Что такое эрозия почвы? Как ядерные технологии помогают обнаружить и предотвратить ее?

Что есть что в ядерной сфере

16.09.2022

Владимир Тараканов, Бюро общественной информации и коммуникации МАГАТЭ

Эрозия почвы представляет угрозу для сельского хозяйства и производства продуктов питания. Она является основным фактором деградации земельных ресурсов, которой подвержены 1,9 млрд га земель, что составляет почти две трети всех земельных ресурсов планеты, и ставит под угрозу снабжение продовольствием на глобальном уровне. (Изображение: А. Варгас/МАГАТЭ)

Эрозия почвы — это процесс, в ходе которого разрушается верхний слой почвы, из которого растения получают наибольшее количество питательных веществ и воды. Это самый распространенный вид деградации земель. Когда плодородный верхний слой почвы смещается, продуктивность земли снижается, а фермеры теряют жизненно важный ресурс для выращивания продуктов питания.

В отличие от ветра или солнца, почва — это ограниченный, невозобновляемый ресурс, истощающийся с пугающей скоростью.

Некоторые регионы, такие как Центральная Азия, особенно сильно страдают от этого. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО) и Международной организации по миграции (МОМ), в некоторых странах региона практически все земельные ресурсы подвержены деградации — 97,9% в Таджикистане, 85% — в Кыргызстане и 70% — в Казахстане.

От различных видов деградации земельных ресурсов страдают около 1,5 миллиарда человек, особенно в развивающихся странах. Однако у этой проблемы есть неожиданное решение — ядерная наука. Ядерные методы позволяют экспертам изучать причины возникновения, а также сам процесс эрозии, выявлять ее очаги и оценивать эффективность различных методов землепользования для снижения темпов эрозии с целью повысить устойчивость почвы к изменению климата и защитить ее на долгие годы.

Используя ядерные технологии, такие как метод измерения радионуклидов, содержащихся в выпадениях (РНВ) и анализ компонентно-специфических стабильных изотопов (КССИ-анализ), МАГАТЭ помогает оценить масштабы эрозии для реализации надлежащих стратегий по сохранению почв.

Совместно с ФАО МАГАТЭ помогает странам наращивать потенциал в использовании ядерных и изотопных методов для борьбы с эрозией почв, защиты почвенных ресурсов и поддержки устойчивого сельскохозяйственного производства.

Каковы причины, каковы последствия?

(Изображение: А. Варгас/МАГАТЭ)

Эрозия почвы является естественным процессом и происходит на всех континентах, однако деятельность человека значительно ускоряет ее. Чаще всего эрозия почвы происходит на склонах. Она может быть вызвана естественными факторами, в том числе ветром, сильными дождями или таянием снега в северных странах. Тем не менее, деятельность человека, к примеру вырубка лесов или неправильное управление земельными ресурсами, может ускорять этот процесс в два-три раза.

Эрозия приводит к исчезновению плодородного верхнего слоя почвы, а это, наряду с утратой содержащихся в ней питательных веществ и минералов, представляет угрозу для сельскохозяйственного производства, продовольственной безопасности и окружающей среды (преимущественно водных ресурсов). Почва является источником до 95% всей сельскохозяйственной продукции, поэтому ее качество и доступность влияют на качество и количество нашей пищи. В настоящее время примерно четверть всего населения планеты зависит от пищи, произведенной на землях, подвергшихся деградации. С каждым годом темпы деградации увеличиваются, что приводит к ежегодной потере миллионов гектаров почвы во всем мире.

Почва, подвергшаяся эрозии, также влияет на качество воды и жизнедеятельность водной фауны и флоры. Она может осыпаться или смываться в водоемы (такие как реки и озера), засоряя их и способствуя накоплению в воде питательных веществ, вымываемых с полей, что ведет к чрезмерному разрастанию водорослей. Это ставит под угрозу качество воды и нарушает условия существования водной фауны и флоры. Даже в более крупных водоемах, таких как моря и океаны, осадочные отложения могут накапливаться в больших количествах, замутняя близлежащие воды и снижая их прозрачность, что еще сильнее нарушает устойчивость водных экосистем и часто приводит к гибели водных растений и животных.

Другие последствия эрозии почв включают нарушение экосистемных функций, повышение риска оползней и наводнений, утрату биоразнообразия, повреждение городской инфраструктуры и в тяжелых случаях, перемещение населения.

Как могут помочь ядерные методы?

Эродированная почва может не восстанавливаться в течение множества лет, поэтому важно правильно оценить масштабы эрозии и количество утраченной почвы, а также оптимизировать управление земельными ресурсами и внедрить почвозащитные меры. Именно в этом и могут помочь ядерные методы. Для борьбы с эрозией почв чаще всего используются метод измерения РНВ и КССИ-анализ. Метод измерения РНВ позволяет определить степень эрозии и количество утраченной почвы, а КССИ-анализ — выявить участки, наиболее подверженные эрозии.

На основе полученных данных могут быть реализованы почвозащитные меры, такие как террасирование, контурное и полосное земледелие, минимальная пахота, беспахотная обработка почвы, мульчирование, использование покровных культур, эрозионных гребней и борозд. Ознакомьтесь с примерами нашей работы на Мадагаскаре и в Уганде.

Метод измерения радионуклидов, содержащихся в выпадениях (РНВ)

Радионуклиды, содержащихся в выпадениях (РНВ) оседают на землю вместе с дождем. Концентрация РНВ в почве крайне мала и безвредна для человека, однако, точное определение этой концентрации с помощью ядерных методов может помочь рассчитать темп и масштаб эрозии. (Изображение: А. Варгас/МАГАТЭ)

РНВ можно обнаружить по всему миру, самым распространенным из них является цезий-137 (Cs-137). Наибольшая его часть была выброшена в атмосферу во время испытаний ядерного оружия в 1950-1960-х годах, он постепенно выпадал на землю вместе с дождем и впитывался в верхний слой почвы.

