Неблагоприятные природные и антропогенные явления и процессы

 

Большой вред сельскому хозяйству и другим отраслям производства наносят засухи, суховеи, метелевые и холодные ветры, а также эрозия почв.

Под засухой следует понимать неблагоприятное сочетание гидрометеорологических показателей, при котором происходит нарушение водного баланса растений. Засуха может быть почвенная, атмосферная и общая.

Почвенная засуха вызывается отсутствием или недостатком атмосферных осадков, сдуванием снега с полей, большим поверхностным стоком, а также низким уровнем агротехники.

Атмосферная засуха – неизбежное свойство континентального климата, она наступает при высокой температуре и низкой влажности воздуха, в результате чего у растений резко повышается расход влаги на транспирацию, а корневая система и проводящие сосуды не успевают подавать к транспирирующим органам нужное количество воды даже при наличии в почве усвояемой влаги. Обычно атмосферная засуха предшествует почвенной и общей. Засухи формируются при наличии обширных и устойчивых антициклональных систем. Засушливость территории России возрастает в направлении с северо-запада на юго-восток. Повторяемость засух на территории России за последние 70…80 лет возросла почти в два раза.

Наиболее губительной бывает засуха, сопровождаемая суховеями — ветрами, имеющими скорость более 3…5 м/с, при относительной влажности воздуха ниже 20 % и высокой температуре — выше 30…35 °С, хотя высокая температура не всегда является обязательным признаком суховейных ветров. Наибольшее распространение суховеи имеют в Нижнем Поволжье и в бассейне р. Урал.

Интенсивные и очень интенсивные суховеи с дефицитом влажности более 30…40 мм сказываются на физиологическом состоянии растений сравнительно быстро. Засухи и суховеи оказывают губительное воздействие на урожай сельскохозяйственных культур. Длительные засухи приводят к многочисленным лесным и торфяным пожарам, особенно в азиатской части страны.

Метели подразделяют на верховую, низовую и общую. Под верховой метелью понимают снегопад при наличии ветра, который подхватывает снежинки, переносит и откладывает в местах затишья. Низовая метель (поземка) — это передвижение сухого снега, выпавшего ранее. Она начинается при скорости ветра 3…5 м/с. Общая метель — это сочетание верховой и низовой метелей. Метели при скоростях ветра 10…20 м/с называют бураном, а при скорости ветра более 20 м/с — ураганом. За последние годы наблюдается усиление циклонической деятельности, поэтому метели становятся сильнее, а снегопады обильнее.

Метелевые ветры сдувают снег с возвышенных мест и ветроударных склонов, иногда до выдувания почвенных частиц. В результате возникает опасность вымерзания растений, снижения запасов влаги, что создает предпосылки для возникновения почвенной засухи. Снег, отложившийся в гидрографической сети, обычно вызывает усиление эрозии при его таянии. Метелевые ветры вызывают снежные заносы на железнодорожных путях и автодорогах, что приводит к перебоям в работе транспорта и большим затратам на уборку снега.

Холодные ветры в зимнее время способствуют вымерзанию плодово-ягодных культур, а летом – задерживают вегетацию растений.

Эрозия почв представляет собой совокупность процессов разрушения почвы и подстилающих пород, перемещение и отложение продуктов эрозии водой и ветром. Эрозия почв обусловливается природными факторами (климат, рельеф, почва, растительный покров) и хозяйственной деятельностью людей. Различают два типа эрозии почв — водную и ветровую, каждый из которых подразделяется на два подтипа — нормальную (геологическую) и ускоренную (антропогенную) эрозию.

Нормальная геологическая эрозия наблюдается на поверхности почвы покрытой естественной растительностью, не измененной хозяйственной деятельностью человека, и протекает она в сотни раз медленнее, чем почвообразовательные процессы.

Огромный вред сельскому хозяйству причиняет ветровая эрозия (дефляция) почв. Наиболее подвержены ветровой эрозии пески, песчаные и супесчаные легкие почвы. Нередко ветровая эрозия проявляется и на почвах тяжелого механического состава, распыленных обработкой.

