МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «ПЕРМСКАЯ ГСХА ИМЕНИ АКАДЕМИКА

Д.Н. ПРЯНИШНИКОВА»

Факультет почвоведения, агрохимии, экологии и товароведения

Кафедра почвоведения

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭРОЗИЯ И

ОХРАНА ПОЧВ»

Методические указания Пермь 2013 Курсовой проект по дисциплине «Эрозия и охрана почв»:

Методические указания / О.А. Скрябина, Н.В. Флягина. Пермь: Изд-во ПГСХА, 2013. – 43 с.

Предназначено для студентов специальности 020701.65 «Почвоведение».

Рецензент – Е.А. Ворончихина, старший научный сотрудник Естественнонаучного института ПГНИУ, доцент, кандидат географических наук.

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

Введение 1. Примерная тематика курсовых проектов 2. Структура и содержание курсового проекта 3. Требования к написанию и оформлению курсового проекта Библиографический список Приложения Введение Выполнение курсового проекта по дисциплине «Эрозия и охрана почв» для специальности 020701.65 «Почвоведение» позволяет студентам освоить методику оценки факторов водной эрозии и разработки приёмов защиты почв от её проявления. Курсовой проект интегрирует в себе теоретические и практические знания, полученные студентами при прослушивании лекционного курса и выполнении практических занятий.

Направленность курсового проекта практико-ориентированная.

1. Примерная тематика курсовых проектов Курсовые проекты выполняются по теме «Анализ факторов водной эрозии и рекомендации по защите почв в (название хозяйства и района) Пермского края». Хозяйство из какого-либо района Пермского края предлагается индивидуально каждому студенту преподавателем – руководителем курсового проекта. При этом может быть учтена заинтересованность студента, место его проживания или предполагаемой работы. В таблице 1 приведен перечень некоторых хозяйств Пермского края по различным административным районам.

Таблица Перечень хозяйств для курсового проектирования № п.п. Район Хозяйство Бардымский ООО «Триумф»

Берёзовский СПК (колхоз) «Луч»

Верещагинский ООО «Заря Путино»

Еловский СПК имени Тельмана Карагайский ООО «Агрофирма «Победа»

Кишертский СПК (колхоз) им. Ленина Кудымкарский СХПК «Россия»

Куединский СПК «Горд Кужим»

Кунгурский ООО Агрофирма «Труд»

Ординский СПК «Колхоз им. Ленина»

Осинский ООО «Горы»

Оханский ООО «Беляевка»

2. Структура и содержание курсового проекта Структурными элементами курсового проекта являются:

Титульный лист - 1 стр.

Обзор литературы по предложенной преподавателем теме (с использованием не менее 10-15 источников, в т.ч. статей из периодической печати) – 4-6 стр.

Географическое положение и общие сведения о хозяйстве – 1 стр.

Характеристика природных условий и их влияние на развитие эрозионных процессов на территории хозяйства – 15-20 стр.

- Климатические условия - Геоморфологические условия процессов водной эрозии - Растительность и проявление эрозионных процессов - Свойства почв и эрозия - Потенциальная интенсивность смыва почвы Система защиты почвенного покрова хозяйства - 6-7 стр.

Список использованной литературы Приложения: Карта крутизны склонов, таблица подсчёта площадей контуров с разной крутизной склона, таблица расчёта смыва почвы, таблица расчёта потребности противоэрозионной техники.

Во введении должны быть кратко изложены следующие вопросы:

эрозия почв как проблема мирового земледелия, её доля в процессах антропогенной деградации почвенного покрова; современная эрозия на сельскохозяйственных землях России; цель и задачи курсового проекта;

материалы, использованные для составления курсового проекта.

Обзор литературы. Тема обзора литературы выдается студенту руководителем курсового проекта. В соответствии с заданием студент самостоятельно и творчески ведёт поиск источников литературы по теме обзора. При составлении обзора предпочтительнее использование монографий и статей, чем кратких рефератов и тезисов докладов.

1. Влияние водной эрозии на состав и свойства почв 2. Климат как фактор водной эрозии 3. Рельеф как фактор водной эрозии 4. Почвенные и литологические факторы водной эрозии 5. Влияние растительности на процессы водной эрозии 6. Эффективность приемов защиты почв от эрозии 7. История изучения эрозионных процессов в России 8. Распространенность эрозионных процессов в России и странах ближнего зарубежья 9. Эффективность приемов защиты почв от эрозии в Нечерноземной зоне 10. Эффективность агротехнических приемов защиты почв от эрозии 11. Агроэкологическая оценка процессов водной эрозии 12. Механизация противоэрозионных работ 13. Классификация эродированных почв 14.Математические модели процессов водной эрозии Географическое положение и общие сведения о хозяйстве. Нужно указать: в какой части Пермского края находится хозяйство и географические координаты; населенный пункт, в котором располагается центральная усадьба, его удалённость от краевого и районного центров, площадь землепользования и структуру земельных угодий; площадь анализируемой в курсовом проекте части территории. Необходимо назвать и кратко охарактеризовать почвенно-эрозионный район Пермского края, к которому относится территория хозяйства (по О.А. Скрябиной, 1990).

