Эрозия почвы - Soil erosion

Эрозия почвы - это смещение верхнего слоя почвы ; это форма деградации почвы . Этот естественный процесс вызван динамической активностью эрозионных агентов, то есть воды , льда (ледники), снега , воздуха (ветра), растений , животных и человека . В соответствии с этими агентами эрозия иногда подразделяется на водную эрозию, ледниковую эрозию , снежную эрозию, ветровую (эолеевую) эрозию , зоогенную эрозию и антропогенную эрозию, такую ​​как эрозия обработки почвы . Эрозия почвы может быть медленным процессом, который продолжается относительно незаметно, или может происходить с угрожающей скоростью, вызывая серьезную потерю верхнего слоя почвы . Утрата почвы на сельскохозяйственных угодьях может отражаться в снижении потенциала растениеводства , снижении качества поверхностных вод и повреждении дренажных сетей. Эрозия почвы также может вызвать провалы в грунте .

Человеческая деятельность увеличилась в 10–50 раз по сравнению с глобальным темпом эрозии. Чрезмерная (или ускоренная) эрозия вызывает проблемы как «на месте», так и «за пределами площадки». Воздействие на месте включает снижение продуктивности сельского хозяйства и (в естественных ландшафтах ) экологический коллапс , как из-за потери богатых питательными веществами верхних слоев почвы . В некоторых случаях конечным результатом является опустынивание . Воздействие за пределами площадки включает отложение осадков в водных путях и эвтрофикацию водоемов, а также нанесение наносов дорогам и домам. Водная и ветровая эрозия - две основные причины деградации земель ; В совокупности на них приходится около 84% деградированных земель в мире, что делает чрезмерную эрозию одной из самых серьезных экологических проблем во всем мире.

Интенсивное сельское хозяйство , обезлесение , дороги , антропогенное изменение климата и разрастание городов являются одними из наиболее значительных видов деятельности человека с точки зрения их воздействия на стимулирование эрозии. Однако существует множество методов предотвращения и восстановления, которые могут сократить или ограничить эрозию уязвимых почв.

Физические процессы

Осадки и поверхностный сток

Дождь и поверхностный сток, который может быть результатом дождя, вызывают четыре основных типа эрозии почвы: брызговую эрозию , пластовую эрозию , ручейную эрозию и овражную эрозию . Брызговая эрозия обычно рассматривается как первая и наименее серьезная стадия процесса эрозии почвы, за которой следует пластовая эрозия, затем ручейная эрозия и, наконец, овражная эрозия (наиболее серьезная из четырех).

В всплеске эрозии , то воздействие падающей капли дождя создает небольшой кратер в почве, выкидывая почвенные частицы. Расстояние, которое проходят эти частицы почвы, может достигать 0,6 м (два фута) по вертикали и 1,5 м (пять футов) по горизонтали на ровной поверхности.

Если почва насыщена или если количество осадков превышает скорость, с которой вода может просачиваться в почву, происходит поверхностный сток. Если сток имеет достаточную энергию потока , он будет переносить разрыхленные частицы почвы ( осадок ) вниз по склону. Листовая эрозия - это перенос разрыхленных частиц почвы по суше.

Наконечник отвала покрыт разрывами и овраги вследствие процессов эрозии , вызванные осадков: Rummu , Эстония

Релейная эрозия относится к развитию небольших эфемерных концентрированных потоков, которые функционируют как источник наносов и каксистемы доставки наносов для эрозии на склонах холмов. Как правило, там, где скорость водной эрозии на нарушенных возвышенностях наиболее высока, действуют ручьи. Глубина потока в ручьях обычно составляет порядка нескольких сантиметров (около дюйма) или меньше, а уклоны вдоль русла могут быть довольно крутыми. Это означает, что гидравлическая физика ручьев сильно отличается от физики воды, протекающей по более глубоким и широким каналам ручьев и рек.

Эрозия оврагов возникает, когда сточные воды накапливаются и быстро текут в узких каналах во время или сразу после проливных дождей или таяния снега, удаляя почву на значительную глубину.