Важнейшим фактором дефляции является скорость ветра. С увеличением ее выше критического значения дефляция возрастает очень быстро. Установлено, что дефляция почв, лишенных растительности, начинается при следующих скоростях ветра (на высоте 15 см от поверхности почвы): песчаных почв –1,5…2, супесчаных – 3…4, легкосуглинистых – 4…6, глинистых – 7…9 м/с.

Наиболее опасна ветровая эрозия, сопровождаемая пыльными (черными бурями). Они возникают при критических скоростях ветра, значения которых для почв Северного Кавказа составляют 4,6…12,2 м/с, для Западной Сибири – 5,3…8,9 м/с (Ю.И. Васильев) Основная масса эолового материала (до 90 %) переносится в припочвенном 10-сантиметровом слое. Поданным И.Е. Бучинского, частицы диаметром 0,06…0,10 мм переносятся на расстояние нескольких километров; 0,03…0,06 мм – более 300 км; 0,01…0 03 мм – 1500 км и более; меньше 0,01 мм – вокруг земного шара Обычно пыль поднимается до высоты 80…120 м. Однако в 1960 г. пыль достигла 2 км, а в 1969 г. – еще большей высоты.

Пыльные бури чаще всего бывают весной, однако могут возникать в любое время года. Сильная зимняя пыльная буря отмечалась в 1969 г. во всех южных и юго-восточных областях. На юге и юго-востоке Русской равнины зимние пыльные бури наблюдаются один – два раза в десять лет (Шаталов, 1997). Наибольший ущерб приносят пыльные бури в марте – апреле, когда почва еще не покрыта растительностью, а всходы еще не окрепли.

Повторяемость и продолжительность пыльных бурь в разных районах различна. На Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье пыльные бури распространены почти повсеместно.

Под действием сильных ветров за короткий срок возможно выдувание пахотного горизонта вместе с посеянными семенами и молодыми всходами. Продукты ветровой эрозии откладываются у различных препятствий, засыпают молодые сады, оросительные каналы, вызывают заиление водоемов.

Водная эрозия вызывается действием дождевых капель и водного потока. Обычно выделяются следующие формы (стадии) водной эрозии: капельная (от действия ударов дождевых капель), струйчатая, овражная и береговая (в зависимости от концентрации поверхностного стока). Капельная эрозия сильнее проявляется при интенсивных ливнях. С увеличением размера капель дождя почвенные агрегаты быстрее разрушаются, осколки заиливают почву и на поверхности образуется корка, по которой стекает не впитывающаяся вода. Разрушительная работа дождя зависит от типа почвы и степени защищенности ее поверхности. Эрозия почв, вызванная стоком талых вод, зависит от мощности снежного покрова, увлажнения и глубины промерзания почвы. При интенсивном снеготаянии и большой крутизне склона разжиженная почва сползает вниз, образуются промоины, водороины, струйчатые размывы.

Процесс разрушения и переноса почвы под действием мелких струек воды, рассеянных по поверхности пашни или других угодий, слабо заросших растительностью, называют плоскостной эрозией или смывом. Вертикальное разрушение почвы и подстилающих горных пород крупными водными потоками, сосредоточенными в понижениях рельефа или у препятствий, называют линейной (овражной) эрозией или размывом. В отличие от размыва процесс подмыва и скалывания берегов водохранилищ постоянными водными потоками называют абразией.

Наиболее опасна плоскостная эрозия, так как по внешним признакам смытые почвы можно обнаружить только после того, как они потеряют более 25…50 % самого плодородного гумусового горизонта и в значительной степени утратят свое плодородие.

Чем больше крутизна склонов и больше расчленен рельеф, тем интенсивнее развивается смыв и размыв почвы и горных пород. На пологих и слабопокатых склонах наблюдается только смыв, а на более крутых — смыв и размыв. При концентрации поверхностного стока размыв возможен и на пологих склонах. Степень смытости почв бывает больше в нижней части склонов, если они не закреплены растительностью.

