 5.1).
Таблица 5.1 показывает, что средняя повторяемость ливней со слоем осадков более 10 мм составляет около 8,5% в год, а доля слоя эрозионно-опасных ливней равна 37,3% от общей суммы осадков за год. Вопрос о значительном эрозионном эффекте экстремальных ливней ставился еще Н. Гудзоном [1974]. Аналогичные исследования проводились на стоковых площадках в Германии [Deumlich D. et al., 2006], Австралии [Kinnell P.I.A., 1993] и США. За десятилетний период наблюдений в штате Миссури восемь максимальных стокообразующих ливней дали 88% суммарного объема смыва [Альбертс Е.Е., Ф. Гидей Ф., 1997]. В Огайо за 28 лет наблюдений пять самых интенсивных случаев смыва составили 66% от суммарного [Edwards W.M., Owens L.B., 1991]. В Европейской части России также фиксировались случаи смыва со склонов под паром и пропашными культурами величиной в десятки и сотни тонн с гектара [Преснякова Г.А., 1953; Козлов В.П., 1953 и др.].
В связи с этим интересна динамика вклада экстремальных ливней в развитие эрозионных процессов. Для более полной характеристики ливневых осадков районов исследований приводим хронологическую динамику наблюденных суточных максимумов по годам (рисунок 5.2). Эти данные показывают, что максимальные суточные слои осадков по годам также сильно различаются и в целом, можно сделать вывод, что экстремальные по слою и интенсивности ливни редкой обеспеченности вносят в общий эффект эрозии больший вклад по сравнению со слабыми ливнями с таким же суммарным слоем осадков за год.
Влияние слоя стока на массу смытой почвы при различных уклонах
Крутизна склонов является одним из факторов, определяющих смыв почвы [Defersha M.B. et al., 2010]. Как показали исследования С.И. Сильвестрова при крутизне склонов до 2 смыв почвы и грунтов незначителен. На склонах от 2 до 5 величина смыва становится гораздо заметнее, а при больших уклонах она возрастает еще интенсивнее [Сильвестров С.И., 1972]. Как видно из рисунка 5.8, при возрастании уклона до 7 идет резкое увеличение смываемого материала на всех изученных почвах. Дождевание образцов серых лесных почв при различных интенсивностях ливня на уклонах в 3 показало, что при продолжительности дождя более 15 минут потери почвы превышают 100 т/га, а для площадок с уклонами в 7 это значение достигает 300 т/га. Черноземы выщелоченные характеризуются большей противоэрозионной устойчивостью. Для них потери почвы на уклонах 3 приближаются к 50 т/га через 15-20 минут непрерывного дождевания, а на уклонах 7 этот показатель возрастает до 135 т/га. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что потери серых лесных почв от ливневых осадков достаточно сильно зависят от уклона. Черноземы выщелоченные более устойчивы к разрушению и для них характерно не столь значительное увеличение потерь почвы с возрастанием уклона.
Гранулометрический состав наносов, как и в пахотных горизонтах почв, определялся как легкоглинистый, но соотношение механических элементов разной крупности изменилось (таблица 5.7). В наносах серой лесной почвы при уклоне 3 градуса и интенсивности дождя 2 и 4 мм/мин заметно возросло количество мелкой и средней пыли при уменьшении ила, крупной пыли и песка. Увеличение уклона до 7 градусов при интенсивности дождя 2 мм/мин способствовало большему выносу илистой фракции и мелкой пыли, но дальнейшее возрастание интенсивности до 4 мм/мин привело к захватыванию стоком крупной пыли и песка.
В черноземе выщелоченном достаточное количество наносов для определения гранулометрического состава оказалось только при уклоне 7 градусов и интенсивности дождя 4 мм/мин. В этих условиях в составе наносов наиболее заметно (около 10%) по сравнению с почвой увеличилась доля крупной пыли и в меньшей степени – мелкой пыли (до 3%).
Во всех наносах содержание физической глины оказалось выше, в серой лесной почве – на 2-7 %, а черноземе выщелоченном – на 3 % по сравнению с исходными почвами. Очевидно, это определило большее содержание гумуса во всех наносах, по сравнению с почвой. Как видно из таблицы 5.7 содержание гумуса в сносимом материале достаточно четко коррелировало с его гранулометрическим составом, а именно: при увеличении количества мелкодисперсных фракций оно возрастало на 0,5-3%.
Моделирование различной интенсивности ливней на склонах разной крутизны показало, что в условиях интенсивности дождя 2 и 4 мм/мин масса смытой почвы последовательно возрастает с увеличением количества осадков и при уклоне 3 и 7 на залежи независимо от типа почвы с выпадением 1 мм осадков масса смытой почвы составляет до 1 т/га, тогда как на пахотной серой лесной почве эти значения в 2,5 и 5,8 раз выше (1,7 и 4,2 т/га против 4,4 и 25,7 т/га соответственно), чем на пахотном черноземе выщелоченном. По достижении осадками слоя 40 мм смыв почвы с пашни резко возрастает при всех заданных условиях, достигая катастрофических значений в сотни т/га.
На пологих склонах (3) с увеличением интенсивности от 2 до 4 мм/ мин и продолжительности дождя масса наносов на пашне линейно возрастает соответственно от 7 до 24 т/га в минуту на серой лесной почве и от 4 до 8 т/га в минуту на черноземе выщелоченном. При увеличении уклона до 7 на серой лесной почве при этих интенсивностях смыв возрастает до 26 и 52 т/га в минуту. На черноземе выщелоченном масса наносов возрастает очень постепенно, составляя 10-20 т/га в минуту.
Залежные почвы обладают большей эрозионной устойчивостью и смыв почвы мало зависит от уклона, постепенно возрастая с увеличением интенсивности и продолжительности дождя. Потери серой лесной почвы от ливневых осадков достаточно сильно зависят от уклона. Чернозем выщелоченный более устойчив к разрушению как на пологих, так и крутых склонах.