Реки и ручьи

Ожог Доббингстона, Шотландия. На этой фотографии показаны два разных типа эрозии, затрагивающие одно и то же место. Эрозия долины происходит из-за течения ручья, а валуны и камни (и большая часть почвы), лежащие по краям, являются ледниковыми до тех пор , пока они не остались позади, когда ледники ледникового периода текли по местности.

Эрозия долины или ручья происходит при непрерывном течении воды вдоль линейного объекта. Эрозия и вниз , углубление долины, и headward , расширяя долину на склоне холма, создавая порезы головы и крутые берега. На самой ранней стадии эрозии ручья эрозионная активность преимущественно вертикальная, долины имеют типичное V - образное поперечное сечение, а градиент потока относительно крутой. Когда достигается некоторый базовый уровень , эрозионная активность переключается на боковую эрозию, которая расширяет дно долины и создает узкую пойму. Градиент потока становится почти плоским, и боковое отложение отложений становится важным, поскольку поток изгибается по дну долины. На всех стадиях эрозии ручья наибольшая эрозия происходит во время паводков, когда доступно больше и быстрее движущейся воды, чтобы нести большую нагрузку наносов. В таких процессах размывается не только вода: взвешенные абразивные частицы, галька и валуны также могут действовать эрозионно, когда они пересекают поверхность в процессе, известном как тяга .

Береговая эрозия - это истирание берегов ручья или реки . Это отличается от изменений на дне водотока, которые называются размывом . Эрозию и изменение формы берегов реки можно измерить, вставив в берег металлические стержни и отметив положение поверхности берега вдоль стержней в разное время.

Термическая эрозия является результатом таяния и ослабления вечной мерзлоты из-за движения воды. Это может происходить как вдоль рек, так и на побережье. Быстрая миграция русел реки Лена в Сибири связана с термической эрозией , поскольку эти участки берегов состоят из несвязных материалов, скрепленных вечной мерзлотой. Большая часть этой эрозии происходит из-за того, что ослабленные берега обрушиваются во время крупных обвалов. Термическая эрозия также влияет на арктическое побережье, где воздействие волн и прибрежные температуры вместе подрывают обрывы вечной мерзлоты вдоль береговой линии и приводят к их разрушению. Ежегодные темпы эрозии вдоль 100-километрового (62-мильного) участка береговой линии моря Бофорта составляли в среднем 5,6 метра (18 футов) в год с 1955 по 2002 год.

Наводнения

При чрезвычайно высоких потоках колки или вихри образуются большими объемами быстро бегущей воды. Колкс вызывает сильную местную эрозию, выщипывание коренных пород и создание географических объектов типа выбоин, называемых бассейнами с высеченными скалами . Примеры можно увидеть в регионах наводнения , возникших в результате ледникового озера Миссула , которое создало желобчатые струпья в районе бассейна Колумбия на востоке Вашингтона .

Ветровая эрозия

Арбол-де-Пьедра , скальное образование в Альтиплано , Боливия, созданное в результате ветровой эрозии.

Ветровая эрозия - основная геоморфологическая сила, особенно в засушливых и полузасушливых регионах. Он также является основным источником деградации земель, испарения, опустынивания, вредной переносимой по воздуху пыли и ущерба урожаю, особенно после того, как его уровень намного превышает естественный уровень в результате деятельности человека, такой как вырубка лесов , урбанизация и сельское хозяйство .

Ветровая эрозия бывает двух основных разновидностей: дефляция , когда ветер поднимает и уносит рыхлые частицы; и истирание , когда поверхности изнашиваются из-за ударов частиц, переносимых ветром. Выдувание подразделяется на три категории: (1) поверхностная ползучесть , когда более крупные и тяжелые частицы скользят или катятся по земле; (2) сальтация , когда частицы поднимаются на небольшую высоту в воздух, отскакивают и сальтируются по поверхности почвы; и (3) суспензия , когда очень маленькие и легкие частицы поднимаются в воздух ветром и часто переносятся на большие расстояния. Засоление является причиной большей части (50–70%) ветровой эрозии, за которой следует взвесь (30–40%), а затем поверхностная ползучесть (5–25%). Илистые почвы, как правило, больше всего страдают от ветровой эрозии; частицы ила относительно легко отделяются и уносятся.

