CC BY
399
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2009. Вып. 1
Исследования физико-географических особенностей региона
УДК 551.435.2 И.Е. Егоров
ПОЛЕВЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПОЧВЕННОЙ ЭРОЗИИ
Дана оценка точности данных, получаемых при использовании существующих методов изучения эрозии почв, сложности их применения в реальных условиях полевого эксперимента. Приведены некоторые результаты применения разных методик.
Ключевые слова: эрозионные процессы, полевые методы исследования, почвы, аккумуляция.
К настоящему времени разработаны, опробованы и усовершенствованы многочисленные приемы и методы измерения почвенной эрозии и моделирования отдельных процессов. Несмотря на это, точных данных о скорости эрозии недостаточно и территориально они представлены крайне неравномерно. Сопоставление данных отчасти затруднено отсутствием именно общепринятых методов, специальных нормативов или ГОСТов [1; 2]. При этом исследования в области эрозии почв имеют непосредственное практическое значение и направлены прежде всего на разработку методов рационального землепользования и охраны почв.
Несмотря на давнюю историю исследований по данной тематике, до сих пор практически отсутствует оборудование для изучения эрозионных процессов, выпускаемое промышленностью, и каждая группа исследователей вынуждена заниматься разработкой и изготовлением своих приборов и инструментов или усовершенствованием существующих, в зависимости от стоящих перед ними проблем и доступных средств. Простые методы и соответствующее оборудование являются более предпочтительными при условии, что они эффективны, недороги и, самое главное, дают небольшие ошибки при измерениях. При этом всегда следует учитывать возможное нарушение характера проявления эрозионных процессов при размещении приборов и оборудования.
Если же не ограничиваться рассмотрением только конечных результатов эрозии и седиментации, а изучать механизм этих процессов, потребуется более сложное оборудование.
Для изучения эрозионных процессов выбираются типичные участки склонов или площадок. В целях определения предельных проявлений эрозии желательно проведение наблюдений также на экстремальных склонах или в экстремальных условиях [3]. При выборе участка для проведения работ следует принять во внимание наличие региональных данных об изучаемой территории. Для получения данных о величине осадков, запасах воды в снеге,
глубине промерзания почвы, испарению желательно иметь поблизости метеорологическую станцию или метеопост.
В целом методы изучения эрозии можно разделить на натурные исследования и моделирование эрозии в поле и на лабораторных установках. Признавая важность моделирования и проведения различных экспериментов, необходимо все же признать, что основные количественные данные о темпах эрозии той или иной территории должны быть получены в реальных полевых условиях. Существующие представления о темпах эрозии в различных кли-мато-ландшафтных условиях получены в основном при использовании следующих методов.
1. Учет эрозии по замеру объема струйчатых размывов
Этим методом определяют объем смытой почвы за период стока талых вод, после выпадения одного или нескольких ливней [11]. После стока талых вод или выпадения ливня поперек склона перпендикулярно линии тока - на протяжении, например, 100 м вдоль протянутой мерной ленты замеряются ширина и глубина всех образовавшихся струйчатых размывов и затем вычисляется их суммарное сечение. Считается, что сечение водороин остается неизменным для полосы склона шириной 10 м (5 м вверх и 5 м вниз от намеченного створа). Затем вычисляется объем смытой почвы на площади 0,1 га. Далее легко определяется вес смытой почвы, если известна средняя ее плотность. На склонах рекомендуется закладывать несколько профилей, например, через 10, 20 или 30 м друг от друга, что позволяет подсчитать смыв почвы как по отдельным участкам, так и по всему склону. При проведении полевых работ в журнале записываются результаты измерений в виде дроби: в числителе - ширина струйчатого размыва, в знаменателе - глубина. Замеры проводятся