Warning: session_start() [function.session-start]: Cannot send session cookie - headers already sent by (output started at /var/www/nelvin/data/www/ebooktime.net/index.php:6) in /var/www/nelvin/data/www/ebooktime.net/index.php on line 7

Warning: session_start() [function.session-start]: Cannot send session cache limiter - headers already sent (output started at /var/www/nelvin/data/www/ebooktime.net/index.php:6) in /var/www/nelvin/data/www/ebooktime.net/index.php on line 7

Warning: file_get_contents(files/survey) [function.file-get-contents]: failed to open stream: No such file or directory in /var/www/nelvin/data/www/ebooktime.net/index.php on line 82
2.2. ВІТРОВА ЕРОЗІЯ (ДЕФЛЯЦІЯ) ҐРУНТІВ 2.2.1. Сутність і види дефляції ґрунтів : Екологічні проблеми землеробства : Бібліотека для студентів

2.2. ВІТРОВА ЕРОЗІЯ (ДЕФЛЯЦІЯ) ҐРУНТІВ 2.2.1. Сутність і види дефляції ґрунтів


Повернутися на початок книги
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 
30 31 32 33 34 35 

Загрузка...

Дефляція — це руйнування і знесення Грунтів вітром. Вона відбу-вається тоді, коли швидкість вітру досягає значення, за якого руйнівна сила перевищує силу протидефляційної стійкості Грунту. Максималь-

ний прояв дефляції спостерігається під час ураганних вітрів, коли в повітря піднімається велика маса пилоподібних частинок. Дефляція є другим за масштабами після водної ерозії негативним впливом на ґрунтовий покрив, що призводить до знищення родючих Грунтів на ве-личезних територіях.

Розрізняють дефляцію двох видів — повсякденну і пилові (чорні) бурі.

Повсякденна дефляція виникає у разі малих швидкостей вітру (5— 10 м/с), відбувається непомітно, проте є не менше шкідливою, оскіль-ки повільно й постійно руйнує і виснажує ґрунт. Вона спричинює ого-лення насіння, заробленого в Грунт, пошкодження молодих сходів рос-лин. Повсякденна дефляція особливо часто спостерігається на вітроударних схилах, позбавлених рослинності.

Пилові бурі — найбільш активний і шкідливий вид дефляції. Вони призводять до сильного руйнування Грунтового покриву. За короткий строк пилові бурі, що спричинюються сильним вітром (швидкістю понад 12—15 м/с), можуть поширитися на велику територію, знищити посіви на сотнях тисяч гектарів, знести значну частину ґрунту. Прояву пилових бур завжди передує тривала повсякденна дефляція. Пилові бурі не можуть виникнути над вітростійкою поверхнею — вони є лише показником сту-пеня руйнування ґрунту за час, що передував пиловій бурі. Інакше кажу-чи, пилові бурі є не причиною, а наслідком руйнування ґрунту. Проте, ви-никнувши, вони самі стають фактором великої руйнівної сили.

Рух частинок Грунту під час вітру починається під впливом взає-модії динамічних і статичних сил, які виникають за обтікання їх пове-рхні повітряним потоком. Коли потік повітря рухається на кулясту ча-стинку, яка вільно лежить на поверхні ґрунту, то на неї діє кілька сил: гравітації, лобового натиску повітря, атмосферного тиску, зчеплення, підіймальна. Якщо сумарне значення сил гравітації, атмосферного ти-ску і сили зчеплення приблизно дорівнює силі лобового напору повіт-ря, частинка починає рухатися, ковзати по поверхні. Якщо сума сил гравітації, атмосферного тиску і зчеплення менша за підіймальну силу, вона піднімається в повітря.

Підіймальна сила частинки виникає внаслідок того, що в межах ви-соти, яка дорівнює діаметру частинки, швидкість руху повітря різна. Потік, що надходить під нижню частину кулястої грудочки, через шо-рсткість поверхні Грунту має меншу швидкість і більшу щільність. Внаслідок цього над частинкою утворюється зона пониженого тиску, a під частинкою — підвищеного. Виникає підіймальна сила, що діє на частинку (рис. 13).