Концентрация РНВ в почве незначительна и безвредна для человека. Тем не менее, с помощью гамма-спектрометрии ее можно замерить и использовать для оценки темпов и масштабов эрозии. Когда верхний слой почвы подвергается эрозии, концентрация Cs-137 на участке снижается, а там, куда в результате смещается почва, концентрация Cs-137 увеличивается. Отслеживание перераспределения РНВ позволяет экспертам точно определить, какое количество почвы сместилось и отложилось в другом месте. Кроме того, для анализа данных необходимо выбрать еще один участок, который не подвергался воздействию эрозии или отложению эродированной почвы. Этот контрольный участок, где содержание РНВ менялось только за счет радиоактивного распада, представляет собой стандартные условия в этой местности и используется в сравнительных целях. Затем содержание РНВ на участке, подвергшемся эрозии и участке, куда сместилась эродированная почва сравнивают с контрольным участком для расчета количества почвы, подвергшейся эрозии или отложившейся в новом месте.

Помимо Cs-137, для отслеживания эрозии почв также используются два других радионуклида, содержащихся в выпадениях: свинец-210 (Pb-210) и бериллий-7 (Be-7).

Использование РНВ для отслеживания эрозии почв удобнее, дешевле и менее трудоемко по сравнению с традиционными методами, такими как измерение смещения почвы по объемным параметрам или измерение перемещения отложений в пространственном масштабе на земельных участках разного размера.

Метод измерения РНВ особенно полезен при изучении влияния разных видов землепользования на темп эрозии и эффективность различных почвозащитных мер. Эта информация необходима для разработки стратегий, выбора наиболее подходящих мер и реализации программ по сохранению почв.

Метод компонентно-специфических стабильных изотопов (КССИ-анализ)

Ученые могут отслеживать наличие стабильных изотопов, таких как углерод-13, в почве, чтобы определить очаги эрозии и выявить влияние различных видов землепользования и культур на распространение эрозии. (Изображение: А. Варгас/МАГАТЭ)

Метод измерения РНВ охватывает многие, но не все аспекты отслеживания и анализа эрозии почв. По этой причине при определении происхождения отложений и очагов эрозии на больших территориях, например  водоразделах, используется анализ компонентно-специфических стабильных изотопов (КССИ-анализ). Он был разработан специально для этих целей.

КССИ-анализ позволяет измерить содержание стабильного изотопа углерода-13 (С-13) для определения различных источников органического вещества почвы. Это возможно благодаря тому, что каждое растение имеет свою собственную сигнатуру C-13, которая сохраняется в почве при распаде растительных тканей. Это позволяет идентифицировать экосистемы и виды землепользования, которые влияют на органическое вещество почвы. Для проведения анализа C-13 необходимы пробы составляющих растительной ткани, которые не разлагаются в земле и являются стабильными. Жирные кислоты, присутствующие в корнях растений, наиболее подходят для этой цели. Когда растительные ткани разлагаются, жирные кислоты становятся частью органического вещества почвы. Они имеют уникальные сигнатуры стабильных изотопов, которые можно анализировать и использовать почти как отпечатки пальцев.

Используя КССИ-анализ, ученые сопоставляют «отпечатки пальцев» содержащихся в почве соединений с «отпечатками пальцев» в экосистемах выбранного района. Взяв образец земли, подвергшейся эрозии, или отложений в водоемах, ученые могут определить их источник, а также районы, наиболее уязвимые к эрозии. Эта информация ценна для определения четких мер по сохранению почвы. Ознакомьтесь с примером нашей работы в этой сфере в Мьянме.

Какую роль играет МАГАТЭ?

• МАГАТЭ партнерстве с ФАО помогает более чем 60 странам использовать ядерные методы для выявления, мониторинга и борьбы с эрозией почвы в рамках Программы технического сотрудничества и работы Совместного центра ФАО/МАГАТЭ по ядерным методам в области продовольствия и сельского хозяйства.
• МАГАТЭ и ФАО стимулируют обмен передовым опытом, предоставляя руководящие материалы по использованию РНВ для отслеживания эрозии почв и оценки эффективности мер для их сохранения, а также по особенностям использования конкретных РНВ, таких как Cs-137 и Be-7.
• МАГАТЭ также опубликовало руководящие материалы по отслеживанию отложений с помощью КССИ-анализа.
• В странах регионов Азии и Тихого океана, Африки, Латинской Америки и Карибского бассейна МАГАТЭ делится знаниями о ядерных методах с учеными и оказывает им помощь в рамках региональных проектов по борьбе с деградацией земельных ресурсов и отложениями в водоемах, а также по повышению продуктивности почв для улучшения продовольственной безопасности.
• МАГАТЭ сотрудничает с Конвенцией ООН по борьбе с опустыниванием (КБОООН) для содействия распространению наилучших методов управления земельными ресурсами, особенно в районах, уязвимых или подверженных эрозии почв.
• МАГАТЭ работает над выполнением задачи 15.3 в рамках достижения цели устойчивого развития ООН по нейтрализации деградации земельных ресурсов, которая направлена на борьбу с опустыниванием, восстановление деградировавших земель и почв, а также создание мира, свободного от деградации земельных ресурсов.

Ресурсы по теме

16.09.2022

Ее Виды И Меры Борьбы С Последствиями

31.03.2021

• Сельскохозяйственные практики

Эрозия почвы является формой ее деградации. Она определяется как разрушение верхнего слоя земли под влиянием антропогенных и природных факторов. Это процесс, который удаляет верхний слой поля вместе с питательными веществами, а, следовательно, пагубно влияет на плодородие сельскохозяйственных угодий.

Что Такое Эрозия Почвы?

Термин “эрозия почв” охватывает широкий спектр физических и химических воздействий, таких как удаление растворимых веществ, химические изменения, разрушения из-за мороза или быстрые изменения температуры, стирание под действием ветра, заряженного пылью.

