WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаГеографія фізична, Геоморфологія, Геологія → Критерії визначення стійкості ерозійно небезпечних ландшафтів - Реферат

Критерії визначення стійкості ерозійно небезпечних ландшафтів - Реферат

Реферат на тему:

Критерії визначення стійкості ерозійно небезпечних ландшафтів

Формування дестабілізованої геосфери на значних територіях України зумовлено не стільки деградацією її компонентних властивостей за час активного антропогенного освоєння території, скільки порушенням системних відношень в її організації (в т.ч. ресурсовідновних та виникнення раніш невідомих деструктивних процесів). Унаслідок цього саморегулювання ландшафтної сфери регіону є критерієм якості середовища. Тому практична діяльність при природокористуванні має бути оцінена через регіональний рівень збереження динамічної рівноваги за допомогою формування середовищевідновлюваних багатофункціональних систем.

Цілісність та стійкість природно–господарських систем (ПГС) необхідно розглядати на рівні природної та господарської підсистеми, де людина та її діяльність входять в об'єкт дослідження як його невід'ємна частина. Реалізація такого положення в природокористуванні проходить через механізм коадаптації природної та господарської підсистем.

Стійкістю ерозійно небезпечних антропогенних ландшафтів як єдності природної та господарської складової системи будемо називати здатність їх виконувати соціально – економічні функції в заданих межах при дії чинників, що призводять до ерозії. Стійкість ландшафтів оцінюється шляхом визначення стабільності властивостей компонентів, а також просторових та часових аспектів структури ландшафту.

Серед компонентів ландшафту, при оцінці стійкості ландшафтних систем значну роль відіграє ґрунт, особливо такі його характеристики, як потужність гумусового горизонту, морфологічна будова профілю, запаси поживних речовин, які найбільше потерпають від процесів антропогенного впливу, серед яких на першому місці – ерозія.

Водна ерозія та дефляція активно впливають на структуру агроландшафтних систем. Зруйновані ерозією ґрунти в агроландшафтах призводять до порушення структури ландшафтів, зникнення функцій ресурсовідновлення та саморегулювання системи. Ландшафти не можуть відновитися та функціонувати в первісному стані через низькі темпи компенсаційного ґрунтоутворення. В умовах господарської діяльності необхідно проводити комплекс протиерозійних заходів для підтримання процесів стійкості агроекосистем та відновлення родючості ґрунтів.

Для оцінки ерозійної стійкості агроландшафту й ефективності протиерозійних заходів, єдиним критерієм може бути співвідношення темпів ґрунтоутворення і змиву ґрунту. Ефективна боротьба з ерозією можлива в тому випадку, якщо сучасні темпи ерозії будуть рівні або нижчі заздалегідь визначеного рівня, що теоретично дає змогу підтримувати баланс між швидкістю ерозійних втрат і швидкістю ґрунтоутворення. Цей критерій спирається на принцип підтримки запасів родючості ґрунту на фактичному рівні. У літературі цей показник має також назву допустимих норм ерозії (ДНЕ).

На сьогодні існують надійні розрахункові схеми, що дозволяють визначити інтенсивність прояву ерозійних процесів в окремих природних зонах: моделі Г.І. Швебса [9], Ц.Е. Мирцхулави [5], Evrozem, американські моделі WEPP, "Рівняння ґрунтової ерозії США" [10]. Однак наявні дані про швидкість формування гумусного горизонту окремих генетичних типів, які описують іноді в літературі, дуже суперечливі, значення цього показника для тих самих ґрунтів відрізняються іноді суттєво.

Першими спробами визначити швидкість ґрунтоутворення можна вважати роботи М.М. Заславського [2], Г.І. Швебса [9], С.Ю. Булигіна [1]. Визначенню ДНЕ на підставі методів математичного моделювання присвячені роботи Ф.М. Лісецького [4], С.Г. Чорного [8]. Але кількісна оцінка темпів схилового ґрунтоутворення та визначення на їхній основі допустимих норм ерозії в науковій літературі не знайшла належного відображення, а для окремих регіонів України роботи такого виду зовсім не проводилися. У зв'язку з труднощами моделювання процесів ґрунтоутворення в сучасних агроландшафтах можливо проводити такі оцінки тільки на підставі вивчення природного процесу ґрунтоутворення [8]. Недостатність деяких методів визначення ДНЕ призводить до того, що усереднені оцінки за весь період ґрунтоутворення не дають можливості уявити особливості розвитку ґрунтів конкретний момент їхньої еволюції. У результаті такого підходу відбувається мимовільне заперечення особливостей сучасного етапу розвитку ґрунтів в ландшафтах. Найбільш коректним необхідно вважати підхід до визначення швидкостей ґрунтоутворення змитих ґрунтів, шляхом моделювання процесів ґрунтоутворення, використовуючи метод аналогій, коли змиті ґрунти, що втратили визначену частину профілю з деякою часткою умовності, розглядають як аналоги молодих, що ще не сформувалися. Тоді за допомогою математичних моделей можливо визначити швидкості самовідновлення порушених ерозією земель, тобто визначити допустимі норми ерозії ґрунтів та встановити ступінь стійкості ландшафтних комплексів.