Мінімальна швидкість вітру, за якої починається відрив, підніман-ня і перенесення в повітряному потоці частинок ґрунту, називається критичною (граничною) швидкістю вітру.

Найлегше по поверхні переміщуються ґрунтові агрегати діаметром 0,1—0,5 мм, які під впливом вітру набирають руху з частотою обертання

200—1000 хвЛ Агрегати діаметром від 0,6 до 1 мм пересуваються, пере-кочуючись, труться між собою, вдаряються, руйнуються, і кількість гру-дочок, ерозійно найактивніших (розміром 0,1—0,5 мм), збільшується.

 

 

 

Рис. 13. Схема дії повітряного потоку на грунтову частку

Для пересування повітряно-сухих агрегатів чорнозему карбонатно-го легкосуглинкового з діаметром понад 1 мм потрібна швидкість віт-ру більше 11 м/с на висоті 15 см. Швидкість повітряного потоку, за якої починають пересуватися Грунтові агрегати діаметром 0,25; 0,25— 0,5; 0,5—1; 1—2; 2—3 і 3—5 мм, становить відповідно 3,8; 5,3; 6,8; 11,2; 13,1 і 17,6 м/с (Бараев А.И., Зайцева А.А., 1975).

На граничну швидкість вітру, а отже, і на інтенсивність дефляції впливає багато факторів: кліматичні умови, гранулометричний склад ґрунту, щільність мінеральних частинок (питома маса твердої фази), сила зчеплення між частинками, захищеність поверхні ґрун-тів, господарська діяльність людини. Залежність критичної швид-кості вітру або швидкості дефляції Грунтів від розміру мінеральних частинок (гранулометричного складу) ґрунтів є складною, оскільки, крім прямого впливу розміру частинок на опірність ґрунту дефля-ції, існує багато опосередкованих взаємозалежностей, які можуть призводити до протилежного ефекту. Зупинимося спочатку на суто фізичних закономірностях залежності критичної швидкості вітру від ряду факторів.

Критична швидкість вітру (м/с) за М.І. Долгілевичем (1978) вира-жається рівнянням:

 

jl,05d(j - P)g + 1,57Р„ +1,57 КГР

 

Ук       '

"    V    кр

де d — діаметр частинок, м; / — щільність частинок, г/см3; Р — щіль-ність повітря, г/см3; g — сила гравітації, 9,8 м/с2; Р0 — атмосферний тиск, г/см2; Р3ч — сила зчеплення частинок, г/см2; K0iKv — коефіцієн-ти, які визначаються експериментально.

 

Більш простою є формула У. Чепіла, за якою обчислюють критич-ну швидкість вітру (м/с):

VK  = *JdR ,

Р

де d — питома маса частинок; R — діаметр частинок.

Наведена формула справедлива для Грунтових частинок діаметром понад 0,05 мм. Для частинок діаметром менше 0,05 мм ця залежність має інший вигляд, а саме: зі зменшенням діаметра частинок критична швидкість вітру знову починає зростати (рис. 13). Це явище пов'язане зі збільшенням сил зчеплення між дрібними частинками.

 

Рис. 14. Залежність критичної швидкості вітру на висоті 100 см від діаметра частинок грунту

Частинки Грунту діаметром до 1 мм вважаються ерозійно небезпе-чними, а понад 1 мм — вітростійкими, Грунтозахисними. Стійкість Грунту проти вітрової ерозії можна оцінити за грудочкуватістю повер-хні, тобто за кількістю вітростійких агрегатів. За вмісту їх до 50 % від маси повітряно-сухого ґрунту виникає процес видування, що дає під-стави вважати цей ступінь грудочкуватості критичним, тобто ерозійно небезпечним. Поріг стійкості Грунту проти вітрової ерозії, якщо на йо-го поверхні немає післяжнивних решток, настає за ступеня грудочку-ватості в межах 50—55 % і співвідношення у верхньому шарі ґрунту ґрунтозахисних та ерозійно небезпечних агрегатів 1:1.