Более того, вследствие постоянного роста плотности населения люди вносят значительный вклад в возникновение эрозии из-за обработки полей, чрезмерного обезлесения, а также таких промышленных операций, которые неизбежно влияют на урожайность, например, строительство дорог.

Эрозия Почвы И Ее Причины

Определение причин эрозии поможет нам объяснить, что такое эрозия почвы и ее виды. Можно выделить естественную эрозию почв на полях и ускоренную. Эти два типа значительно отличаются скоростью протекания. Естественная эрозия почв отмечается длинным процессом и может длиться от двух до семи тысячелетий. Антропогенные факторы, в частности нерациональная сельскохозяйственная деятельность человека, значительно ускоряют процесс деградации до 10-30 лет. Основными факторами здесь является неправильная работа с полями, чрезмерные удобрения, бесконтрольный выпас скота, осушение болот, некорректная обработка и орошение угодий.

Естественные (Природные) Причины

Разные типы грунтов подвергается физическим, химическим и биологическим изменениям в зависимости от фактора, вызывающего деградацию. Ключевыми элементами, которые ускоряют деградацию, являются следующие: вода, ветер, снег и движение льда.

• Ветровая эрозия почвы возникает тогда, когда порывы ветра поднимают мелкие частицы с поверхности поля и обнажают его. Толщина снимаемого слоя с поверхности грунта и скорость эрозии зависит от силы ветра. Очень сильные пыльные бури могут отнести слой земли за много километров и превратить плодородное угодье в пустыню.
• Водная эрозия почвы вызвана осадками, которые формируют водные потоки и имеют свойство смывать частички земли. Промоины могут создаваться очень быстро. Сначала в результате осадков формируется небольшая полынья с водой, но впоследствии она может достичь размеров карьера.
• Снежная эрозия почв связана с интенсивным таянием снежного покрова. Это приводит к избыточного увлажнения и разрыхления верхнего слоя почвы. Как результат – питательные органические вещества вымываются быстрее, что снижает плодородие.

Существует множество форм деградации почвы, но для сельскохозяйственной деятельности наиболее важными из них являются следующие: эрозия, засоление и закисление. Из-за быстрой урбанизации и чрезмерные методы ведения сельского хозяйства (обработка полей, использование пестицидов и несоответствующие методы орошения) уровень засоления и кислотности грунта повышается до такой степени, что полям больше не свойственно желаемое для сельского хозяйства плодородие.

Одной из причин негативных изменений является климат, ведь большое количество обильных осадков может напрямую влиять на эрозию почв. В результате ливневых дождей районы со слабой растительностью и корнями особенно уязвимы для дождевых потоков, поэтому здесь истощение полей будет неизбежным. Ветровая эрозия происходит из-за порывов ветра; в основном ветер представляет собой серьезную угрозу, поскольку грунт сухой и, следовательно, является чувствительным к изменениям.

Антропогенные Причины

Техногенная эрозия почвы может быть вызвана строительством карьеров или зданий, неправильными грунтовыми работами и обработкой земли, которая блокирует естественные препятствия для стока воды.

Небрежность при проведении сельскохозяйственных операций, в частности при обработке полей, разбивает поверхность грунта на мелкие кусочки. Эта проблема усугубляется использованием новейшего технологического оборудования. Интересно отметить, что обработка земли влияет на ветровую эрозию почвы – в результате обезвоживания земли образуются более мелкие куски, которые легко подбираются ветром.

Вырубка лесов – еще одна распространенная практика, которая приводит к эрозии. Деревья помогают удерживать землю на месте, поэтому, когда они вырываются с корнем, ветры и дожди выталкивают рыхлый слой и камни в ручьи и реки, что опять-таки ведет к нежелательной седиментации.

Аналогичный эффект наблюдается вследствие промышленных процессов (например, строительства сооружений) и развития транспортной инфраструктуры, которые ослабляют прилегающие сельскохозяйственные угодья.

Последствия Эрозии Почвы На Полях

Эрозия почв может развиваться с разным темпом в зависимости от определенных обстоятельств. Несмотря на то, насколько быстро она развивается, она неизбежно влияет на производительность земель, плодородие, ухудшает качество воды и нарушает водоотведение.

Загрязнение Водных Потоков

Фермеры со всего мира считают влагу важным фактором плодородия. Истощение и эрозия почвы, в свою очередь, способствуют процессу загрязнения грунтовых вод, а затвердевшая структура препятствует протеканию воды в более глубокие слои земли. Эффект плохого дренажа усиливает эрозию из-за плотной засыпки, поэтому производительность земли может быть утеряна из-за недостаточного уровня влажности грунта.

Закисление Почвы

Еще одним губительным эффектом деградации является повышенный уровень кислот в почве из-за нарушения его биологической структуры. После того как органические массы удаляются из верхних слоев грунта, он уже не может поддерживать приемлемый уровень pH. Значение pH выше или ниже желаемых диапазонов подрывают способность растений и интенсивных сельскохозяйственных культур к росту.

Уменьшение Плодородия

Понятно, что эрозия почв является серьезной угрозой для фермеров и пагубно влияет на плодородие. Этот процесс удаляет верхний слой земли вместе с питательными веществами, которые способствуют урожайности. В основном он вызван ветром и водой или обработкой полей.

Стоит отметить, что два наиболее распространенных фактора эрозии почв – вода и ветер – всегда действуют одновременно. Тогда цикл отрицательного влияния на поля воспроизводится следующим образом: весенние осадки размывают земли, впоследствии они становятся сухими и легче разносятся ветром на большие расстояния, а летом пыль опять же размывается из-за дождей, что может даже приводить к образованию оврагов. Чтобы этот цикл прервать, важно не обрабатывать сухие поля и применять почвозащитные меры.