Климатические условия. При изучении климатических условий следует обратить особое внимание на количество выпадающих осадков, их распределение по месяцам, интенсивность и повторяемость ливней, интенсивность снеготаяния, эрозионный индекс осадков, который учитывает слой и кинетическую энергию дождевых осадков за определённый период максимальной интенсивности их выпадения, коэффициент стока, запасы воды в снеге к моменту снеготаяния, продолжительность снеготаяния и др.

Агроклиматические показатели, необходимые при подготовке данного раздела, приведены в таблицах в приложениях 1- 9, некоторые из них можно взять также из книг «Агроклиматические ресурсы Пермской области» (1979), «Агроклиматический справочник по Пермской области»

(1959), «Климат Пермской области» (Шкляев А.С., 1963).

При интерпретации данных по климату следует учесть, что эрозионноопасной считается годовая сумма осадков свыше 400 мм.

Для определения интенсивности ливней часто пользуются таблицей Э.Ю. Берга (табл. 2).

Критерии ливней по Э.Ю.Бергу (Заславский М.Н., 1983) На стоковых площадках установлено, что на склонах 4,5 - 5° дерновоподзолистые почвы тяжелого гранулометрического состава начинают эродироваться при интенсивности дождя 0,05 мм/мин., лёгкого гранулометрического состава – 0,09 мм/мин. (Скрябина О.А., 1990).

Оценить опасность ливневой эрозии можно также по величине эрозионного индекса осадков на основании приводимых в таблице данных.

Характеристика дождей по степени эрозионной опасности Эрозионная опасность осадков Эрозионные индексы ливней, характерные для Пермского края, приведены в таблице 4.

Эрозионные индексы ливневых осадков (Пермский край) Метеостанция средний Сток от талых вод возникает при интенсивном снеготаянии и слабой водопоглощающей способности почв.

Величина поверхностного стока характеризуется коэффициентом стока, который определяется по формуле:

где – коэффициент стока;

N – запасы воды в снежном покрове, мм (приложение 8).

Интенсивность стока можно оценить по шкале, приведённой в таблице 5.

Шкала интенсивности стока талых вод (Сурмач Г.П., 1976) На склоновых землях Пермского края отмечены следующие коэффициенты весеннего стока: в варианте с зяблевой вспашкой вдоль склона – 0,349, при проведении вспашки параллельно горизонталям – 0,116.

На стоковых площадках, не обработанных с осени (стерня яровой пшеницы), коэффициент стока составил 0,343, на посеве многолетних трав – 0,284, озимой ржи поперёк склона – 0,151 (Скрябина О.А., 1990).

Геоморфологические условия процессов водной эрозии. Чтобы написать этот раздел, студент должен провести морфометрический анализ рельефа, используя топографическую карту с горизонталями. При этом необходимо установить такие показатели, как крутизна склона (уклон), длина склона, глубина местных базисов эрозии, расчленённость рельефа долинно-балочной сетью, форма и экспозиция склонов, величина водосборной площади.

Крутизна склонов является важнейшей характеристикой рельефа, т.к.

поверхностный сток воды, обладающей кинетической энергией и разрушающей почву, формируется только при наличии уклона.

Зависимость размеров эрозии от крутизны склона показана на рисунке 1.

Обобщение большого количества экспериментальных данных показывает, что удвоение крутизны склона в разных условиях приводит к неодинаковому увеличению смыва почв и зависит от крутизны склонов, количества и интенсивности осадков, характера и состояния растительного покрова, агротехники возделываемых культур и многих других факторов (Заславский М.Н.,1983).

Рис. 1. Зависимость эрозии от крутизны склона:

E – эрозия на единицу площади, I – крутизна склона Показатель степени а может колебаться, принимая значения 1,5; 2 и более (Лопырев М.А., 1989).

Для почв Пермского края установлена следующая примерная зависимость степени смытости почв от крутизны склона:

Поскольку эрозия почв является сложным и многофакторным процессом, границы интервалов могут несколько изменяться.

В целях более полного и всестороннего учёта рельефа составляется карта крутизны склонов. Составление карты крутизны склонов начинается с установления интервалов величины уклонов, которые зависят от степени выраженности рельефа, типа почв, их гранулометрического состава, степени смытости и других условий. В связи с этим для разных зон и районов интервалы уклонов могут быть различными. В Пермском крае рекомендуется выделять следующие контуры склонов на карте: до 1,5°, от 1,5 до 3°, от 3 до 6°, от 6 до 8°, от 8 до12°, свыше 12°.

