Эрозионные процессы на черноземах лесостепной зоны Красноярского края

Введение. Установлено, что рельеф является одним из факторов проявления эрозионных процессов. Контрастность интенсивности эрозии на пашнях расчлененных возвышенностей и плоских равнин сглаживает зональные тенденции ее изменения. Геоморфологическим районам равнин присуща левосторонняя асимметрия распределения площадей пахотных склонов с различной интенсивностью смыва. Асимметричность в общем соответствует характеру распределения эрозионного потенциала рельефа, что подтверждает ведущую роль рельефа на локальном и региональных уровнях. Принято считать, что склоны крутизной менее 1–2 градусов не могут сформировать сток, достаточно мощный для развития плоскостного смыва [3–6].

Современный рельеф территории южной лесостепи Красноярского края сформирован при динамичном взаимодействии древних тектонических структур, активизации новейших тектонических движений и множества факторов экзогенного преобразования рельефа [2]. Для ведения интенсивного сельскохозяйственного производства на этих землях необходимо предвидеть проявление эрозионно-денудационных процессов, способных снизить плодородие почв, привести к эрозионному расчленению территории. Существенное влияние на интенсивность эрозионных процессов оказывают природные и антропогенные факторы: частота и интенсивность выпадающих осадков, характер снеготаяния, растительность, система земледелия.

По данным инвентаризации земель сельскохозяйственного назначения, в Российской Федерации около 50 % пахотных земель подвержены водной и ветровой эрозии. В европейской части России площадь эродированных земель составляет более 6,8 млн га, или четверть площади пашни. Площади эродированных почв ежегодно увеличивается в среднем на 0,36 % от всей площади пахотных земель, а в некоторых регионах достигает 1,0–1,5 % [7]. На территории Красноярского края в лесостепной зоне экспериментальные данные о стоке и смыве почвы крайне ограничены.

Цель исследований . Суммарный расчет интенсивности смыва почв на черноземах лесостепной зоны в Новоселовском районе Красноярского края.

Задачи : выявить эрозионный потенциал ливневых дождей и талых вод на южном склоне.

Методы исследований. Для изучения эрозии почв применялись пластмассовые микро-лотки размером 0,376 x 0,515 м2. Конструкция устройства следующая: в длинной стороне лотка во всю длину делался прорез около дна шириной 4–5 мм, к нему с наружной стороны приклеивается пластмассовая трубка диаметром 25–30 мм. Один конец ее загибается под углом 90°, а второй тщательно закупоривается пробкой. К трубке цепляется емкость объемом 1,5–2 л. В процессе экспериментов на опытном участке устанавливается 10 таких лотков на расстоянии 50–100 м от грунтовой дороги.

Результаты исследований и их обсуждение . На изучаемой территории плоскостная эрозия развита на черноземах обыкновенных среднемощных и среднесуглинистых от слабой до очень сильной степени. Линейная эрозия проявляется локально в виде промоин, струйчатых размывов и молодых растущих оврагов. Более 50 % агроландшафтов расположены на землях равнинных, 25 % на склонах крутизной до 2°; 15 % сельскохозяйственных угодий на склонах крутизной от 2 до 6° и 10 % на склонах с крутизной выше 6°. Эти склоновые земли в основном используются как пастбища. Основным фактором эрозии являются ливневые дожди, несколько меньше смыв почвы от талых вод, что обусловлено малым количеством снега на полях. Развитию плоскостной эрозии способствуют факторы рельефа местности: волнистый, увалистый, холмисто-увалистый слабо-, средне-, сильнорасчлененный; наличие длинных пологих склонов с крутизной до 2^о,, 2–6^о и покатых склонов с крутизной 6–8^о и более; эрозионное расчленение склоновых форм рельефа.

Исследования по интенсивности проявления эрозионных процессов были проведены на южном склоне [1]. Опытный участок был представлен в урочищах южного склона. Склоны южной экспозиции занимают небольшую площадь в землепользовании, и крутизна склонов колеблется в пределах 1,1–3,0°. Интенсивность эрозионных процессов от талых вод изучалась с 10 марта по 10 мая, а от ливневых дождей во второй половине лета. Во время проведения весенних опытов южная часть была занята смесью многолетних трав (люцер-на+кострец+пырей).