Эрозия Почвы И Меры Борьбы С Ней

Существует множество способов предотвращения эрозии. Они же подходят для борьбы с уже имеющейся деградацией. Эрозию почвы можно замедлить при помощи следующих средств:

• использование технологий снегозадержания, такие как no-till и strip-till
• высадка деревьев, трав и кустарников, которые защищают территорию от ветров, смывов и предотвращают подкисление
• севооборот (чередование различных культур на полях) с короткой ротацией и отказ от паров
• использование современных систем обработки полей
• отказ от чрезмерной обработки полей, особенно сухого грунта
• регулирования выпаса скота на пастбищах
• использование системы CTF (системы контролируемого передвижения техники по полю)
• контроль за незаконной вырубкой лесов, особенно методом сплошной рубки.

Понятно, что большинство таких мероприятий приносят владельцам угодий дополнительные расходы. Однако следует помнить, что последствия эрозии почв также негативно влияют на урожайность полей, а, следовательно, и на их доходность, поэтому важно стараться предотвращать это явление.

Эрозия Почвы И Борьба С Ней С Помощью EOSDA Crop Monitoring

EOSDA Crop Monitoring позволяет получать актуальную информацию об уровне растительности, сравнивать изменения значений растительности за последние 5 лет на основе исторических данных и отслеживать тенденции эрозии почвы. Благодаря разнообразию функций EOSDA Crop Monitoring фермеры экономят ресурсы, время и деньги, особенно при работе с крупномасштабными полями. Принимать решения по срокам урожая, типам удобрений и другим прогнозам становится гораздо проще.

Вместе с тем, что EOSDA Crop Monitoring предоставляет доступ к детальным данным, эта платформа еще и проста в использовании. Вы просто сохраняете поле, применяете зонирование и ждете сообщений о колебаниях NDVI (нормализованного вегетационного индекса) по электронной почте, как только будут добавлены новые изображения для вашего поля. Еще никогда фермеры не могли так просто получить такую ​​информацию! Дистанционное зондирование – очень эффективный инструмент для поддержки производительности ваших полей круглый год.

Чтобы найти подробную инструкцию по работе с системой, ознакомьтесь с пошаговым руководством пользователя EOSDA Crop Monitoring или напишите нам по адресу [email protected].

Узнайте больше о почве:

Просмотреть весь список Скрыть весь список

Эрозия почвы: проблема сельскохозяйственного производства

Статья из энциклопедии

Эрозия почвы — это постепенный процесс, который происходит, когда воздействие воды или ветра отрывает и удаляет частицы почвы, вызывая ухудшение состояния почвы. Ухудшение качества почвы и низкое качество воды из-за эрозии и поверхностного стока стали серьезными проблемами во всем мире. Проблема может стать настолько серьезной, что землю больше нельзя будет обрабатывать, и ее придется оставить. Многие сельскохозяйственные цивилизации пришли в упадок из-за неправильного управления землей и природными ресурсами, и история таких цивилизаций является хорошим напоминанием о защите наших природных ресурсов.

Эрозия представляет собой серьезную проблему для продуктивных сельскохозяйственных угодий и проблем с качеством воды. Контроль отложений должен быть неотъемлемой частью любой системы управления почвой для улучшения качества воды и почвы. Эродированный верхний слой почвы может переноситься ветром или водой в ручьи и другие водные пути. Наносы являются продуктом эрозии земли и образуются в основном в результате плоскостной и ручейковой эрозии на возвышенностях и, в меньшей степени, в результате циклической эрозионной активности в оврагах и дренажных каналах.

Влияние эрозии почвы на качество воды становится значительным, особенно в виде поверхностного стока почвы. Образование наносов и эрозия почвы тесно связаны между собой. Таким образом, наиболее эффективным способом минимизации образования наносов является стабилизация источника наносов путем контроля эрозии. Для борьбы с эрозией можно использовать несколько методов сохранения, но сначала вам нужно понять факторы, влияющие на эрозию почвы. Эрозия почвы – это отрыв и перемещение частиц почвы от места образования под действием воды или ветра. Таким образом, сведение к минимуму воздействия воды или ветра является основной целью борьбы с эрозией. Водная эрозия – наиболее актуальная проблема эрозии в Айове.

Водная эрозия почвы возникает, когда голая поверхность почвы подвергается воздействию дождя, а интенсивность дождя превышает скорость поглощения почвой или скорость инфильтрации, что приводит к стоку с поверхности почвы. Эрозия почвы может протекать в две стадии: 1) отрыв частиц почвы от удара капель дождя, брызг или текущей воды; и 2) перенос отделенных частиц брызгами или проточной водой. Следовательно, эрозия почвы — физический процесс, требующий энергии, и борьба с ним требует определенных мер по рассеиванию этой энергии.

Гидрологические процессы дождя и стока играют существенную роль в водной эрозии. Количество и скорость поверхностного стока могут влиять на эрозию и перенос наносов. Таким образом, методы сохранения почвы важны для уменьшения эрозии почвы. Улучшение скорости инфильтрации почвы, что приводит к уменьшению поверхностного стока, может привести к уменьшению эрозии почвы. Для борьбы с эрозией почвы доступны агрономические, культурные или структурные методы. Структурные практики включают физические изменения в форме и топографии земли. Все эти практики не исключают друг друга. В некоторых ситуациях могут потребоваться как управленческие, так и структурные изменения, когда топография очень сложна. В других ситуациях борьба с эрозией может быть достигнута путем применения единственной практики, при которой эрозия минимальна, например, путем создания заросших водоемов.

Типы эрозии Листовая эрозия (вода)  почти незаметна. Более светлые почвы являются признаком того, что с годами эрозия взяла свое. Ветровая эрозия хорошо видна. Хотя это проблема, водная эрозия, как правило, гораздо более серьезна. Ручейная эрозия  происходит во время проливных дождей, когда небольшие ручейки образуются по всему склону холма, что затрудняет земледелие. Овражная эрозия  делает овраги, некоторые из них огромные, которые невозможно пересечь сельскохозяйственной техникой. Эфемерная эрозия  возникает в естественных депрессиях. Отличается от овражной эрозии тем, что по территории может проезжать сельскохозяйственная техника.