Карта крутизны склонов составляется на копии топографической карты с горизонталями. При составлении карты крутизны склонов можно использовать прозрачную палетку с отверстиями разных диаметров, соответствующих величинам заложений разных уклонов. На плане расстояния между горизонталями, соответствующие определённым уклонам, можно определить в сантиметрах по формуле (Волков С.Н.,2001):

где h – высота сечения рельефа, м; i – уклон местности, град.; m – число метров в 1 см на плане в зависимости от масштаба, м.

Для масштаба 1:10 000 и сечения рельефа через 5 м величина заложений уклонов составит: 1,5° - 19,1 мм; 3° - 9,5 мм; 6° - 4,8 мм; 8° - 3, мм; 12° - 2,4 мм.

Край требуемого отверстия устанавливается касательно к горизонтали и затем ведется вдоль неё, пока противоположный край не коснётся соседней горизонтали. Это положение будет соответствовать границе участка с определённым уклоном. Границы между участками с различной крутизной склона оформляются красной тушью, контуры закрашиваются или заштриховываются (приложение 13), а на самих участках стрелкой указывается направление склона и его крутизна в градусах.

Затем вычисляются площади различных сельскохозяйственных угодий с разной крутизной склонов.

Длина склонов определяет массу воды, стекающей по склону. Общий вид зависимости эрозии от длины склона показан на рисунке 2.

Показатель степени в в формуле может сильно колебаться, принимая значения 0,5; 0,8; 1,5 и более.

Ориентировочно можно установить следующую зависимость:

длина склонов менее 300 м - степень развития эрозии незначительная Смыв почвы при нарастании длины склона резко усиливается при интенсивных осадках. Однако если осадки выпадают малым слоем и почва обладает высокой водопроницаемостью, то поверхностный сток и эрозия могут не увеличиваться.

Длина линии стока на карте измеряется от водораздельной линии до данной точки в направлении, перпендикулярном к горизонталям.

Форма склонов. Интенсивность эрозии зависит от формы склона, его продольного и поперечного профилей.

Профили склонов, как в продольном, так и в поперечном направлении бывают прямые, выпуклые и вогнутые (рис.3 - 4).

а – выпуклый; б – прямой; в – вогнутый; г – ступенчатый Рис.4. Типы поперечного профиля склонов: I – поперечно-прямой;

На продольно прямых склонах процессы эрозии усиливаются к их основаниям. Разрушительная сила воды нарастает постепенно.

Значительный смыв проявляется приблизительно от середины склона. На продольно-выпуклых склонах эрозия больше проявляется в нижней части, где наибольшая крутизна. На продольно-вогнутых склонах эрозия сильнее выражена в верхней, более крутой части. Книзу она уменьшается, и даже происходит аккумуляция смытой почвы. В литературе приводятся следующие относительные коэффициенты эрозионной опасности продольных профилей: прямой - 1, выпуклый – 1,25-1,5, вогнутый – 0,5Поперечные профили склонов определяют типы водосборов: прямые, собирающие и рассеивающие сток воды. Их относительная эрозионная опасность приближённо принята следующей: поперечно-прямой профиль склона – 1, поперечно-выпуклый (рассеивающий водосбор) – 0,8, поперечно-вогнутый) – 1,2.

Поперечные профили склонов оказывают большое влияние на противоэрозионную организацию территории.

Экспозиция склонов. В отличие от крутизны, длины и формы профиля склонов влияние экспозиции на эрозию проявляется опосредованно в связи с различиями микроклимата, почв и растительности на склонах разных экспозиций. Наиболее велико её влияние на эрозию от стока талых вод.

В таблице 6 приведены обобщённые данные о влиянии экспозиции склона на некоторые относительные показатели. За единицу условно приняты средние значения абсолютных величин для четырёх основных экспозиций. В ряде случаев использованы данные по двум противоположным экспозициям.

Эти данные показывают, что мощность снежного покрова, запас воды в снеге перед снеготаянием, слой стока, коэффициент стока и накопление воды в почве после снеготаяния характеризуются более высокими значениями на склонах северных и восточных экспозиций; на склонах южных и восточных экспозиций значения этих относительных показателей меньше. Практически такая же тенденция изменений наблюдается и в отношении урожайности сельскохозяйственных культур. А вот отношение испаряемости со склонов (5°) к испаряемости на ровном месте, относительные показатели интенсивности весеннего смыва почв, наличие площадей смытых и размытых земель на южных экспозициях больше, чем на северных. Наибольшая разность этих показателей наблюдается между склонами северных и южных экспозиций; различия между склонами восточных и западных экспозиций выражены слабее.