Метою нашої роботи є визначення кількісних критеріїв стійкості ерозійно небезпечних агроландшафтів через обрахунки швидкості ґрунтоутворення для обґрунтування необхідності заходів проектування ерозійно стійких природно-господарських систем.

За основу кількісного визначення швидкості природного ґрунтоутворення були взяті польові ґрунтово–хронологічні дослідження, суть яких полягає у визначенні величини гумусового шару, що утворився за попередньо визначений проміжок часу. Дослідження проводили на території археологічних пам'яток доантичної, античної епох і Середньовіччя Кримського півосторова (Неаполь Скіфський, Херсонес, Зенонів Херсонес, Чуфут–Кале, Кара-Тобе, монастир Ай-Тодор, Таврійський Вал у Хараксі тощо). Вивчали також ґрунтоутворення і на відносно молодих субстратах (відвали окопів Другої світової війни, відвали кар'єрів тощо). Всього було зроблено більш ніж 65 визначень. Ґрунтово-хронологічні дослідження за розробленою методикою проходили на території ландшафтних комплексів із розповсюдженням каштанових ґрунтів, чорноземів південних, чорноземів міцелярно-карбонатних і передгірських, дерново-карбонатних, бурих гірських лісових ґрунтів та в області поширення коричневих ґрунтів на Південному березі Криму.

Результати грунтово-хронологічних досліджень відповідно до теоретичних уявлень про ґрунт апроксимуються експонентною функцією [7].

При тривалому використанні ерозійно-небезпечних земель, ґрунти можуть досягти оптимальної родючості тільки в тому випадку, коли в кожній точці схилу спостерігатиметься автохтонний тренд ґрунтоутворення, що характеризується досягненням ґрунтом клімаксу (квазіклімаксу), тобто ситуації квазірівноваги з навколишнім середовищем [3]. За таких умов швидкість ґрунтоутворення має бути завжди більша за швидкість ерозії.

За умов сучасного виробництва для середніх величин ґрунтоутворення на схилових землях (Gс, т/га) і поверхневої ерозії (W, т/га) це твердження набуває вигляду [8]:

(Gс-W) ≥ 0 (1)

Математичні перетворення моделі формування гумусового горизонту дали змогу визначити швидкості ґрунтоутворення у вигляді:

G= reln(1 - H/Н(гр)), (2)

де G – швидкість ґрунтоутворення (мм/рік);

r – коефіцієнт;

Н – потужність гумусного горизонту;

Н(гр) – гранична потужність гумусного горизонту.

Для чорноземів південних і темно-каштанових ґрунтів параметр r дорівнює 3,00 мм / рік; для дерново-карбонатних ґрунтів, чорноземів передгірських, чорноземів карбонатних – 2,16; для бурих гірсько-лісових і коричневих ґрунтів відповідно 2,64 та 3,12. Значення граничної потужності гумусового горизонту визначенні в моделях формування потужності гумусового горизонту.

Для того, щоб математичну модель (1) можна було використовувати для визначення критеріїв стійкості в сучасних агроландшафтах та для проектування протиерозійних заходів, необхідно у ній враховувати ще й особливості ґрунтоутворення на схилових ділянках агроландшафтів. Насамперед це відмінності в енергетиці ґрунтоутворення. Гідротермічні умови ґрунтоутворення на схилі відрізняються від плакорних ділянок. Для характеристики цих умов найбільш прийня-

тною є величина енергетичних витрат на ґрунтоутворення (Q, МДж/м2 рік) (за В. Р. Волобуєвим):

Q = 41,87 Rexp(-18,8 ((R)0,73)/Р, (3)

де Q – енергетичні витрати на ґрунтоутворення (ккал/см2 рік);

R – радіаційний баланс ккал/см2 рік;

Р – кількість опадів мм/рік.

До розрахункової формули (5) внесені додаткові поправки - kr, k0 – поправки на мікрокліматичні умови схилів та Р0 – кількість опадів на схилах (мм/рік), що характеризують цю величину на мікрокліматичному рівні та дають змогу її визначати для схилових земель.