 

 

 

 

 

 

 

Самый эффективный способ контроля эрозия заключается в поддержании постоянного поверхностного покрова на поверхности почвы, такого как пастбище или луг. Следовательно, районы, сильно подверженные водной или ветровой эрозии, необходимо рассматривать для программ сохранения почвы. Потери почвы в Айове из-за водной эрозии и поверхностного стока могут в значительной степени усугубить проблемы с качеством поверхностных вод.

Многие исследования показывают, что эрозия почвы приводит к значительному снижению продуктивности почвы. В исследовании, проведенном в Университете штата Айова с участием 40 почвенных ассоциаций, Крафт и его коллеги ( Proceedings of the National Symposium on Erosion and Soil Productivity , 1984) сообщили, что влияние эрозии почвы на продуктивность почвы в значительной степени определяется свойствами недр, поскольку они влияют на рост корней, водообеспеченность почвы и плодородие пахотного слоя. Таким образом, потеря верхнего слоя почвы может оказать значительное влияние на урожайность, где наличие питательных веществ, среда для роста корней и доступность почвенной влаги имеют важное значение для развития растений. В почвах с неблагоприятными почвенными условиями эрозия может оказывать большое влияние на продуктивность, если плодородие почвы пахотного слоя не восстанавливается.

Управление растительными остатками — это еще один способ борьбы с эрозией почвы путем перехвата дождевых капель, тем самым уменьшая поверхностный сток и защищая от отрыва частиц почвы от ударов дождевых капель. Пожнивные остатки могут обеспечить превосходный почвенный покров после сбора урожая и повысить эффективность сбора снега в межсезонье, улучшить водопоглощение почвы, предотвращая уплотнение поверхности почвы из-за воздействия дождевых капель, и, следовательно, уменьшить поверхностный сток. Не менее важным для сведения к минимуму эрозии почвы является внедрение системы земледелия наряду с методами консервирующей обработки почвы, такими как нулевая, полосовая и гребневая обработка. Степень эффективности различных приемов обработки почвы зависит от степени манипуляции с почвой, которая влияет на распределение пожнивных остатков на поверхности почвы. В таблице 1 показаны комбинации различных систем земледелия и относительный масштаб опасности эрозии, связанной с каждой системой.

Таблица 1. Относительная опасность эрозии отдельных систем земледелия.

Система обрезки Опасность	Относительная эрозия
Пара	244
К-Сб	120
С-С-Сб	112
Непрерывная кукуруза	100
С-С-С-Ох	73
С-С-Окс	68
С-Окс	59
К-К-К-О-М	46
К-К-О-М	32
К-К-О-М-М	27
К-К-О-М-М-М	22
К-О-М	17
К-О-М-М	12
К-О-М-М-М	10
К-О-М-М-М	9
Сплошная крышка	0

С, кукуруза; Sb, соя; О, овес; Вола, овес с сидератом; м, луг.

Первоначально эта статья появилась на страницах 141-143 выпуска IC-484(19) — от 24 июля 2000 г.

Категория:

Управление почвой

Происхождение: 

Архив новостей ICM

Культуры: 

Кукуруза

Соя

Теги: 

эрозия почвы 90 003

Авторы: 

Основные виды, причины и меры борьбы

23.09.2022

• Агротехнические приемы

Эрозия ухудшает качество почвы и является основной причиной потери сельскохозяйственных угодий в мире. Понимание причин эрозии почвы и ее механизмов замедлит разрушение полей. Его последствия могут быть довольно серьезными, но меры по предотвращению и сокращению, а также раннее выявление проблем снизят риски. Здесь могут помочь спутниковые технологии для удаленного управления посевами, поскольку эрозия почвы коррелирует с уровнем растительности на поле.

Что такое эрозия почвы и как она работает?

Эрозия почвы – это ухудшение состояния земли вследствие выноса ее частиц. Он состоит из трех основных стадий: вытеснения, транспортировки и осаждения . Их скорость зависит от типа почвы, агрегации, инфильтрации и напочвенного покрова. Например, хорошо агрегированные поля менее уязвимы, а голые земли легче всего разрушаются. Склоны требуют дополнительной защиты от водной эрозии во время ливневых дождей, что можно решить с помощью покровных культур, многолетних трав или террасного земледелия.

Причины эрозии почвы: почему это происходит?

Различают природные и антропогенные факторы. Верхний слой почвы на полях уносится ветрами или быстрыми стоками воды во время сильных дождей. Однако существует также эрозия почвы, вызванная неэффективным ведением сельского хозяйства.

Природные факторы эрозии почв

• Сильные порывы ветра. Сильные ветры уносят сухие мельчайшие частицы земли, что является типичной проблемой в полузасушливых регионах, ведущей к опустыниванию.
• Изменение климата. Аномальные осадки или скачки температуры разрушают поверхность поля. Еще одним эффектом изменения климата на эрозию почвы является замедление роста растительности, что сокращает полевой покров и подвергает его воздействию дождей и ветров.
• Дожди и наводнения. Обильные дожди смывают частицы верхнего слоя почвы, а крупные дождевые капли ударяются о поверхность поля и разрушают ее сильными брызгами. Бегущие течения во время наводнений – еще одна причина эрозии почвы.
• Лесные пожары. Деревья и кустарники замедляют сток воды. Когда леса или буферные зоны уничтожаются лесными пожарами, водные потоки не имеют препятствий на своем пути.

Эрозия почвы в результате деятельности человека

Помимо природных факторов, эрозия почвы возникает из-за безответственного управления фермой или вырубки лесов для расширения городских территорий, развития туризма, строительства дорог и т. д.

Методы ведения сельского хозяйства, вызывающие эрозию почвы

Естественная растительность гораздо лучше защищает сельскохозяйственные культуры, поскольку сельскохозяйственные угодья более уязвимы для осадков и ветров. Кроме того, агротехника может вызвать эрозию почвы из-за сокращения биоразнообразия как растительности, так и почвенных микроорганизмов. В свою очередь, недостаток органического вещества и полезной биоты негативно сказывается на плодородии полей, так как с голых полей уносят не только частицы земли, но и питательные вещества.