с точностью до 0,5 см. Если на профиле встречаются намывы, то замеряются и они. Применяя данный метод, можно получить разные величины смыва почвы на том или ином склоне. Объясняется это несколькими причинами. Во-первых, это зависит от количества профилей, по которым учитывались струйчатые размывы. При этом разница может быть существенной. Во-вторых, при замере объема струйчатых размывов в значительной мере проявляется субъективный фактор. Разница в суммарном замере объема струйчатых размывов, выполненном разными исследователями, может достигать 20 - 30% [7]. Связано это с разной точностью замера сечений струйчатых размывов и степенью учета мельчайших размывов и намывов. В-третьих, замеряя сечения струйчатых размывов через 10 или 20 м и подсчитывая на основании этих замеров объем смытой почвы, предполагается прямолинейное расположение струйчатых размывов вниз по склону, хотя в действительности они извилистые. Чем больше извилистость струйчатых размывов, тем выше ошибка в сторону занижения объема смытой почвы. Поэтому иногда рекомендуется подсчет смытой почвы проводить с учетом коэффициента извилистости струйчатых размывов. Значение этого коэффициента в зависимости от крутизны, длины склона, а также от других факторов может колебаться от 1,1 до 1,4 [7]. В-четвертых, при подсчете объема струйчатых размывов условно принимается их прямоугольное сечение, хотя в действитель-
ности они имеют самые разнообразные формы: прямоугольные, треугольные, трапецеидальные и др. Кроме того, неизвестен первоначальный микрорельеф поверхности.
Учет количества смытой почвы путем замера струйчатых размывов весьма приближенный. Полученные данные могут быть занижены, так как при этом методе не учитываются очень мелкие размывы (глубиною менее 5 мм), а также смыв почвы с участков между струйчатыми размывами, который в той или иной мере все же проявляется. Так, по данным М.С.Мамаева [7], учет эрозии от стока талых вод путем замера струйчатых размывов дал занижение на 34% по сравнению с определением смыва почвы по мутности стока. Эти данные могут быть и завышены, так как при эрозии на склоне происходит не только смыв почвы, но и ее отложение в виде тонких слоев наносов, которые не всегда можно замерить.
Для повышения точности измерений при использовании данного метода в Удмуртском госуниверситете выполнялось полевое картирование струйчатых размывов и участков аккумуляции (микроконусов). Картирование проводились на нескольких площадках шириной 80-100 м, охватывающих все части распаханных склонов разной экспозиции, морфометрии и механического состава почв [6].
Учетные площадки размечались колышками в вершинах квадратов со стороной 20 м. На них натягивалась веревочная палетка с ячейкой 5х5 м. По этим ячейкам проводилось картирование микроручейковой сети. При этом проводились замеры объема микроручьев и фиксировались характеристики аккумулятивных образований - микроконусов (их площади, мощность отложенного материала) (рис.1,2).
Обработка данных полевого картирования позволяет установить характеристики густоты сети струйчатых размывов, выявить закономерности ее пространственного размещения (рис.3), определить элементы структуры, и, руководствуясь данными замеров размывов, составить карты смыва почв.
Рис.1. Нерусловая сеть и участки аккумуляции в верхней части склона. Материалы полевого картирования. Размеры квадратов сетки 5^5 м
Рис.2. Нерусловая сеть и участки аккумуляции средней части склона. Зона активного микроручейкового смыва. Данные полевого картирования. Размеры квадратов 5^5 м
Рис.3. Карта распределения густоты сети струйчатых размывов (в м/м2). Размеры квадратов сетки - 5^5 м. Пунктиром показано положение тальвега ложбины стока
Возникают сложности при использовании описанного метода на полях, где почва перед стоком талых или ливневых вод была обработана вдоль склона. В этом случае трудно установить количество почвы, снесенной по бороздам при струйчатом стоке осадков. Все это показывает, что метод учета смыва почвы по замеру объема струйчатых размывов является приближенным и от него нельзя ожидать большой точности.