Нами был рассчитан эрозионный потенциал дождя. Зависимость интенсивности дождей от их продолжительности имеет вид степенных функций f (T)= а т /х (х – слой суточных осадков заданной обеспеченности). Эрозионно опасными дождями являются высокоинтенсивные ливни, имеющие небольшую продолжительность. Водная эрозия в высокой степени проявляется в течение 10–30-минутного периода выпадения наиболее эффективной части дождя.

В условиях вегетационного периода наблюдалось выпадение двух ливневых дождей в июле в течение 10 и 20 минут (табл. 1).

Таблица 1

Расчет интенсивности дождя 1% обеспеченности и эрозионного индекса

Дата	Продолжительность, мин	Слой, мм	Интенсивность, мм/мин	Эрозионный индекс ливневых дождей Е 30 , мм2/мин	Потенциальная эрозионная опасность смыва от ливневых дождей
15 июля	20	30	2,3	17,6	Сильная
26 июля	10	20	3,4	17,4	Сильная

Был установлен средний эрозионный индекс ливневых дождей, который составил 17,5 мм2/мин; потенциальная эрозионная опасность смыва от ливневых дождей характеризовалась как сильная.

Для расчета процессов эрозии определялась площадь водосбора на крупномасштабной картографической основе. Величина эрозии определялась по формуле

= F, где Э – смыв почвы с 1 квадратного метра, г/см2; m – масса смытых частиц, г; F – площадь водосбора, м2.

Смыв частиц от ливневых дождей рассмотрен на примере склона южной экспозиции (табл. 2).

Эрозионные процессы от ливневых дождей

Таблица 2

Номер лотка	Масса смытых частиц, г	Площадь водосбора, м2	Эрозия
			г/м2	т/га
1	20589,0	85,3	241,4	2,4
2	41589,3	157,3	264,4	2,6
3	31236,2	168,2	185,7	1,8
4	34252,4	154,3	221,9	2,2
5	29872,3	116,3	256,8	2,6
6	36541,2	115,4	316,6	3,2

При первых проявлениях проталин на заснеженной площади начинается весенний смыв почвы, а до этого талая вода фильтруется через толщу снега, накапливается под ним, не вызывая смыва. Главный эрозионный процесс от талых вод наблюдается на заключительном этапе снеготаяния, когда водоотдача из снега достигает максимальных значений, при оттаивании почвы с поверхности. Также вводится эрозионный потенциал талых вод как произведение максимального запаса воды в снежном покрове (S, мм) на интенсивность снеготаяния в часы пик (а с , мм/мин).

К m =S x a c .

Интенсивность снеготаяния в часы пик на юге лесостепи принимается равной 0,25 мм/мин. По результатам снегомерной съемки были определены запасы воды в снежном покрове. Наибольший запас воды в снеге отмечен в феврале и составил 34 мм. При этом эрозионный потенциал был равен 85 мм2/мин. Площади водосбора составляли от 85,3 до 168,2 м2, было установлено шесть лотков. Масса смытых частиц составила 14523,2–31254,6 г, эрозия почв почв варьировала от 1,7 до 1,9 т/га (табл. 3).

Эрозионные процессы от талых вод

Таблица 3

Номер лотка	Масса смытых частиц, г	Площадь водосбора, м2	Эрозия
			г/м2	т/га
1	14523,2	85,3	170,3	1,7
2	28452,4	157,3	180,9	1,8
3	31254,6	168,2	185,8	1,8
4	29874,5	154,3	193,6	1,9
5	19875,4	116,3	170,9	1,7
6	21578,9	115,4	186,9	1,9

Заключение. Расчетная интенсивность смыва почв от совместного воздействия ливневых и талых вод на южном склоне при сложившихся рельефных и метеорологических условиях составляет от 4,3 до 4,8 т/га, что можно отнести к слабой степени проявления эрозии почв – 2-му классу.