Ветровая эрозия гораздо более серьезна в засушливых районах и во время засухи. Например, на Великих равнинах , по оценкам, потеря почвы из-за ветровой эрозии может быть в 6100 раз больше в засушливые годы, чем во влажные годы.

Массовое движение

Вади в Махтеш Рамон, Израиль, демонстрирует эрозию гравитационного обрушения на его берегах.

Массовое движение - это движение горных пород и отложений по наклонной поверхности вниз и наружу, в основном из-за силы тяжести .

Массовое перемещение является важной частью эрозионного процесса и часто является первым этапом разрушения и переноса выветрившихся материалов в горных районах. Он перемещает материал с более высоких высот на более низкие, где другие эрозионные агенты, такие как ручьи и ледники, могут затем подобрать материал и переместить его на еще более низкие высоты. Процессы массового движения всегда происходят непрерывно на всех склонах; некоторые процессы массового движения действуют очень медленно; другие возникают очень внезапно, часто с катастрофическими последствиями. Любое заметное движение горных пород или отложений вниз по склону часто в общих чертах называют оползнем . Однако оползни можно классифицировать гораздо более детально, что отражает механизмы, ответственные за движение, и скорость, с которой это движение происходит. Одно из видимых топографических проявлений очень медленной формы такой активности - осыпной склон.

Оползания происходят на крутых склонах холмов, вдоль четко выраженных зон трещин, часто в таких материалах, как глина, которые, будучи высвобожденными, могут довольно быстро перемещаться вниз по склону. Они часто показывают изостатическое углубление вформе ложки, в котором материал начал скользить вниз. В некоторых случаях обвал вызван водой под уклоном, ослабляющей его. Во многих случаях это просто результат плохой инженерии на автомагистралях, где это обычное явление.

Ползучесть поверхности - это медленное движение грунта и обломков под действием силы тяжести, которое обычно не ощущается, кроме как при длительном наблюдении. Однако этот термин также может описывать катание смещенных частиц почвы диаметром 0,5–1,0 мм (0,02–0,04 дюйма) ветром по поверхности почвы.

Эрозия почвы

Эродированные вершины холмов из-за эрозии обработки почвы

Эрозия почвы - это форма эрозии почвы, возникающая на возделываемых полях из-за перемещения почвы при обработке почвы . Появляется все больше свидетельств того, что эрозия почвы является основным процессом эрозии почвы на сельскохозяйственных землях, превосходящим водную и ветровую эрозию на многих полях по всему миру, особенно на наклонных и холмистых землях. Характерный пространственный образец эрозии почвы, показанный во многих справочниках по водной эрозии и брошюры, эродированные вершины холмов, на самом деле вызваны эрозией обработки почвы, поскольку водная эрозия в основном вызывает потери почвы на средних и нижних участках склона, а не на вершинах холмов. Эрозия почвы приводит к деградации почвы, что может привести к значительному снижению урожайности и, как следствие, экономическим потерям для хозяйства.

Эрозия почвы на поле с отводными террасами

Факторы, влияющие на эрозию почвы

Климат

Количество и интенсивность осадков является основным климатическим фактором, определяющим водную эрозию почвы. Взаимосвязь особенно сильна, если сильные дожди случаются в то время, когда или в местах, где поверхность почвы недостаточно защищена растительностью . Это может происходить в периоды, когда сельскохозяйственная деятельность оставляет почву голой, или в полузасушливых регионах, где растительность от природы редка. Ветровая эрозия требует сильных ветров, особенно во время засухи, когда растительность редка, а почва сухая (и поэтому более подвержена эрозии). Другие климатические факторы, такие как средняя температура и диапазон температур, также могут влиять на эрозию через их влияние на растительность и свойства почвы. В целом, учитывая схожую растительность и экосистемы, ожидается, что в районах с большим количеством осадков (особенно с интенсивными дождями), с большим количеством ветра или с большим количеством штормов будет больше эрозии.