По мнению Г.И. Швебса [14], сравнение результатов определения смыва почвы по объему водороин и по данным о мутности воды в весенний период дает заниженные результаты. Ряд других исследователей [10; 12] напро-
тив, отмечают, что при талом стоке метод дает завышенные результаты. Завышение смыва, оцененного методом водороин, объясняется отчасти аккумуляцией материала внутри водосбора, но, как показывают измерения, даже тщательный учет водосборной аккумуляции не избавляет в ряде случаев от завышенной оценки объемов стока наносов. Относительное сближение результатов отмечено для ложбинных водосборов при росте интенсивности процессов или при хорошей защищенности почвы, когда весь смыв сосредоточивается в крупных водороинах на дне ложбины или потяжины [10].
С другой стороны, ошибка в определении величины смытой почвы бывает не только в сторону завышения, но и в сторону занижения. Такие расхождения наблюдаются при оценке ливневой эрозии, поскольку смыв происходит по всей поверхности, включая пространства между промоинами.
Исследование точности метода водороин показало, что для получения ошибки объемов водороин в 5-10% необходимо иметь на склоне 30 учетных линий на зяби и 20 на уплотненной пашне [10]. Но здесь речь идет только о точности оценки объемов водороин, а не о соответствии объема их русел количеству вынесенной почвы. Эффект извилистости необходимо учитывать при редком расположении учетных профилей, однако проверка оценки смыва более точным методом стоковых площадок доказывает, что метод водороин сильно завышает снесенный объем почвы при оценке почвенной эрозии за счет талого стока весной.
Таким образом, можно сказать, что метод измерения объема водороин резко завышает объемы талого смыва, а при ливневой эрозии он, скорее всего, дает величины, более близкие к действительным. Использование этого метода на стоковых площадках создает иллюзию точности и обесценивает такие результаты, как основу для разработки или верификации количественных моделей.
В то же время метод учета объема струйчатых размывов позволяет без сложного оборудования на любом участке поля в первом приближении определять смыв почвы от стока талых вод, выпадения одного или нескольких ливней на различном агрофоне.
2. Метод шпилек
Для оценки интенсивности поверхностной эрозии используют метод шпилек, основанный на замере изменения уровня поверхности почвы в результате эрозии. Этот метод применяется не только на малых площадках, но и для оценки интенсивности эрозии по всему склону. В последнем случае по продольному профилю склона закладывается ряд реперов, по которым ведут замеры изменения уровня почвы. Этот метод часто рекомендуется использовать в качестве вспомогательного при измерениях смыва почвы методом водороин.
Многие исследователи отмечают, что этот простой метод следует применять с осторожностью. Если измеряется многолетняя скорость эрозии или осадконакопления на склонах, в промоинах или оврагах, то шпильки (рейки, штыри) должны быть достаточно длинными и прочно закрепленными в почве; на них не должно оказывать влияние оползание поверхностных горизонтов почв. Кроме того, при закладке шпилек следует обязательно учитывать
возможный эффект вымораживания, если они остаются в почве на зимний период. Рекомендуемая длина может меняться от нескольких дециметров до метра. Шпильки (штыри) должны быть достаточно крепкими, но при этом, по возможности, тонкими и гладкими, чтобы не вызывать нарушение местного потока и характера протекающего процесса эрозии или аккумуляции. Шпильки нумеруются и в соответствии с условиями наблюдений размещаются или в форме сетки на исследуемом склоне, или в форме поперечных линий, или на отдельных изолированных площадках [3]. Метод шпилек может оказаться весьма эффективным при оценке величины эрозии и аккумуляции за один ливень или за весь теплый сезон года. В этом случае можно использовать очень тонкие и короткие металлические штыри, которые устанавливают сериями на заранее выбранных учетных площадках. Для упрощения последующих отсчетов шпильки одинаково заглубляются, и составляется схема их размещения. Кроме того, шпильки используют также для регистрации роста вершин оврагов.
Замеряя изменение уровня поверхности почвы за многолетний период, нельзя относить все удаление почвы только за счет эрозии. На склонах проявляются и другие процессы денудации, что необходимо учитывать.