По степени смытости почвы подразделяют на 3 группы: слабо-, средне- и сильносмытые. Слабосмытые — это почвы, у которых гумусовый горизонт (А + В ₁,) смыт на величину не больше 25%; они потенциально также плодородны, как и несмытые почвы. На слабосмытых почвах возможна потеря 10…15 % урожая. У среднесмытых почв гумусовый горизонт смыт на 25…50 %, пашня на этих почвах имеет комковатую поверхность и оттенок, характерный для материнской породы. На среднесмытых почвах потери урожая составляют до 40 %. Сильносмытые почвы по сравнению с несмытыми (на водоразделах и других элементах рельефа, не подверженных эрозии) имеют мощность гумусового горизонта меньше на 50 % и более. Пашня на этих почвах характеризуется глыбистой поверхностью и цветом материнской породы. На сильносмытых почвах недобор урожая может достигать 60…80 %. Средне- и сильносмытые почвы непригодны или ограничено пригодны для земледелия.

При концентрации поверхностного стока происходит размыв почвы, образуются овраги. Овраги бывают донные, береговые, склоновые и вершинные. Донные и береговые овраги образуются в пределах древней гидрографической сети, их называют вторичными. Склоновые и вершинные овраги размещаются за пределами древней сети. Это первичные овраги, за счет которых увеличивается степень расчлененности территории. В каждом овраге выделяют следующие части: вершину, которая начинается перепадом, дно, откосы, бровку и устье, заканчивающееся конусом выноса.

Вершиной оврага называют самую верхнюю его часть, через которую поступает основная масса поверхностного стока. Второстепенную вершину называют отвершком оврага. Дном оврага является нижняя часть, ограниченная с боков откосами. Дно имеет уклон. Откосы оврага — это боковые его части, отграниченные сверху бровкой оврага. Устье — место впадения оврага в нижележащее звено гидрографической сети. Конус выноса — отложения твердых частиц, приносимых водой в устьевой части оврага.

В своем развитии овраг проходит четыре стадии. Первая стадия — образование промоины глубиной до 1 м, дно которой копирует профиль берега, склона или дна древней сети.

Вторая стадия — когда в вершине оврага образуется перепад, а устье оврага расположено выше местного базиса эрозии. В этой стадии происходит интенсивный рост оврага в длину и глубину. В результате замедленного роста в ширину откосы имеют большую крутизну, достигающую 80…90°, а дно бывает очень узким и с относительно одинаковым уклоном по всему профилю.

Третья стадия — стадия выработки профиля равновесия, котораянаступает с момента, когда устье оврага достигает местного базиса эрозии. В этой стадии замедляется рост оврага в глубину и почти полностью прекращается в длину; у оврага вырабатывается профиль русла, соответствующий профилю равновесия. За счет осыпания откосов продолжается интенсивный рост оврага в ширину и расширение дна, где формируется русло.

Четвёртая стадия — стадия затухания, которая начинается после выработки профиля равновесия и прекращения роста оврага в длину и глубину. Откосы оврага в устьевой части и в нижней части по всей длине оврага приобретают естественный уклон.

Овражная эрозия вызывает сокращение пахотных и лугопастбищных угодий, усложняет конфигурацию земельных угодий, способствует иссушению местности. Продукты твердого стока, образовавшиеся в результате смыва и размыва, вместе с жидким стоком выносятся в реки и водоемы, вызывая их заиление, откладываются на ценных пойменных угодьях, выводя их из хозяйственного оборота. Заиление русел рек и водоемов усиливается там, где незакрепленные берега подвергаются абразии.

Большой вред сельскому хозяйству приносит ирригационная эрозия — разрушение, перенос и аккумуляция почвы оросительной водой в процессе полива орошаемых земель. Она проявляется в виде плоскостного смыва наиболее плодородного слоя почвы и размыва оросительной сети.

Наиболее опасна водная эрозия почв в горных условиях. Самыми распространенными вредоносными явлениями в горах являются селевые потоки, оползни, обвалы и снежные лавины.