В некоторых регионах мира (например, на среднем западе США ) интенсивность дождевых осадков является основным определяющим фактором эрозии, при этом более интенсивные осадки обычно приводят к большей эрозии почвы за счет воды. Размер и скорость дождевых капель также являются важным фактором. Дождевые капли большего размера и с большей скоростью обладают большей кинетической энергией , и поэтому их удар будет перемещать частицы почвы на большие расстояния, чем более мелкие и медленно движущиеся капли дождя.

В других регионах мира (например, в Западной Европе ) сток и эрозия возникают в результате относительно низкой интенсивности стратиформных дождевых осадков, выпадающих на ранее насыщенные почвы. В таких ситуациях количество осадков, а не их интенсивность, является основным фактором, определяющим степень эрозии почвы водой.

Структура и состав почвы

Эрозионный овраг в рыхлых отложениях Мертвого моря (Израиль) вдоль юго-западного берега. Этот овраг был выкопан наводнением в Иудейских горах менее чем за год.

Состав, влажность и уплотнение почвы являются основными факторами, определяющими эрозионную активность осадков. Отложения, содержащие больше глины, обычно более устойчивы к эрозии, чем отложения с песком или илом, потому что глина помогает связывать частицы почвы вместе. Почва с высоким содержанием органических материалов часто более устойчива к эрозии, поскольку органические материалы коагулируют почвенные коллоиды и создают более прочную и стабильную структуру почвы. Количество воды, присутствующей в почве до выпадения осадков, также играет важную роль, поскольку оно устанавливает ограничения на количество воды, которое может быть поглощено почвой (и, следовательно, предотвращается ее вытекание на поверхность в виде эрозионных стоков). Влажные насыщенные почвы не смогут впитать столько дождевой воды, что приведет к более высокому уровню поверхностного стока и, следовательно, к более высокой эрозионной активности для данного объема осадков. Уплотнение почвы также влияет на водопроницаемость почвы и, следовательно, на количество воды, которая уходит в виде стока. Более уплотненные почвы будут иметь больший поверхностный сток, чем менее уплотненные почвы.

Растительный покров

Растительность действует как интерфейс между атмосферой и почвой. Увеличивает проницаемость почвы для дождевой воды, тем самым уменьшая сток. Он защищает почву от ветров, что приводит к уменьшению ветровой эрозии, а также к благоприятным изменениям микроклимата. Корни растений связывают почву вместе и переплетаются с другими корнями, образуя более прочную массу, которая менее восприимчива к водной и ветровой эрозии. Удаление растительности увеличивает скорость эрозии поверхности.

Топография

Топография земли определяет скорость, с которой будет течь поверхностный сток , что, в свою очередь, определяет эрозионную активность стока. Более длинные и крутые склоны (особенно без достаточного растительного покрова) более подвержены очень высокой скорости эрозии во время сильных дождей, чем более короткие и менее крутые склоны. Более крутая местность также более подвержена селям, оползням и другим формам процессов гравитационной эрозии.

Человеческая деятельность, увеличивающая эрозию почвы

Сельскохозяйственные практики

Такие пахотные земли, как эта, очень подвержены эрозии из-за дождя из-за разрушения растительного покрова и разрыхления почвы во время вспашки.