3. Метод микронивелирования (микропрофилирования)
Для повышения точности измерения смытого и намытого слоя почвы используется метод микропрофилирования. Для микропрофилирования разработано специальное устройство, состоящее из отрезка алюминиевого двутаврового профиля длиной 1,5 м, на котором установлена каретка с укрепленным на ней шпитценмасштабом. Каретка может плавно перемещаться по двутавровому профилю, на котором укреплена линейка с сантиметровыми делениями. Двутавровый профиль с кареткой устанавливается и закрепляется болтами на двух п-образных реперах. Благодаря системе отверстий в горизонтальных планках реперов профиль может перемещаться параллельно самому себе, что позволяет проводить площадную микронивелировку поверхности склона.
Расстояние от двутаврового профиля до поверхности почвы благодаря применению шпитценмасштаба измеряется с точностью до 0,1 мм. Разница между последующим и предыдущим замерами в точке дает толщину смытого или намытого слоя. При набухании и усадке почвы, вызываемых колебаниями влажности, отметки поверхности изменяются в пределах, сопоставимых с понижением поверхности склона в результате эрозии [9]. Это может привести к ошибкам в определении слоя смытой почвы, так как измерения могут проводиться при различной влажности грунта. Для исключения этого источника ошибок по углам площадки в промерных створах в горизонтальном положении устанавливается несколько пластмассовых пластинок размером 1^1 см, фиксированных шпильками. Перед началом промеров определяются отметки пластинок. Разница между отметками пластинок за предыдущий и последующий замеры вносится в результаты вычисления толщины смытого или намытого слоя в качестве поправки с соответствующим знаком. Распределение смыва на площадке может быть представлено в виде изолиний, что по-
зволяет оценить величину смыва в промоинах и в пространствах между промоинами раздельно. Поскольку данный метод предполагает установку стационарных реперов, его невозможно в таком виде использовать на обрабатываемых землях. На пашне стационарные реперы закладываются ниже глубины пахотного слоя почвы, на них закрепляются переходники, а уже на них -двутавровый профиль. Для поиска вкопанных реперов требуется их очень точная привязка на местности. С этой целью на краю поля устанавливаются дополнительные ориентиры или реперы. После того, как по ним на пашне определено положение вкопанных реперов, они аккуратно обкапываются, вынутый грунт складывается на приготовленную пленку, а после проведения замеров также аккуратно засыпается обратно.
Для регистрации изменений микрорельефа склонов, в том числе в результате почвенной эрозии, применяется близкий к методу микронивелирования метод рам [3; 13]. Переносная рама устанавливается на заранее закрепленных реперах, промеры проводятся в нескольких точках на метровой квадратной сетке с точностью до 0,5мм. Одна из сторон рамы делается подвижной, и на нее устанавливается каретка с укрепленным на ней шпитценмас-штабом. На основе полученных данных для каждого почвенного участка далее может быть построена карта микрорельефа или баланса вещества.
Также сходным, в основных чертах, с методом микронивелирования является метод фотопрофилирования. Для этого создан прибор - реечный профилограф, с помощью которого поверхность эродируемой почвы измеряется фотографированием. Сам профилограф представляет собой деревянный или пластиковый брусок длиной до 1,5м, в котором через одинаковое расстояние (2 см) параллельно друг другу просверлены отверстия. В них вставляются спицы одинаковой длины. При измерениях профилограф по краям опирается на два постоянных репера. Высотное положение спиц повторяет микрорельеф поверхности створа, это положение фотографируется. Затем на фотографии по вершинам спиц вычерчивается линия профиля. Повторные измерения позволяют установить характер изменения поверхности. В камеральных условиях по фотографиям определяют площадь поперечного сечения и вычисляют объем смытой почвы.