Селевой поток (сель) — бурный водогрязевый и водокаменный поток. Он возникает после ливней или интенсивного снеготаяния, что приводит к образованию грязевых потоков, насыщенных щебнем, галькой, камнями. Для селей характерны внезапность возникновения, значительная скорость (до 30 км/ч) и большая разрушительная сила.

Оползни происходят, когда водопроницаемые породы подстилаются глинами, причем наклон глин должен соответствовать наклону склона. Возникают оползни на склонах крутизной более 15°.

Обвал — отрыв от массы горной породы крупных глыб и скатывание их вниз к подошве. Особенно часты обвалы в горах, объем обрушивающегося материала может достигать 2 км³ (р. Мургаб, Западный Памир).

Лавины — снежные массы, скользящие вниз по склону. Это характерная особенность горных склонов, на которых формируется устойчивый снежный покров. Как правило, они происходят на безлесных склонах крутизной более 20º,где достигают размеров в среднем 50…60 тыс. т.

Проявление эрозионных процессов и их негативные последствия в значительной мере зависят от степени и характера хозяйственного освоения и использования земель.

В современных условиях антропогенное воздействие становится более интенсивным, как по масштабам, так и глубине изменения отдельных природных компонентов и ландшафтов. Влияние человека на ландшафтную сферу в целом и на процессы, в ней протекающие, проявляется прежде всего в использовании сырьевых ресурсов, механическом перемещении твердых масс, в нарушении водно-теплового режима территорий, биологического равновесия и миграции химических элементов.

Ежегодно за счет поверхностного стока талых и дождевых вод почвы агроландшафтов теряют около 1,5 млрд. т гумусового вещества. Только черноземы Европейской территории России (ЕТР) за последние 100 лет в разных ее регионах потеряли от 15 до 69 % запасов гумуса (Емельянов, 2004). В составе сельскохозяйственных земель России эрозионно-опасные и подверженные водной и ветровой эрозии почвы занимают 125 млн. га, в том числе эродированные по разным оценкам от 54 до 82 млн. га (Бондарев, 2004). Площадь оврагов составляет около 1,7 млн. га. Ежегодный прирост площади оврагов колеблется от 80 до 100 тыс. га.

Аграрное производство, которое по смыслу должно быть безотходным, на самом деле при нынешнем уровне его развития выбрасывает в окружающую среду немало токсикантов.

С ростом народонаселения возрастет объем твердых, жидких и газообразных отходов Объем промышленных, коммунально-бытовых и других отходов урбанизированных систем снижает качество жизни не только внутри агломераций, но и на значительном расстоянии от них. В России под отходами и свалками находится 135,2 тыс. га.

В результате интенсивных разведок и освоения добычи углеводородного сырья во многих районах обострилась проблема загрязнения почв. Это северные регионы России, прибрежные районы Каспия, районы нефтедобычи в средней полосе, республики Северного Кавказа.

Важной экологической проблемой является и загрязнение окружающей среды воздушными выбросами. Главными источниками загрязнений являются предприятия черной и цветной металлургии. На долю металлургии приходится около 40 % валовых выбросов твердых веществ, в том числе по твердым веществам около 26 % и по газообразным – около 34 % (Черненькова, 2002). Промышленное загрязнение биосферы тяжелыми металлами сконцентрировано вокруг отдельных источников выбросов (крупные горнодобывающие и металлургические комбинаты).

Велики масштабы и радиоактивного загрязнения ландшафтов после аварии на Чернобыльской АЭС (1986 г.). Общая площадь территории с загрязнением цезием–137 на уровне 1 Ки/км² и более составила в Российской Федерации более 60 тыс. км² (13 областей и Республика Мордовия). Наиболее интенсивное загрязнение цезием–137 отмечается в Брянской, Калужской, Тульской и Орловской областях (Маланина, 2000).

Открытые загрязненные территории полей, выведенные из-под сельскохозяйственного использования подлежат облесению и рекультивации.