Неустойчивые методы ведения сельского хозяйства увеличивают темпы эрозии на один-два порядка по сравнению с естественными темпами и намного превышают замещение почвенной продукцией. Обработка почвы сельскохозяйственных угодий, которая разбивает почву на более мелкие частицы, является одним из основных факторов. В наше время проблема обострилась из-за механизированного сельскохозяйственного оборудования, которое позволяет производить глубокую вспашку , что значительно увеличивает количество почвы, доступной для транспортировки за счет водной эрозии. К другим относятся монокультуры , земледелие на крутых склонах, использование пестицидов и химических удобрений (убивающих организмы, связывающие почву), посев рядов и использование поверхностного орошения . Сложная общая ситуация в отношении определения потерь питательных веществ из почв может возникнуть в результате избирательного характера эрозии почвы. Например, потеря общего фосфора в более мелкой эродированной фракции больше по сравнению со всей почвой. Если экстраполировать эти данные для прогнозирования последующего поведения в принимающих водных системах, причина в том, что этот более легко транспортируемый материал может поддерживать более низкую концентрацию P в растворе по сравнению с фракциями более крупного размера. Обработка почвы также увеличивает скорость ветровой эрозии за счет обезвоживания почвы и ее дробления на более мелкие частицы, которые могут быть унесены ветром. Это усугубляет тот факт, что большинство деревьев, как правило, удаляют с сельскохозяйственных полей, что позволяет ветрам иметь длинные открытые участки для движения с более высокой скоростью. Интенсивный выпас уменьшает растительный покров и вызывает сильное уплотнение почвы, что увеличивает скорость эрозии.

Вырубка леса

На этой сплошной вырубке почти вся растительность удалена с поверхности крутых склонов в районе с очень сильными дождями. В таких случаях происходит сильная эрозия, вызывающая оседание ручья и потерю богатого питательными веществами верхнего слоя почвы .

В нетронутом лесу минеральная почва защищена слоем опавшей листвы и гумуса , покрывающими лесную подстилку. Эти два слоя образуют защитный коврик над почвой, который поглощает удары дождевых капель. Они пористые и очень проницаемые для осадков, и позволяют дождевой воде медленно просачиваться в почву под землей, вместо того, чтобы течь по поверхности в виде стока . Корни деревьев и растений удерживают частицы почвы, предотвращая их вымывание. Растительный покров снижает скорость дождевых капель, которые ударяются о листву и стебли перед тем, как упасть на землю, уменьшая их кинетическую энергию . Однако именно лесная подстилка, а не полог, предотвращает поверхностную эрозию. Конечная скорость дождевых капель достигается примерно 8 метров (26 футов). Поскольку лесные пологи обычно выше этого, дождевые капли часто могут восстанавливать предельную скорость даже после удара о полог. Однако нетронутая лесная подстилка с ее слоями опада из листьев и органических веществ все еще способна поглощать воздействие дождя.

Обезлесение вызывает повышенную скорость эрозии из-за воздействия на минеральную почву за счет удаления гумуса и слоев подстилки с поверхности почвы, удаления растительного покрова, который связывает почву вместе, и вызывая сильное уплотнение почвы от лесозаготовительной техники. После того, как деревья были удалены с помощью пожара или вырубки, скорость инфильтрации становится высокой, а эрозия - низкой в ​​той степени, в которой лесная подстилка остается нетронутой. Сильные пожары могут привести к дальнейшей значительной эрозии, если за ними последуют сильные дожди.

В глобальном масштабе одним из крупнейших факторов, способствовавших эрозионной потере почвы в 2006 году, является рубочная обработка тропических лесов . В ряде регионов земли целые сектора страны стали непродуктивными. Например, на высоком центральном плато Мадагаскара , занимающем примерно десять процентов площади суши этой страны, практически весь ландшафт лишен растительности , с овражными эрозионными бороздами, как правило, глубиной более 50 метров (160 футов) и 1 километром (0,6 мили). ) широкий. Сменное культивирование - это система земледелия, которая иногда включает в себя подсечно-огневой метод в некоторых регионах мира. Это ухудшает качество почвы и делает ее все менее и менее плодородной.

Дороги и урбанизация

Урбанизация оказывает большое влияние на процессы эрозии - во-первых, за счет разрушения земель растительного покрова, изменения схемы дренажа и уплотнения почвы во время строительства; и затем, покрывая землю непроницаемым слоем асфальта или бетона, который увеличивает количество поверхностного стока и увеличивает скорость приземного ветра. Большая часть наносов, переносимых стоками из городских районов (особенно с дорог), сильно загрязнена топливом, маслом и другими химическими веществами. Этот увеличенный сток, помимо эрозии и деградации земли, по которой он протекает, также вызывает серьезные нарушения в окружающих водоразделах, изменяя объем и скорость воды, протекающей через них, и заполняя их химически загрязненными отложениями. Увеличенный поток воды через местные водные пути также приводит к значительному увеличению скорости эрозии берегов.

