Розділ «5. ЗАХИСТ ҐРУНТІВ ВІД ЕРОЗІЇ І ДЕФЛЯЦІЇ»

Крім ерозії, існують інші форми деструкції ґрунтів: дефляція, суффозія, карст, соліфлюкція, техногенне руйнування та ін.

Дефляція - це руйнування ґрунту і перенесення дрібнозему вітром. Необхідна умова проявлення дефляції - наявність вітру із швидкістю, достатньою для перенесення ґрунтових часток. Максимальне проявлення дефляції спостерігається під час ураганних вітрів, коли в повітря піднімається велика маса пилоподібних часток. Дефляція - це другий за величиною після ерозії негативний вплив на ґрунтовий покрив, що призводить до знищення родючих ґрунтів на величезних територіях. Це явище часто супроводжує ерозію.

Дефляція є двох видів: повсякденна і пилові (чорні) бурі.

Повсякденна дефляція виникає при вітрах малих швидкостей (5 м/с і більше). Вона протікає непомітно, але тим не менше шкідлива, оскільки повільно і постійно руйнує і виснажує ґрунт. При цьому виді ерозії може спостерігатися оголення насіння, загорнутого в ґрунт, і пошкодження молодих сходів рослин. Особливо повсякденна дефляція проявляється на вітроударних схилах, позбавлених рослинності.

Пилові бурі - найбільш активний і шкідливий вид дефляції, за якої дуже сильно руйнується ґрунт. За короткий строк пилові бурі, що спричинюються сильним вітром (швидкість понад 12-15 м/с), можуть поширитися на велику територію, знищити посіви на сотнях тисяч гектарів, знести значну частину ґрунту.

Із зіставлення обох видів дефляції випливає, що для проявлення пилових бур необхідна більш-менш тривала робота повсякденної дефляції. Пилові бурі не можуть сформуватися над вітростійкою поверхнею, вони є лише показником ступеня руйнування ґрунту за час, що передував пиловій бурі. Іншими словами, пилові бурі - не причина, а наслідок руйнування ґрунту. Але виникнувши, вони самі стають фактором великої руйнівної сили. За темпами проявлення ерозію ґрунтів і дефляцію поділяють на нормальну і прискорену. За нормальної ерозії ґрунтів і дефляції втрати дрібнозему не перевищують природного ходу ґрунтоутворення.

Прискорена ерозія ґрунтів відбувається в результаті господарської діяльності людини, при цьому втрати ґрунту перевищують темпи ґрунтоутворення. За розрахунками М. М. Шелякіна та ін., у Степу і Лісостепу щорічно в середньому з 1 га схи-лових земель відчужується водою і вітром 17-22 т дрібнозему.

Допустимі норми ерозії (втрат ґрунту при ерозійних процесах, т/га за рік), як правило, розраховують за швидкістю ґрунтоутворення за певний період (США, 50 років) і можливості компенсації втрати продуктивності за економічно обґрунтованими нормативами.

Останнім часом запропоновано допустиму ерозію встановлювати за швидкістю гумусоутворення у верхньому шарі ґрунту і за потребою для цих цілей органічного матеріалу. Норма ерозії - це та гранична інтенсивність ерозії, яка компенсується ґрунтоутворенням, а точніше, як зазначає М. М. Заславський, гумусонагромадженням.

М. К. Шикула, А. Г. Рожков і П. С. Трегубов установили для різних ґрунтів такі норми: дерново-підзолисті - 1 т/га, сірі і світло-сірі лісові - 2, темно-сірі лісові - 3, чорноземи вилуговані - 5, чорноземи глибокі - 6, чорноземи звичайні - 4, чорноземи південні й темно-каштанові ґрунти -3 т/га.

Проте А. Райн, узагальнюючи дані міжнародного союзу охорони природи і природних ресурсів, указує, що в природних умовах потрібно 1-2 тис. років для створення високородючого шару товщиною 25 мм. У цьому випадку допустима річна норма ерозії буде не більшою ніж 150-300 кг/га.

Допустимі втрати ґрунту не повинні перевищувати 0,2-0,5 т/га за рік: 0,2 - на менш родючих ґрунтах і до 0,5 - на найбільш родючих. Річні втрати ґрунту класифікують за такою шкалою: незначні - до 0,5 т/га; слабкі - 0,5-1 т/га; середні - 1-1,5; сильні - 5-10; дуже сильні - понад 10 т/га.

Перенесення часток ґрунту вітром (дефляція) починається під впливом взаємодії динамічних і статистичних сил, які виникають при обтіканні їх повітряним потоком. При русі потоку повітря на кулясту частку, яка лежить вільно на поверхні ґрунту, діє декілька сил: тяжіння, лобового напору повітря, атмосферного тиску, зчеплення, підіймальна сила.

Якщо сумарне значення сили тяжіння часток, атмосферного тиску і сили зчеплення виявиться приблизно рівним силі лобового напору повітря, частка починає рухатися, тягтися по поверхні. Якщо сума сили тяжіння частки, атмосферного тиску і зчеплення буде меншою за підіймальну силу, то частка піднімається в повітря.

Підіймальна сила частки виникає внаслідок того, що в межах висоти, рівної діаметру частки, швидкість руху повітря різна. Потік, що надходить під нижню частку кулястої грудочки, через шорсткість поверхні ґрунту має меншу швидкість і більшу щільність. Внаслідок цього над часткою утворюється область зниженого тиску, під нею - підвищеного. Виникає піднімальна сила, що діє на частку.

Мінімальна швидкість вітру, при якій починаються відрив, підйом і перенесення в повітряному потоці часток ґрунту, називається критичною (граничною) швидкістю вітру.

Найлегше по поверхні переміщуються ґрунтові агрегати розміром 0,1-0,5 мм у діаметрі, які під впливом вітру набирають руху з частотою обертання 200-1000 хв-1. Агрегати від 0,6 до 1 мм пересуваються, перекочуючись, труться один об одного, співударяються, руйнуються і кількість грудочок, найбільш ерозійно активних, розміром 0,1-0,5 мм, збільшується.

Для пересування агрегатів ґрунту, крупніших за 1 мм, необхідна швидкість вітру понад 11 м/с на висоті 0-15 см. Швидкість повітряного потоку, за якої починають пересуватися ґрунтові агрегати розміром 0,25; 0,25-0,5; 0,5-1; 1-2; 2-3 і 3-5 мм у діаметрі, становить відповідно 3,8; 5,3; 6,8; 11,2; 13,1 і 17,6 м/с.

Слід зазначити, що на граничну швидкість вітру, а значить, і на інтенсивність дефляції, впливає багато факторів: кліматичні умови, гранулометричний склад ґрунту, щільність мінеральних часток (питома маса твердої фази), сила зчеплення з іншими частками, захищеність поверхні ґрунтів, господарська діяльність людини.

Залежність критичної швидкості вітру, або швидкість дефляції ґрунтів, від розміру мінеральних часток (гранулометричного складу) ґрунтів складна, оскільки, крім прямого впливу розміру часток на опірність ґрунту дефляції, існує багато побічних взаємозалежностей, які можуть призводити до прямо протилежного ефекту. Зупинимося спочатку на чисто фізичних закономірностях залежності критичної швидкості вітру від ряду факторів.