За даними О.І. Бараєва (1977), кількість стерні, необхідної для за-хисту Грунту від вітрової ерозії, залежить від вмісту агрегатів діамет-ром понад 1 мм у шарі ґрунту 0—5 см (табл. 32)

Таблиця 32

КІЛЬКІСТЬ СТЕРНІ, НЕОБХІДНОЇ ДЛЯ ЗАХИСТУ ҐРУНТУ ВІД ДЕФЛЯЦІЇ, ЗАЛЕЖНО ВІД СТУПЕНЯ РОЗПОРОШЕНОСТІ ВЕРХНЬОГО ШАРУ (Бараев О. L, 1977)

 

Вміст агрегатів діаметром понад 1 мм у шарі ґрунту 0—5 см, %            Кількість стернинок на 1 м2, шт.

50        75—100

40        150—200

30        250—300

20        Понад 300

 Отже, дефляція залежить від ступеня розпорошення верхнього шару Грунту і швидкості вітру. Сильне розпорошення верхнього 5-сантиметро-вого шару Грунту, як правило, спричинюєгься надмірно інтенсивним меха-нічним обробітком і подрібненням Грунтових частинок ходовими система-ми тракторів, комбайнів та автомобілів під час проведення польових робіт.

Слід зазначити, що дефляційна стійкість частинок залежить не тільки від їх розміру, а й від щільності, яку визначають за їх мінерало-гічним складом (табл. 33).

Таблиця 33

КРИТИЧНА ШВИДКІСТЬ ВІТРУ ДЛЯ МІНЕРАЛІВ 3 РІЗНОЮ ЩІЛЬНІСТЮ (діаметр частинок — 0,25 мм)

 

Мінерал          Щільність, г/см3        Критична швидкість вітру, м/с

Гіпс     2,30     3,7

Польові шпати          2,60     4,0

Кварц 2,65     4,0

Слюди            2,85     4,2

Рогова обманка         3,17     4,4

Мінерали, які переважають у ґрунтах (кварц і польові шпати), за щільністю різняться незначною мірою, тому під час розрахунків ці відмінності не беруть до уваги, а за критичну швидкість вітру для мі-неральної маси ґрунтів беруть 4 м/с.

Доведено, що дефляційна стійкість частинок залежить і від вмісту в ґрунті органічної речовини — гумусу, щільність якого значно мен-ша, ніж мінералів. Через це швидкість дефляції ґрунтів з дуже високим вмістом гумусу може зростати. Особливо швидко руйнуються вітром осушені торф'яники, які після розорювання інтенсивно розвіюються.

Дефляція на торф'яних ґрунтах Полісся виявляється навесні й на по-чатку літа, рідко — восени. Сприяють їй сильні вітри, мала кількість опа-дів, низька відносна вологість повітря, слабко розвинений покрив сільсь-когосподарських культур. Вітрова ерозія починається за швидкості вітру на висоті флюгера 8 м/с і більше; такі вітри переважають навесні і восени. Дефляція звичайно має локальний характер: виявляється на окремих по-лях. Проте, у разі більш сильних вітрів виникають пилові бурі, що охоп-люють великі території і тривають протягом декількох діб. Більшість ґрунтових частинок має діаметр до 1 мм. Причому, 90 % дрібнозему, який виноситься з полів, переміщується на висоті до 40 см від поверхні ґрунту.

Частіше зазнають дефляції поля просапних культур, меншою мірою — ярих зернових і ще менше — озимих. Багаторічні трави надійно захи-

щають ґрунт від дефляції. У сівозміні, де озимі займають три поля, ярі зе-рнові — два, трави — два і просапні культури — три, середній щорічний винос торфу становить близько 1 т/га (Толчельников Ю.С., 1990).