Изменение климата

Ожидается, что более теплые атмосферные температуры, наблюдавшиеся в последние десятилетия, приведут к более активному гидрологическому циклу, включая большее количество экстремальных дождей. Повышение уровня моря , которое произошло в результате изменения климата также значительно увеличилось прибрежные скорости эрозии.

Исследования эрозии почв показывают, что увеличение количества и интенсивности дождевых осадков приведет к увеличению темпов эрозии почвы. Таким образом, если количество и интенсивность осадков увеличатся во многих частях мира, как ожидалось, эрозия также усилится, если не будут приняты меры по мелиорации. Ожидается, что темпы эрозии почвы изменятся в ответ на изменения климата по ряду причин. Самым прямым является изменение эрозионной силы осадков. Другие причины включают: а) изменения в растительном покрове, вызванные сдвигами в производстве растительной биомассы, связанными с режимом влажности; b) изменения в подстилочном покрытии на земле, вызванные как изменениями скорости разложения растительных остатков, обусловленными микробной активностью почвы, зависящей от температуры и влажности, так и скоростью производства растительной биомассы; c) изменения влажности почвы из-за смещения режима осадков и скорости эвапотранспирации, что изменяет коэффициенты инфильтрации и стока; г) изменения эродируемости почвы из-за снижения концентрации почвенного органического вещества в почвах, что приводит к тому, что структура почвы становится более восприимчивой к эрозии и увеличению стока из-за увеличения уплотнения поверхности почвы и образования корки; д) переход зимних осадков с неэрозионного снега на эрозионные осадки из-за повышения зимних температур; е) таяние вечной мерзлоты, которое вызывает эрозионное состояние почвы из ранее не эродируемого; и g) изменения в землепользовании, необходимые для приспособления к новым климатическим режимам.

Исследования Пруски и Ниаринга показали, что, если не учитывать другие факторы, такие как землепользование, разумно ожидать примерно 1,7% изменения эрозии почвы на каждый 1% изменения общего количества осадков при изменении климата. В недавних исследованиях прогнозируется увеличение эрозионной активности осадков на 17% в США, на 18% в Европе и на 30-66% в мире.

Глобальные экологические последствия

сток и фильтр soxx
Карта мира, показывающая районы, уязвимые для высоких темпов водной эрозии.
В 17-18 веках остров Пасхи испытал сильную эрозию из-за вырубки лесов и нерациональных методов ведения сельского хозяйства. В результате потеря верхнего слоя почвы в конечном итоге привела к экологическому коллапсу, вызвав массовый голод и полный распад цивилизации острова Пасхи.

Из-за серьезности экологических последствий и масштабов, в которых она происходит, эрозия представляет собой одну из самых серьезных глобальных экологических проблем, с которыми мы сталкиваемся сегодня.

Деградация земель

В настоящее время водная и ветровая эрозия являются двумя основными причинами деградации земель ; вместе взятые, они ответственны за 84% деградированных площадей.

Ежегодно с земли вымывается около 75 миллиардов тонн почвы, что примерно в 13-40 раз превышает естественную скорость эрозии. Приблизительно 40% сельскохозяйственных земель в мире серьезно деградированы. По данным ООН , площадь плодородной почвы размером с Украину ежегодно теряется из-за засухи , обезлесения и изменения климата . В Африке , если нынешние тенденции деградации почв сохранятся, континент, возможно, сможет прокормить только 25% своего населения к 2025 году, по данным Института природных ресурсов Африки УООН в Гане.