4. Метод короткодистанционной стереофотометрической съемки
Для детального изучения закономерностей и интенсивности эрозии на небольших площадках применяется метод короткодистанционной стереофо-тограмметрической съемки, который позволяет точно определить объем смытой и намытой почвы путем учета мельчайших изменений поверхности после выпадения ливня [5; 7]. Стереосъемка обладает высокой точностью, относительно небольшой трудоемкостью и хорошей наглядностью. Детальность получаемых изображений очень высока. Хорошо читаются следы ударного действия капель дождя и другие мелкие детали, легко отрисовываются элементы микроручейковой сети. Прибор для стереосъемки нетрудно изготовить самостоятельно. Для этого потребуется тренога с установленной на ее вершине панелью для размещения фотоаппаратов. От высоты треноги зависит площадь фотографируемого участка. Расстояние между объективами фотоаппа-
ратов должно составлять от 1:10 до 1:5 расстояния до снимаемой поверхности. Применяемые фотоаппараты должны быть с одинаковыми объективами, можно использовать один фотоаппарат, делая им последовательно снимки из разных гнезд на установленной панели. Положение треноги должно фиксироваться реперами.
Рис.4. Микрорельеф участка 1*1 м до (а), после (б) ливня и баланс материала на нем по результатам наземной короткодистанционной стереофотометриче-ской съемки. На рис.4а и 4б горизонтали проведены через 1 см, на рис.4в -через 0,5 см [5]
Для масштабирования снимков в нижней части треноги рекомендуется натянуть сеть нитей через равные расстояния.
5. Почвенно-морфологический метод
Почвенно-морфологический метод основан, прежде всего, на предположении о постоянстве или закономерном изменении мощности перегнойно-аккумулятивных (гумусовых) горизонтов на неэродированных склонах. Трудности практического применения метода связаны с необходимостью
учета естественной изменчивости верхних горизонтов почв в связи с неоднородностью состава поверхностных отложений, увлажнения и других факторов почвообразования. Определение интенсивности смыва начинается с заложения серии разрезов по линии тока от водораздела до тальвега ближайшей линейной эрозионной формы (ложбины, лощины). Разрез располагают с таким расчетом, чтобы охарактеризовать все сравнительно однородные части склона. Для получения профиля склона и привязки разрезов проводится инструментальная или полуинструментальная съемка линии тока. Величина смытого слоя определяется по разности между мощностью гумусовых горизонтов эталона и разрезов на склонах. При использовании этого метода наиболее ответственным моментом является установление эталонной мощности перегнойно-аккумулятивного горизонта. Поскольку рельеф является одним из ведущих факторов почвообразования, то, очевидно, мощность перегнойно-аккумулятивного горизонта можно рассматривать как функцию уклона, длины склона и его экспозиции. В этом случае мощность перегнойно-аккумулятивного горизонта в приводораздельной части склона не может служить эталоном для остальной его части. В связи с этим возможность применения метода почвенно-геоморфологического профилирования для определения интенсивности и распространения эрозионных процессов должна быть обоснована специальными исследованиями. Большинство исследователей считает необходимым использование статистических расчетов для оценки мощности генетических горизонтов, зональных генетических особенностей отдельных типов почв и структуры почвенного покрова [8-10].
Общим для всех почвенно-климатических зон условием применимости почвенно-геоморфологического профилирования для оценки интенсивности эрозии являются однородность почвообразующей породы и мощность, достаточная для свободного развития почвенного профиля на всем протяжении склона от водораздела до подошвы [9]. Если мощность рыхлых отложений меньше критической или мощность верхних горизонтов изменяется на склоне по каким-либо иным причинам, может быть использован метод парных разрезов, представляющий собой модификацию почвенно-геоморфологического профилирования. Суть метода заключается в заложении вдоль склона парных разрезов, один из которых располагается на пашне, а контрольный на участке с естественной растительностью, но в непосредственной близости от первого. Обязательным условием являются равная глубина и генетическая однородность рыхлой почвообразующей породы в месте заложения пары разрезов. Этот метод может широко использоваться в районах, для которых характерно преобладание мелкоконтурной пашни и вследствие этого имеется большое количество полей с границами, расположенными вдоль склонов. Поскольку точность выделения границ почвенных горизонтов не превышает несколько сантиметров, достаточно надежное определение величины смыва методом почвенно-геоморфологических профилей возможно при сравнительно высокой интенсивности эрозии, значительно превышающей темпы почвообразования. На землях давнего освоения, где эрозионные процессы привели к значительному снижению мощности гуму-
сового горизонта, относительная погрешность почвенно-геоморфологического профилирования будет ниже, чем на новоосвоенной пашне. Если имеются сведения о сроке освоения данного поля, метод поч-венно-геоморфологических профилей позволяет дать количественную оценку интенсивности эрозионных процессов.