Основными причинами эрозии почвы из-за плохого управления фермой являются чрезмерное внесение удобрений или орошение, традиционная обработка почвы, монокультура, чрезмерный выпас скота и многое другое. Рассмотрим влияние отдельных приемов земледелия на эрозионные процессы.

Вызывает ли монокультура эрозию почвы? Монокультура, или монокультура, предполагает выращивание одной и той же культуры в течение нескольких сезонов. Поскольку каждая культура требует определенных питательных веществ, такая практика приводит к истощению полей. Следовательно, это может привести к деградации земель и эрозии почвы.

Может ли обычная обработка почвы вызывать эрозию полей? Можно. В частности, отвальная вспашка делает землю рыхлой, что способствует водной и ветровой эрозии сельскохозяйственных почв. И наоборот, беспахотное земледелие препятствует этим процессам.

Вызывают ли удобрения эрозию почвы? Это может случиться. Чрезмерное применение минеральных удобрений при недостаточном внесении органических удобрений приводит к обезвоживанию и разрушению ее структуры, что, в свою очередь, делает ее более уязвимой для эрозионных процессов.

Вызывает ли орошение эрозию почвы? Иногда можно. Искусственное орошение — единственный способ выращивания сельскохозяйственных культур при недостатке естественного водоснабжения, но чрезмерное орошение может вызвать эрозию верхнего слоя почвы. Это особенно относится к поверхностному орошению, когда питательные вещества и частицы верхнего слоя почвы удаляются с неровных полей под действием силы тяжести.

Вызывает ли чрезмерный выпас скота эрозию почвы? Так и есть. Перевыпас скота – яркий пример неэффективного управления пастбищами, разрушающего почвенный покров и способствующего эрозионным процессам. Решить проблему могут ротационный выпас и покровные культуры.

Вызывает ли террасное земледелие эрозию почвы? Нет. Напротив, террасное земледелие предотвращает эрозию, замедляя потоки воды на ровных платформах.

Эрозия почвы, вызванная рубками и вырубкой лесов

Любая вырубка деревьев может ускорить эрозионные процессы, будь то заготовка древесины или расширение сельскохозяйственных угодий для выращивания масличной пальмы. Практика сплошных рубок, когда вырубаются все или большая часть деревьев, больше всего обнажает лесные массивы.

Типы эрозии почвы

Классификация основана на скорости эрозионного процесса или его причины (возбудителя). Таким образом, разные виды эрозии почвы делятся на ускоренную или постепенную, антропогенную или естественную. Основными агентами эрозии почв, вызванной природными факторами, являются водотоки и ураганы, однако ситуация может усугубляться и деятельностью человека.

Водная эрозия

Как следует из названия, этот тип эрозии почвы вызывается водой и подразумевает удаление верхнего слоя почвы после дождя, таяния снега, наводнения или плохо организованного орошения. Таким образом, это может произойти как из-за погодных катаклизмов, так и из-за сельскохозяйственной деятельности. На голой местности и при интенсивных осадках или таянии разрушение водой происходит быстрее.

Основными видами водной эрозии почв являются береговая, плоскостная, ручьевая, овражная и брызговая . Их подробное описание смотрите в нашей статье «Водная эрозия : виды, причины, последствия и профилактика ».

Ветровая эрозия

Другим фактором, вызывающим эрозию, являются пыльные бури, разрушающие верхний слой почвы. Пыльные бури в последние десятилетия стали частым явлением, особенно в засушливых районах. Эродируемость увеличивается, если земля ровная, мелкая и сухая. Наоборот, гребни уменьшают энергию ветра, а грубые тяжелые частицы труднее удалить.

Антропогенная эрозия почвы

Этот тип возникает из-за антропогенных факторов, и деятельность человека может вызывать эрозию почвы прямо или косвенно. Например, прямое воздействие оказывает добыча полезных ископаемых. Косвенные последствия следуют за неустойчивым управлением, нарушением верхнего слоя почвы и увеличением эродируемости полей и лесонасаждений.

Последствия эрозии почв

Эрозионные процессы влияют на продуктивность сельского хозяйства, ухудшая уровень жизни и благосостояние сельских сообществ (как индивидуальных фермеров, так и сельскохозяйственных кооперативов). Со временем эродированные сельскохозяйственные угодья теряют плодородие почвы, деградируют и становятся непригодными для сельскохозяйственной деятельности.

По данным Министерства сельского хозяйства США, эрозия почвы снижает производительность США почти на 44 миллиарда долларов в год ^{Скотт Эллиотт. ARS удваивает понимание и моделирование эрозии почвы. Служба сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США.} .

Кроме того, эрозионные процессы наносят серьезный ущерб природе, сокращая биоразнообразие и вызывая дисбаланс экосистем. Однако это не единственная причина эрозии почвы. Часто это остается незамеченным, и загнивание земли становится непоправимым.

Последствия эрозии почвы для сельского хозяйства

Эрозия протекает по-разному на отдельных полях и занимает разное время. Эрозионные процессы на фермах могут протекать медленно, но могут быть ускорены погодными условиями или мероприятиями по обработке полей. В частности, засоление или уплотнение полей из-за движения тяжелой техники или чрезмерного выпаса скота ухудшает инфильтрацию воды и способствует эрозии.

Со временем эродированные сельскохозяйственные угодья деградируют и становятся непригодными для сельскохозяйственной деятельности. Это происходит из-за таких негативных последствий эрозии почв, как истощение пахотного слоя, посадочного материала, загрязнение воды, закисление полей и т. д.