Недавние разработки в области моделирования позволили количественно оценить эрозионную активность дождя в глобальном масштабе с использованием высокого временного разрешения (<30 мин) и высокоточной регистрации осадков. В результате обширных усилий по сбору глобальных данных была создана Глобальная база данных об эрозии осадков (GloREDa), которая включает данные об эрозии осадков для 3625 станций и охватывает 63 страны. Эта первая в истории база данных глобальной эрозионной активности осадков была использована для разработки карты глобальной эрозионной активности с интервалом 30 угловых секунд (~ 1 км) на основе сложного геостатистического процесса. Согласно новому исследованию, опубликованному в Nature Communications, почти 36 миллиардов тонн почвы ежегодно теряется из-за воды, а обезлесение и другие изменения в землепользовании усугубляют проблему. В исследовании изучается динамика глобальной эрозии почвы с помощью пространственно-распределенного моделирования с высоким разрешением (размер ячейки примерно 250 × 250 м). Геостатистический подход позволяет впервые полностью включить в глобальную модель почвенной эрозии землепользования и изменений в землепользовании, масштабов, типов, пространственного распределения глобальных пахотных земель и воздействия различных региональных систем земледелия.

Утрата плодородия почвы из-за эрозии еще более проблематична, потому что ответ часто заключается в применении химических удобрений, что приводит к дальнейшему загрязнению воды и почвы, а не к регенерации земли.

Осаждение водных экосистем

Эрозия почвы (особенно в результате сельскохозяйственной деятельности) считается ведущей глобальной причиной диффузного загрязнения воды из-за воздействия избыточных наносов, попадающих в мировые водные пути. Сами отложения действуют как загрязнители, а также являются переносчиками других загрязнителей, таких как прикрепленные молекулы пестицидов или тяжелые металлы.

Воздействие увеличения наносов на водные экосистемы может быть катастрофическим. Ил может задушить нерестилища рыбы, заполняя пространство между гравием на дне ручья. Это также снижает их количество пищи и вызывает серьезные респираторные проблемы, поскольку осадок попадает в их жабры . Биоразнообразия в водных растений и водорослей жизни снижается, и беспозвоночные также не могут выживать и размножаться. Хотя само событие седиментации может быть относительно недолгим, экологические нарушения, вызванные массовым вымиранием, часто сохраняются надолго в будущем.

Одна из самых серьезных и давних проблем водной эрозии во всем мире находится в Китайской Народной Республике , в среднем течении Желтой реки и верховьях реки Янцзы . Из Желтой реки в океан ежегодно попадает более 1,6 миллиарда тонн наносов. В наносов берет начало в первую очередь от водной эрозии в Лессового плато области на северо - западе.

Загрязнение воздуха пылью

Частицы почвы, собираемые во время ветровой эрозии почвы, являются основным источником загрязнения воздуха в виде переносимых по воздуху твердых частиц - «пыли». Эти переносимые по воздуху частицы почвы часто загрязнены токсичными химическими веществами, такими как пестициды или нефтяное топливо, что создает опасность для окружающей среды и здоровья населения, когда они позже приземляются или вдыхаются / проглатываются.

Пыль от эрозии подавляет осадки и меняет цвет неба с синего на белый, что приводит к увеличению числа красных закатов. Пыльные явления связывают с ухудшением состояния коралловых рифов в Карибском бассейне и Флориде, прежде всего с 1970-х годов. Подобные шлейфы пыли образуются в пустыне Гоби , которые в сочетании с загрязнителями распространяются на большие расстояния по ветру или на восток, в Северную Америку.

Мониторинг, измерение и моделирование эрозии почвы

Террасирование - это древний метод, который может значительно замедлить скорость водной эрозии культурных склонов.

Мониторинг и моделирование процессов эрозии может помочь людям лучше понять причины эрозии почвы , сделать прогнозы эрозии при различных возможных условиях и спланировать реализацию стратегий предотвращения и восстановления эрозии . Однако сложность процессов эрозии и количество научных дисциплин, которые необходимо учитывать для их понимания и моделирования (например, климатология, гидрология, геология, почвоведение, сельское хозяйство, химия, физика и т. Д.), Затрудняют точное моделирование. Модели эрозии также являются нелинейными, что затрудняет их численную работу и затрудняет или делает невозможным масштабирование до прогнозирования больших площадей на основе данных, собранных путем выборки меньших участков.

