Лекция № 6 Эрозия почв как фактор физической деградации. Дефляция почв

1. Сущность дефляции почв.

2. Факторы дефляции почв.

3. Методология эрозионных (дефляционных исследований)

4. Классификация почв по степени дефлируемости и дефляции.

ВОПРОС 1. Сущность дефляции почв

Дефляция (от лат. deflatio – сдувание. выдувание), — разрушение и снос почв ветром. Она происходит в том случае, когда скорость ветра достигает значения, при котором его разрушительная сила превышает силу противодефляционной устойчивости почвы. Различают нормальную и ускоренную дефляцию почв. Последняя вызывается хозяйственной деятельностью человека.

Рассмотрим, как это происходит. Движение частиц почвы ветром начинается под влиянием взаимодействия динамических и статических сил, возникающих при обтекании их поверхности воздушным потоком.

При движении потока воздуха на шарообразную частицу, лежащую свободно на поверхности почвы, действуют несколько сил:

А) тяжести,

Б) лобового напора воздуха,

В) атмосферного давления,

Г) сцепления,

Д) подъемная сила.

Если суммарное значение силы тяжести частицы, атмосферного давления и силы сцепления оказывается приближенно равной силе лобового напора воздуха, частица начинает двигаться, волочась по поверхности.

Если сумма силы тяжести частицы, атмосферного давления и сцепления оказывается меньше подъемной силы, частица поднимается в воздух. Подъемная сила частицы возникает вследствие того, что в пределах высоты, равной диаметру частицы, скорость движения воздуха различна.

Поток, поступающий под нижнюю часть шарообразного комочка, из-за шероховатости поверхности почвы имеет меньшую скорость и большую плотность. В результате этого над частицей образуется область пониженного давления, под частицей – повышенного. Возникает подъемная сила, действующая на частицу.

Минимальная скорость ветра, при которой начинается отрыв, подъем и перенос в воздушном потоке частиц почвы, называется критической (пороговой) скоростью. Для разных почв критическая скорость ветра различна.

Следует отметить, что на пороговую скорость ветра, а значит, и на интенсивность дефляции, влияет множество факторов:

климатические условия,

гранулометрический состав почвы,

плотность минеральных частиц (удельная масса твердой фазы),

сила сцепления с другими частицами,

защищенность поверхности почв,

хозяйственная деятельность человека.

Зависимость критической скорости ветра, или скорости дефляции почв, от размера минеральных частиц (гранулометри ческого состава) почв сложна, так как, помимо прямого влияния размера частиц на сопротивляемость почвы дефляции, существует множество косвенных взаимозависимостей, которые могут приводить к прямо противоположному эффекту.

Различной критической скоростью ветра для частиц разного диаметpa объясняется сортировка минеральных частиц по их диаметру в аридных районах. Эта сортировка приводит к образованию песчаных и глинистых пустынь, а также лессовых отложений на окружающих пустыни территориях. Примером могут служить пустыни Средней Азии.

Сортировка отложений по гранулометрическому составу на пески и глины объясняется тем, что при преобладающей скорости ветров в Каракумах от 2 до 5 м/с на месте остаются частицы менее 0,01 и более 1 мм, а крупнопылеватые частицы размером 0,01-0,05 мм выносятся с территории на большое расстояние, измеряемое сотнями и тысячами километров, и оседают в виде лессов. Именно в результате такой сортировки образовались отложения лессов на периферии пустынь.

При сильных ветрах частицы крупнее 0,5 мм перемещаются на незначительное расстояние, вследствие чего образуются песчаные бугры и барханы, а мелкие глинистые частицы из-за большой силы сцепления образуют плотные корки и остаются на месте между буграми. Они могут перемещаться лишь с водными потоками в наиболее низкие места. Это явление наблюдается в период весенних и осенних дождей.

Именно таким путем на месте разливов мутных потоков образуются такыры – глинистые отложения с плоской поверхностью. В переувлажненном состоянии такырная масса не поддается разрушающему воздействию ветра, а при иссушении такыры приобретают сцементированность и также не дефлируются. Именно с этими свойствами связано устойчивое сосуществование в пустынях такыров и перемежающихся с ними песчаных почв.

Однако в основной части сельскохозяйственных районов нет таких контрастных условий, характеризующихся резкой сменой иссушения и увлажнения, а поверхность почвы покрыта растительностью.

Поэтому резкой дифференциации почв по гранулометрическому составу – на глинистые и песчаные – в соответствии с формами рельефа – обычно не наблюдается.

Вследствие этого на практике при расчете критической скорости ветра специфическим поведением частиц диаметром меньше 0,01 мм пренебрегают и берут средний диаметр частиц.

Обычно частицы диаметром больше 1 мм называют ветроустойчивыми, а частицы диаметром меньше 1 мм – дефляционно неустойчивыми.

Необходимо отметить, что дефляционная устойчивость частиц зависит не только от их размера, но и от удельной массы, которая определяется их минералогическим составом (табл. 13). Минералы, преобладающие в почвах (кварц и полевые шпаты), по удельной массе различаются мало, поэтому при расчетах этими различиями пренебрегают и для минеральной массы почв принимают 4.

Таблица 1. Критическая скорость минералов с разной удельной массой (диаметр частиц d = 0,25 мм)

Минерал	Удельная масса, г/см	vKp, м/с
Гипс	2,30	3,7
Полевые шпаты	2,60	4,0
Кварц	2,65	4,0
Слюды	2,85	4,2
Роговая обманка 3,17 4,4

Иначе обстоит дело с органическим веществом почв – гумусом, удельная масса которого значительно меньше, чем минералов. Из-за этого скорость дефляции сильно гумусированных почв может возрастать. Особенно велики скорости разрушения ветром осушенных торфяников, которые после распашки интенсивно развеваются.

Дата добавления: 2014-01-05