При низкой интенсивности эрозионных процессов или непродолжительном земледельческом использовании склонов, а также в случае высокой изменчивости мощности перегнойно-аккумулятивных горизонтов интенсивность эрозии может быть оценена по величине аккумуляции в нижней пологой распаханной части склона или за пределами пашни на участках с ненарушенным естественным растительным покровом.
Аккумулятивные толщи в нижних частях склона, в замкнутых понижениях, на речных террасах и т. д. являются признаком, свидетельствующим о наличии ускоренной эрозии. Строение аккумулятивной толщи может быть различным. Если продукты ускоренной эрозии отлагались за кромкой пашни среди естественной растительности, то аккумулятивная толща имеет слоистое сложение, а отдельные слои обычно различаются по цвету и гранулометрическому составу. Опесчаненные прослои обычно светлее суглинистых. Осветление наносов в верхних слоях свидетельствует о появлении на склоне зон с сильносмытыми почвами.
Если продукты эрозии отлагаются в пределах пашни, то слоистая структура наносов нарушается в результате перемешивания свежих наносов с подстилающим пахотным слоем при обработке почвы. Для толщи наносов на пашне и за ее пределами характерно осветление в направлении снизу вверх [9]. Нижняя граница аккумулятивной толщи выделяется по структуре и окраске. На подзолистых почвах нижней границей намытого слоя почвы обычно служит почвенный горизонт А2. На почвах ореховатой структуры с хорошо выраженными ребрами и гранями граница аккумулятивной толщи также достаточно хорошо выделяется. Намытый слой почвы обычно имеет непрочную комковатую структуру, так как в результате обработки грани и ребра теряют отчетливость, а горизонты, сохранившие естественное сложение, - орехова-тую или призмовидную структуру. На почвах, имеющих непрочно-комковатую структуру, выделение намытой толщи по какому-либо одному признаку невозможно. В этом случае приходится учитывать комплекс признаков - общий облик почвенного профиля, соотношение отдельных частей, окраску и отчетливость границ между горизонтами. Признаками намытости в этом случае могут служить аномально высокая мощность гумусового горизонта, осветление его кверху, наличие резкой границы между горизонтами, происхождение которой может быть увязано с распашкой, и следы слоистости [9]. В лесной зоне нередко слой намытой почвы подстилается прослоями, содержащими древесный уголь и золу, сохранившимися со времени расчистки леса под пашню.
По мощности намытого слоя почвы можно получить только сравнительную характеристику интенсивности эрозионных процессов. Количественная оценка смытого слоя почвы, а если известен срок земледельческого
освоения, то и интенсивности смыва может быть получена, если материал, смытый со склонов, полностью отлагается в ловушках естественного или искусственного происхождения. Ловушками наносов являются бессточные западины, водозадерживающие валы, пруды. Площадь, с которой в ловушке аккумулируются наносы, определяется по крупномасштабной топографической карте или измеряется на местности.
Существенным недостатком метода является зависимость точности результатов от морфологии почвенного профиля - общей мощности перегной-но-аккумулятивных горизонтов почв различных генетических типов. Маломощный гумусовый горизонт при распашке сразу же смешивается с нижележащим подзолистым или иллювиальным горизонтами, которые обладают большой естественной вариабельностью мощности. Именно относительно возможности оценки эродированности таких почв чаще всего высказываются аргументированные сомнения [10].