Влияние на эрозионные процессы экспозиции склонов Показатель факторов Мощность снежного покрова Запас воды в снеге перед снеготаянием Сток воды в период весеннего снеготаяния Коэффициент весеннего стока талых вод Накопление воды в почве после паводка Отношение к испаряемости со склонов 5° к испаряемости на ровном месте Урожайность культур Интенсивность весеннего смыва почв Количественными показателями, характеризующим рельеф, являются также коэффициент горизонтальной расчлененности, положение базиса эрозии и превышение над ним отдельных участков территории.

Коэффициент горизонтальной расчленённости рассчитывается как отношение общей длины гидрографической (водопроводящей) сети с постоянными или временными действующими водотоками (реки, ручьи, балки, овраги), выраженной в километрах, к площади водосбора, выраженной в квадратных километрах: К =.

Этот коэффициент рассчитывается для всей земельной площади хозяйства. Но если рельеф отдельных частей территории хозяйства сильно различается, ясно выделяются водосборы с разной степенью выраженности овражно-балочной сети и уклонами, то коэффициент расчленённости надо вычислять и для каждого такого водосбора. Коэффициент расчленённости 0,1 – 0,4 характеризует равнинную территорию, не подверженную или почти не подверженную процессам водной эрозии и, в общем, не опасную в эрозионном отношении. Коэффициент 1,0 говорит о значительной расчленённости территории, о наличии процессов водной эрозии, об опасности дальнейшего её развития и о необходимости при проведении землеустройства проектирования соответствующих противоэрозионных мероприятий. Коэффициент 3,0 характеризует очень сильно расчленённую местность типа предгорных областей.

Базис эрозии – горизонтальная поверхность, на уровне которой стекающие водные потоки (струи, ручьи, реки) теряют свою размывающую силу. Так, для водосбора рек, впадающих в море, общим базисом эрозии является уровень этого моря, а для водосбора ручьёв, балок, оврагов, впадающих в реки, местным базисом эрозии является уровень реки в том месте, где они впадают в неё.

Под глубиной базиса эрозии понимается разница в абсолютных высотах водораздельной линии и базиса эрозии. Иначе говоря, глубину базиса эрозии можно определить как максимальную разность отметок самой высокой и самой низкой точек водосбора.

Чем больше глубина базиса эрозии у водосборов, одинаковых по площади, тем сильнее вертикальная расчленённость рельефа и тем выше опасность водной эрозии.

Положение базиса эрозии и превышение отметок над ним необходимо вычислить для тех же участков, что и коэффициент горизонтальной расчленённости.

Можно принять следующую зависимость выраженности эрозионных процессов от местных базисов эрозии:

местный базис эрозии до 10 м - незначительная степень проявления эрозии влияния рельефа на развитие линейной эрозии. Обычно отмечается увеличение поражённости территории оврагами с увеличением глубины базиса эрозии до 40 - 60 м.

Растительность увеличивает шероховатость поверхности почвы, снижает коэффициент поверхностного стока, защищает почвенные агрегаты от ударного воздействия капель дождя, скрепляет почву корневой системой, и поэтому всегда выполняет почвозащитные функции.

Для общей характеристики территории землепользования можно установить показатель облесённости, который коррелирует с проявлением эрозии в данном ландшафте (табл. 7).

Сток и смыв почвы на водосборах разной облесённости Облесённость водосборов, % Для оценки почвозащитной роли севооборотов в хозяйстве составляется таблица 8.

Горох, вико-овсяная смесь 0, Кукуруза на зелёный корм 0, Многолетние травы 1 года Многолетние травы 2 года Многолетние травы 3 года Свойства почв и эрозия. Противоэрозионная стойкость в значительной степени обусловлена сцеплением почв и количественно выражается величиной размывающей скорости водного потока.

В курсовом проекте противоэрозионная стойкость почв может быть охарактеризована такими важными показателями, как содержание гумуса, гранулометрический состав, содержание водопрочных агрегатов, степень смытости почв (табл. 9 – 11).

Коэффициент влияния гранулометрического состава почвы на её Почвы средне-, сильносмытые менее устойчивы, чем несмытые (табл. 10).

Коэффициент влияния смытости почвы на её относительную противоэрозионной устойчивости почв в зависимости от содержания гумуса и водопрочных агрегатов.

Шкала оценки противоэрозионной устойчивости почв Заслуживает внимания группировка почв по степени противоэрозионной стойкости, разработанная З. П. Кирюхиной и З. В.

Пацукевич (1989). Она основана на учете свойств почв – их генезиса, гранулометрического состава, содержания гумуса, литологии почвообразующих пород, которые влияют на противоэрозионную стойкость почв. Оценка противоэрозионной стойкости дана через коэффициент эродируемости К (табл. 12).

Группировка почв по противоэрозионной стойкости Среднепокровные эродируемые Среднесуглинки эродируемые Сильно Чрезвычайно