Відмінність гідротермічних умов ґрунтоутворення для плакорних та схилових ділянок можливо визначити як відношення:

, (4)

де G – швидкості ґрунтоутворення (с – на схилі, п – на плакорі) (мм/рік);

Q – енергетичні витрати на ґрунтоутворення (с – на схилі, п – на плакорі, ккал/см2).

За формулою (4) швидкість ґрунтоутворення для схилових ґрунтів дорівнюватиме:

Gс=Gп(41,87 Rkrexp(-18,8 ((Rkr)0,73)/Р0k0))/Qп., (5),

де R – радіаційний баланс (ккал/см2 рік);

kr, k0 – поправки на мікрокліматичні умови схилів;

Р0 – кількість опадів (мм/рік).

З урахуванням експонентного закону формування гумусного горизонту ґрунтів, як уже відзначалося раніше, можна припустити, які еродовані ґрунти являють собою ділянки, аналогічні молодим ґрунтам, які знаходяться на більш ранньому етапі розвитку та не досягли стану квазірівноваги з чинниками ґрунтоутворення. З огляду на цей підхід, що реалізований у роботах [4, 6], розраховано швидкості ґрунтоутворення (допустимі норми ерозії) для ґрунтів різного ступеня змитості [7].

При визначенні критеріїв стійкості агроландшафтів, а також заходів раціонального використання земельних ресурсів одним з першочергових заходів є створення алгоритмів розрахунку ерозійних втрат ґрунту та швидкості ґрунтоутворення і перехід до проектування ерозійно стійких агроландшафтів з використанням об'єктивних облікових методів. Одним із способів вирішення цієї задачі може бути підхід, що базується на зіставленні швидкостей ґрунтоутворення та ерозії, описаний моделлю (1). На основі такого підходу можна визначити кількісні показники, для характеристики ступіня стійкості ландшафтів (таблиці).

Показники стійкості ландшафтів

Ступінь стійкості

(Gс-W), т/га

Стабільні (клімаксні)

>0

Нестабільні

0 - (-0,4)

Критичні

(-0,4) – (-0,5)

Катастрофічні

< - 0,5

Методики визначення показника (W, т/га) описані в літературі [9]. Для обліку величини (G, т/га) використовується модель (5).

Для визначення показника (G, т/га) в умовах природно–господарських систем необхідно розрахункові значення швидкостей ґрунтоутворення корегувати за допомогою поправок, що враховують різницю між надходженням органічної речовини в природних та антропогенних ландшафтах [7] .

Висновки

Проведені обрахунки втрат ґрунту від ерозії за методикою Г.І. Швебса [8] та швидкостей ґрунтоутворення на прикладі окремих територій схилових агро ландшафтів Криму дають можливість стверджувати, що за наявності на ділянці нестабільних та критичних агроландшафтних систем можна відкорегувати системи природокористування для повного або часткового відновлення потужності гумусового горизонту, та перевести такі ділянки до типу клімаксних за рахунок інтенсифікації швидкості ґрунтоутворення. Показником необхідності цих заходів є відношення величин втрати ґрунту від ерозії та швидкості ґрунтоутворення. Серед них найбільш перспективним може бути збільшення участі багаторічних трав на ерозійно небезпечних ділянках агроландшафтів та зрошення.

Література

  1. Булыгин А.М. Темпы эрозии почв в естественных и техногенных ландшафтах // Почвоведение, 1986. №4.

  2. Заславский М.Н. Допустимые нормы эрозии или обязательные нормы наращивания плодородия // Почвоведение. 1983. № 11.

  3. Каштанов А.Н., Лисецкий Ф.Н., Швебс Г.И. Основы ландшафтно-экологического земледелия. М., 1994.

  4. Лисецкий Ф.Н. Пространственно–временная организация агроландшафтов. Белгородский государственный университет. Белгород, 2000.

  5. Мирцхулава Ц.Е. Инженерные методы расчета и прогноза водной эрозии. М., 1970.

  6. Таргульян В.О. Развитие почв во времени // Проблемы почвоведения. М., 1982.

  7. Чорний С. Г., Єргіна О. І. Методика визначення допустимих норм ерозії для агроландшафтів Криму // Зб. наук. праць "Фальцфейновські читання". Херсон, 2003.

  8. Чорний С.Г. Оцiнка допустимої нормы ерозiї для ґрунтiв Степу України // Укр. геогр. журн. 1999. № 4.

Loading...

 
 

Цікаве