Результаты крупномасштабных почвенно-эрозионных съемок используются, главным образом, для планирования противоэрозионных мероприятий и агропроизводственной группировки почв, но карты и сам почвенно-морфологический метод могут быть применены при решении гораздо более широкого круга задач, в том числе палеогеоморфологических и экологических. В частности, возможны ландшафтное моделирование процессов смыва, оценка осредненной за агрикультурный период интенсивности смыва, определение объемов смыва и аккумуляции почвенного субстрата на склонах и в верхних звеньях гидрографической сети.
Почвенно-морфологический метод может быть использован во всем спектре склоновых эрозионных геосистем для выявления связей зависимостей смыва с другими компонентами геосистем.
6. Метод радиоизотопов
Методы абсолютных датировок отложений по содержанию радиоизотопов углерода, свинца, бериллия, цезия давно используются в геологии и палеогеографии. В последнее десятилетие разрабатывается перспективный косвенный метод оценки склоновой эрозии, пригодный для всей территории России. Метод основан на определении изменений концентрации в почве радиоактивного изотопа цезия-137, выпадавшего из атмосферы после испытаний ядерного оружия (с 1955 г.), а позднее рассеянного при аварии на Чернобыльской АЭС. Цезий-137 для индикации эродированности и аккумуляции почв был впервые использован в 70-х гг. в США, Австралии и Канаде [10]. В России были разработаны способы учета изменения концентрации цезия-137 как индикатора интенсивности смыва почв и репера датировки аккумулятивных толщ. Чернобыльская авария, при которой количество выпавшего цезия во много раз превосходило глобальные выпадения, поставила под вопрос применимость в настоящее время цезиевого метода для оценки интенсивности смыва во многих районах запада ЕТР. В то же время краткость периода глобальных выпадений «бомбового» цезия и особое сочетание изотопов цезия-137 и цезия-134 после Чернобыля сделали цезиевый метод незаменимым
при датировке современных наносов в балках и на склонах, особенно на региональном уровне исследований [10].
7. Метод коррелятных отложений
Почвенный субстрат, сносимый со склонов, отлагается в пределах самого склона, в днищах верхних звеньев гидрографической сети, в различных антропогенных ловушках, на поймах рек.
Оценка интенсивности современной склоновой эрозии по мощности аккумулятивных толщ на склонах вызывает значительные трудности из-за изменений структуры наносов почвообразующими процессами на естественных угодьях и перепашкой их на обрабатываемых склонах. Данные прямых наблюдений свидетельствуют о высокой кольматирующей роли травянистой и древесной растительности, но обнаружить прирост мощностей верхних горизонтов непосредственно на склонах почвенно-морфологическими методами затруднительно. Более надежно выделяются эрозионно-склоновые наносы в днищах балок. Полевые исследования показали, что во всех природных зонах ЕТР в логах и балках накопилась толща гумусированных отложений мощностью от 0,5 до 2,5 м и более [10]. В процессе развития русловых врезов в балках и логах происходит местное перераспределение этих наносов, которое необходимо учитывать при интерпретации данных. При этом остаются проблемы определения транзитной составляющей баланса наносов [4].
Проблема транзита наносов проще решается для небольших прудов, расположенных на склонах и в долинах верхних звеньев гидрографической сети. Особенно большую ценность для определения среднегодовой аккумуляции представляют накопительные прудки противоэрозионных валов в вершинах оврагов. В них поступает материал, непосредственно смытый с пашни. Время строительства устанавливается по архивным данным, а особенности технологии строительства и конструкции позволяют точно определить мощность наносов. Заиление малых водоемов и прудов исследовалось гидрологами прежде всего для оценки трансформации стока наносов в русловой сети, но при этом неизбежно вставали вопросы о генезисе осадков и делались попытки оценить интенсивность эрозии на водосборе. М.Я.Прыткова (1981, 1982) [9] по материалам собственных исследований заиления каскада прудов на Северном Кавказе и обобщению предшествующих материалов по ЕТР, Западной Сибири и Казахстану делает следующие выводы: а) транзитная часть наносов прудов составляет около 2%; б) основная часть наносов поступает в пруды при размыве берегов (18-50%) и смыве почв ближних к водоему склонов (36-68%); в) смыв со склонов преобладает над поступлениями наносов из основного водотока [10]. Большие колебания доли почвенно-эрозионного поступления зависят от сочетания крутизны и распаханности ближайших к пруду склонов. Исследование аккумулятивных толщ в разрезах нижних частей распаханных склонов на территории Воткинского района в пределах геоэкологической станции «Фертики» дало величину накопления за весь период сельскохозяйственного использования земель (200-220 лет) в среднем 52 см. Эти данные хорошо согласуются с величинами смыва и аккумуляции, полученными методом микропрофилирования.