Потери верхнего слоя почвы

Верхний слой почвы является самым богатым слоем земли органическим веществом и питательными веществами, поэтому его вынос водой или ветром существенно ухудшает плодородие полей, что является критическим следствием эрозии почвы на сельскохозяйственных угодьях. Кроме того, овраги или овраги значительно усложняют обработку эродированных земель.

Подкисление почвы

Недостаток органических веществ может повысить кислотность поля, что замедлит развитие сельскохозяйственных культур и сделает сельскохозяйственные угодья уязвимыми для воды и ветра.

Потери посадочного материала

Потоки воды или пыльные бури уносят семена с полей и уничтожают всходы, что приводит к потерям урожая и снижению прибыли фермеров.

Загрязнение воды

Другими последствиями эрозии почв являются оседание и загрязнение водоемов химическими веществами с полей, что, в свою очередь, ухудшает качество поливной воды.

Воздействие эрозии почвы на окружающую среду

Негативные последствия для сельского хозяйства – не единственная неприятность. Примерами ущерба, причиняемого эрозией почвы, являются разложение водных обитателей и растений, утрата биоразнообразия, отложения осадков и частые наводнения.

Частые наводнения

Когда леса превращаются в пастбища или поля, всегда существует риск частых наводнений, поскольку корни деревьев фиксируют землю. Такие участки также теряют инфильтрационные свойства, что также способствует подтоплению и заболачиванию.

Засорение водотоков и загрязнение водоемов

Долгосрочные последствия эрозии почвы включают засорение водотоков и заиление. Кроме того, эрозионные частицы не только вызывают осаждение на более ровных участках, но и забивают заросшие травой водотоки, плотины и водяные насосы. Довольно часто водотоки с полей содержат химические вещества, опасные для людей и животных и отравляющие питьевую воду.

Утрата биоразнообразия

Эродированные земли имеют скудную растительность и со временем полностью оголяются. Это означает не только упадок местной флоры, но и фауны, поскольку многие организмы лишены естественной среды обитания. Утрата биоразнообразия приводит к дисбалансу экосистем.

Снижение секвестрации парниковых газов

Растительность и деревья являются большими хранилищами углекислого газа, но эродированные земли едва ли могут поддерживать их рост. Кроме того, почвы также могут сами действовать как поглотители СО2 ^{Джерри Мелилло, Элизабет Грибкофф. 2021. Поглощение углерода в почве. Климатический портал Массачусетского технологического института.} . По словам профессора Питера Смита из Абердинского университета, земля может удерживать почти 5% антропогенных парниковых газов в год. Устойчивое управление могло бы улучшить ситуацию и остановить потерю поглощающей углерод растительности на нашей планете, сократив выбросы парниковых газов в результате обезлесения.

Решения для борьбы с эрозией почвы

Принятие решений по борьбе с эрозией почвы зависит от таких факторов, как тип почвы, топография или особенности климата, а также от применяемых сельскохозяйственных методов, таких как система обработки почвы или севооборот. Важно анализировать эффективность предпринятых методов и корректировать их для отдельных полей.

Успех начинается с раннего обнаружения проблемы и выбора подходящих методов в зависимости от ее серьезности. Например, повторная посадка, покровные культуры или мульчирование могут быть хорошими способами уменьшить эрозию почвы на начальных стадиях, поскольку растительность защищает поля от разрушения водными стоками, каплями дождя и ветром. В тяжелых случаях воздействие можно смягчить за счет террасного земледелия или запорных дамб.

Другие меры по борьбе с эрозией почвы включают контурную обрезку и посадку многолетних растений с мощной корневой системой для закрепления почвы и замедления потоков воды.

Как предотвратить эрозию почвы

Не так просто уменьшить эрозионные процессы и еще сложнее их остановить, поэтому профилактика, безусловно, является лучшим методом контроля.

Выращивание культур на подходящих землях

Некоторые местности чрезвычайно подвержены эрозионным процессам, поэтому их нельзя использовать для земледелия без определенных профилактических мер по снижению рисков. Кроме того, каждый тип поля требует особого ухода для защиты почвы от эрозии.

Практика террасного и контурного земледелия

Поскольку эрозия быстро развивается из-за быстрых стоков, террасное земледелие является единственным способом выращивания сельскохозяйственных культур на крутых холмах. Контурное земледелие уменьшает эрозию почвы, потому что растения поглощают воду, а гребни останавливают ее течение, что снижает риск разрушения. Растения с сильными корнями также фиксируют землю и не дают ей скатиться вниз по склону.

Не оставляйте почву голой

Полевой покров помогает не только уменьшить, но и предотвратить разрушение поля. Более 30% ^{Предотвращение эрозии и борьба с ней. Правительство Квинсленда: Окружающая среда, земля и вода. qld.gov.au 9Почвенный покров 0340 для борьбы с эрозией помогает существенно снизить риски. Полное укрытие можно применять в большинстве систем выпаса скота и растениеводства.}

Растительность

Посадка сельскохозяйственных культур помогает предотвратить эрозию почвы, обеспечивая постоянный почвенный покров, в то время как оставление поля голым способствует эрозионным процессам. Обеспечьте почвенный покров между вегетационными периодами с помощью севооборота и практики покровных культур. Кроме того, севооборот снижает эрозию почвы за счет закрепления земли попеременно высаженными глубококорневыми культурами. Кроме того, ряды высокой растительности защищают поля от ветра.

Использование Мульчирование

Мульча, такая как солома, сухие сорняки или агротекстиль, не только защищает поле от дождя и ветра, но и удерживает почвенную влагу, что предохраняет землю от растрескивания. Кроме того, разложившаяся мульча биологического происхождения добавляет в поле питательные и органические вещества, повышая плодородие и улучшая его структуру.

Переход на беспахотную или минимальную обработку почвы

Вспашка является обычной практикой в ​​традиционном сельском хозяйстве, однако исследования доказывают, что уменьшение нарушения сельскохозяйственных угодий ^{Зейтц, Штеффен и Прасун, Фолькер и Шолтен, Томас. (2020). Борьба с эрозией почвы с помощью систем нулевой обработки почвы. 10.1007/978-3-030-46409-7_12.} при нулевой обработке также может помочь уменьшить эрозию почвы. Когда почвенные агрегаты и напочвенный покров остаются практически нетронутыми, эрозионные процессы развиваются медленно.