Наиболее часто используемой моделью для прогнозирования потери почвы в результате водной эрозии является Универсальное уравнение потери почвы (USLE) . Это было разработано в 1960-х и 1970-х годах. Он оценивает среднегодовую потерю почвы A на площади размером с участок как:

A = RKLSCP

где R - коэффициент эрозии дождя , K - коэффициент эрозии почвы , L и S - топографические факторы, представляющие длину и уклон, C - коэффициент покрытия и управления, а P - коэффициент вспомогательной практики.

Несмотря на пространственную основу USLE в масштабе участка , модель часто использовалась для оценки эрозии почвы на гораздо более крупных территориях, таких как водоразделы , континенты и во всем мире. Одна из основных проблем заключается в том, что USLE не может моделировать эрозию оврагов, и поэтому эрозия из оврагов игнорируется при любой оценке эрозии на основе USLE. Тем не менее, эрозия из оврагов может составлять значительную часть (10–80%) общей эрозии возделываемых и пастбищных земель.

За 50 лет, прошедших с момента введения USLE, было разработано множество других моделей эрозии почвы. Но из-за сложности эрозии почвы и составляющих ее процессов, все модели эрозии могут лишь приблизительно аппроксимировать фактические скорости эрозии, когда они проверены, то есть когда прогнозы модели сравниваются с реальными измерениями эрозии. Таким образом, продолжают разрабатываться новые модели эрозии почвы. Некоторые из них по-прежнему основаны на USLE, например, модель G2. Другие модели эрозии почвы в значительной степени (например, модель проекта прогнозирования водной эрозии ) или полностью (например, RHEM, модель гидрологии пастбищных угодий и модели эрозии) отказались от использования элементов USLE. Глобальные исследования по-прежнему основываются на USLE.

Профилактика и восстановление

Бурелом (строка деревьев) посадили рядом сельскохозяйственное поле, действующее в качестве защиты от сильного ветра. Это снижает эффект ветровой эрозии и дает много других преимуществ.

Самый эффективный известный метод предотвращения эрозии - это увеличение растительного покрова на земле, что помогает предотвратить как ветровую, так и водную эрозию. Террасирование - чрезвычайно эффективное средство борьбы с эрозией, которое на протяжении тысячелетий практикуется людьми во всем мире. Ветрозащитные полосы (также называемые лесозащитными полосами) представляют собой ряды деревьев и кустарников, которые высаживают по краям сельскохозяйственных полей, чтобы защитить поля от ветра. Помимо значительного уменьшения ветровой эрозии, ветрозащитные полосы обеспечивают множество других преимуществ, таких как улучшенный микроклимат для сельскохозяйственных культур (который защищен от обезвоживания и других разрушительных воздействий ветра), среда обитания для полезных видов птиц, связывание углерода и эстетические улучшения сельскохозяйственного ландшафта. . Традиционные методы посадки, такие как смешанное возделывание (вместо монокультурного посева ) и севооборот , также показали, что значительно снижают скорость эрозии. Пожнивные остатки играют роль в смягчении эрозии, поскольку они уменьшают воздействие капель дождя, разрушающих частицы почвы. При выращивании картофеля вероятность эрозии выше, чем при выращивании зерновых или масличных культур. Кормовые культуры имеют мочковатую корневую систему, которая помогает бороться с эрозией, прикрепляя растения к верхнему слою почвы и покрывая все поле, поскольку это не пропашная культура. В тропических прибрежных системах свойства мангровых зарослей были изучены как потенциальное средство уменьшения эрозии почвы. Известно, что их сложная корневая структура помогает уменьшить волновой ущерб от штормов и наводнений при связывании и строительстве почвы. Эти корни могут замедлить поток воды, что приведет к отложению отложений и снижению скорости эрозии. Однако для поддержания баланса наносов необходимо наличие мангрового леса соответствующей ширины.

Смотрите также

Примечания

дальнейшее чтение

внешние ссылки