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2009. Вып. 1
Все вышеперечисленные методы не дают, конечно, возможности судить об объеме поверхностного стока талых и дождевых вод, динамике стока и динамике самого процесса смыва почвы в связи с гидрографом стока. Эти задачи решаются на стоковых площадках.
Данные, полученные в ходе проведения полевых исследований, являются основой наших представлений о темпах и механизме проявления эрозии и аккумуляции. Программы наблюдений и методика их проведения при этом заметно различаются, как нередко различаются и сами цели исследований. Все это представляет определенную проблему как научного, так и организационного плана, кроме того, как показывает обзор ныне применяемых методик, они не лишены недостатков и требуют усовершенствований.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ананьев Г. С. Состояние и основные проблемы стационарного изучения экзогенного рельефообразования //Экзогенные процессы и окружающая среда. М.: Наука, 1990. С. 38-48.
2. Бутаков Г.П. Основные задачи изучения современных экзогенных процессов //Географические системы: проблемы моделирования и управления. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1987. С.10-13.
3. Гэбриэлс Д., Плой Дж., де. Определение потерь почвы и экспериментальные исследования // Эрозия почвы. М.: Колос, 1984. С. 96-155.
4. Дедков А.П., Мозжерин В.И. Стационарные исследования и полевой эксперимент // Количественный анализ экзогенного рельефообразования. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1987. С.3-11.
5. Егоров И.Е. Применение наземной стереосъемки для изучения поверхностного смыва // Количественный анализ экзогенного рельефообразования. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1987. С.56-60.
6. Егоров И.Е. Методика и результаты изучения нерусловой эрозионной сети на территории Удмуртии // Вестн. Удм. ун-та. Сер. Науки о земле. 2006. №11. С. 93101.
7. Заславский М.Н. Эрозиоведение. М.: Высш. шк., 1983. 320 с.
8. Ларионов Г.А. Эрозия почв и дефляция в центральных и восточных районах Северного Кавказа // Эрозия почв и русловые процессы. Вып.7. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. С. 53-72.
9. Ларионов Г. А. Эрозия и дефляция почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. 200 с.
10. Литвин Л.Ф. География эрозии почв сельскохозяйственных земель России. М.: ИКЦ Академкнига, 2002. 255 с.
11. Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории европейской части СССР и борьба с ними. М.;Л.: Изд-во АН СССР, 1948. 305 с.
12. Сурмач Г.П. Водная эрозия и борьба с ней. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 253 с.
13. Титова З.А. Метод рам при изучении перемещения рыхлого материала на склонах. // Доклады института географии Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: Наука, 1974. Вып.45. 12 с.
14. Швебс Г.И. Теоретические основы эрозиоведения. Киев; Одесса: Вища школа, 1981. 222 с.
Поступила в редакцию 12.02.09
I. Ye. Yegorov, candidate of geography, associate professor Field Methods of Studying Soil Erosion
The article estimates data precision when using the existing methods of studying soil erosion and the difficulty of their application during field experiment. Some results of application of various methods are stated.
Егоров Игорь Евгеньевич, кандидат географических наук, доцент ГОУВПО «Удмуртский государственный университет» 426034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская,! (корп.4)