Добавить органическое вещество

Здоровый верхний слой почвы должен содержать органические вещества из разложившегося навоза животных и растительного навоза. Органические вещества предотвращают эрозию почвы несколькими способами:

• снабжает сельскохозяйственные культуры жизненно важными питательными веществами, укрепляя почвенный покров;
• улучшает водоудерживающие свойства и уменьшает стекание;
• связывает частицы земли, помогая противостоять течениям и ветрам.

Использование ротационного выпаса

Когда скот пасется на одном и том же месте в течение длительного времени, он съедает почти всю растительность. В свою очередь, потеря напочвенного покрова часто провоцирует эрозию. Вот почему важно дать возможность пастбищам восстановиться, перегнав скот на другие пастбища.

Переход на капельное орошение

Поскольку капельное орошение исключает чрезмерные потоки воды и брызги, это лучший метод орошения, используемый для предотвращения эрозии почвы. Капельные системы подают крошечные капли воды к корням растений на поверхности или под землей без риска разрушения.

EOSDA Мониторинг урожая для предотвращения и выявления процессов эрозии почвы

Существуют различные способы снижения эрозии почвы, в зависимости от ее типа и специфики поля. Обычно рекомендуется использовать методы ресурсосберегающего земледелия и устойчивые методы ведения сельского хозяйства. Применяя современные технологии, аграрии могут усилить эффект от противоэрозионной обработки почвы. С точки зрения эрозии почвы инструменты дистанционного зондирования отлично подходят для мониторинга больших сельскохозяйственных угодий и могут использоваться как «крупными игроками» сельскохозяйственного сектора, так и мелкими фермерами. EOSDA Crop Monitoring является примером применения ГИС для борьбы с эрозией почвы.

Внесение удобрений с переменной нормой внесения

Как указано выше, неправильное использование некоторых агрохимикатов может спровоцировать ветровую или водную эрозию. Эрозия почвы на пахотных землях часто возникает из-за чрезмерного внесения минеральных удобрений при отсутствии достаточного количества органических удобрений. Такой подход приводит к дегумификации поля и разрушению его структуры. Поля с низким содержанием гумуса более подвержены эрозии почвы, так как мелкие неагрегированные частицы почвы легче смываются водой или вытесняются ветром. Тем не менее, этих негативных последствий можно избежать при рациональном распределении минеральных и органических удобрений, чему способствует технология переменного внесения.
Функция «Зонирование» в EOSDA Crop Monitoring помогает определить необходимое количество минеральных и органических удобрений для различных участков в зависимости от их индивидуальных потребностей . Используя эту функцию, фермеры могут разделить свои поля на несколько зон на основе карт индексов вегетации. Каждая зона на карте показывает определенную интенсивность растительности, помогая распределять удобрения для каждой зоны.

Функция зонирования EOSDA Crop Monitoring для интеллектуального внесения удобрений.

Чрезмерное применение минеральных удобрений приводит к вымыванию питательных веществ из почвенного профиля, химическому загрязнению, интоксикации урожая, снижению урожайности полей. С другой стороны, рациональное применение не только сократит затраты производителей за счет сокращения количества необходимых ресурсов, но и положительно повлияет на окружающую среду, а также поможет контролировать эрозию почвы.

Планирование и мониторинг севооборота

Севооборот является одним из основных методов ведения сельского хозяйства для уменьшения эрозии почвы. В зависимости от крутизны склонов и уже существующих эрозионных проявлений применяют тот или иной тип севооборота, в том числе вегетативную борьбу с эрозией почвы многолетними травами. Также севооборот считается важным фактором поддержания высокой продуктивности поля, поскольку постоянное возделывание одной и той же монокультуры истощает поле, приводя к болезни и токсичности почвы.

Функции мониторинга урожая EOSDA позволяют удобно отслеживать севооборот на отдельных полях . Пользователи платформы также могут добавлять историю севооборота для каждого нового поля для удобного отслеживания и планирования дальнейших действий. Для этого достаточно указать сроки посева и сбора урожая и название культуры. Добавленные данные для каждого поля упрощают планирование последовательности посевов на следующие вегетационные периоды в зависимости от продуктивности поля и потребностей. Основные правила севооборота, наряду с другими рекомендациями, помогают предотвратить снижение продуктивности поля и развитие эрозионных процессов почвы.

Исторические данные о севообороте на поле хранятся в EOSDA Crop Monitoring.

Мониторинг производительности поля

Мониторинг урожая EOSDA выделяет текущее состояние поля с помощью различных индексов вегетации. Регулярные обновления спутниковых изображений предоставляют актуальную информацию о посевах. Также пользователи платформы могут получить доступ к историческим данным об изменении состояния растительности. Имея исторические данные за несколько лет, вы можете создавать карты продуктивности, которые генерируются с помощью безоблачной аналитики изображений за выбранный период.

При сравнении карт продуктивности за разные периоды аграрии могут также проследить изменение уровня растительности на всем поле или в отдельных его зонах . Механизмы эрозии почв являются одной из причин снижения уровня растительности. При обнаружении изменения имеет смысл дополнительно осмотреть поле и провести исследование почвы, чтобы понять причину увядания растительности, подтвердить или исключить влияние эрозии почвы на урожайность сельскохозяйственных культур.

Важность борьбы с эрозией почвы

Эродированные поля снижают продуктивность всего сельскохозяйственного сектора в США и во всем мире, и важно своевременно замечать участки с эрозией почвы до тех пор, пока ущерб не станет серьезным. Большинству растениеводов удалось замедлить процессы разрушения земель в своих хозяйствах, но проблема по-прежнему остается ключевой причиной потери сельскохозяйственных угодий на нашей планете.