Світличний О.О., Чорний С.Г.
Основи ерозієзнавства

Негативні наслідки водної ерозії. Ерозія грунтів як основна складова процесу спустелювання

Унаслідок змиву верхнього, найродючішого шару грунту, винесення з ним гумусу і поживних речовин під впливом ерозії, перш за все, зменшується родючість грунтів. Залежно від ступеня змитості, врожайність основних сільськогосподарських культур на еродованих грунтах у середньому зменшується на 10-60% (табл. 1.1). При цьому на змитість грунту більш за все реагують найцінніші культури – зернові, технічні та олійні, тоді як кормові однорічні і багаторічні трави менш чутливі до родючості грунтів і зниження їх врожайності на змитих грунтах незначне.

Таблиця 1.1. Вплив ступеня змитості грунтів на зміну їх властивостей і показників у горизонті 0-50 см (за одиницю прийняті властивості і показники незмитих грунтів) (Каштанов и др., 1994)
Властивості і показникиГрунт
слабкозмитийсередньозмитийсильнозмитий
Потужність грунтових горизонтів
  • А
0,5 0,5-0
  • Б
1 1 0,9-0
Вміст гумусу 0,95-0,75 0,75-0,50 0,50-0,30
Щільність 1,03-1,06 1,05-1,12 1,10-1,23
Вологість зав'ядання 0,98-0,96 0,90-0,85 0,75-0,65
Шпаруватість (за М.М. Заславським) 1,00-0,95 0,96-0,90 0,80-0,75
Повна вологоємність (за М.М. Заславським) 0,98-0,95 0,95-0,80 0,80-0,70
Водопроникність (за Г.А. Черемісіновим) - 0,72-0,64 0,49-0,43
Середня врожайність різних культур:
  • зерна
1,00-0,80 0,80-0,60 0,60-0,30
  • зеленої маси
1,00-0,90 0,90-0,70 0,65-0,45
Кількість улоговин на 100 м поперечного перетину, в абсолютних значеннях (за О.С. Козменко) Одиничні 3-5 5-10 і більше
Гідрологічні характеристики:
  • вбирання води
0,85-0,75 0,70-0,60 0,60-0,50
  • каламутність потоку
1,1-1,2 1,2-1,4 1,4-1,6
  • змиваємість (за Г.Т. Швебсом)
1,3-1,5 1,8-2,2 2,5-3,0

За даними Г.С. Макуніної (1991) загальні втрати гумусу у світі за весь час землеробського використання становлять для дерново-підзолистих грунтів 27%, бурих і сірих лісових грунтів – 30%, чорноземів – 35%, каштанових грантів – 29%, сіроземів – 14%, червоно-жовтих фералітових грунтів – 50%. За останні 20 років існування СРСР вміст гумусу у грунтах у межах його території знизився на 8-30%, а площі найродючіших земель із вмістом гумусу в 10-13% скоротилися майже в 5 разів. За оцінками фахівців Національного центру «Інститут грунтознавства і агрохімії УААН», в Україні в результаті ерозії щорічно змивається близько 500 млн. тонн грунту, з якими втрачається 24 млн. тонн гумусу (а також 1 млн. тонн азоту, 0,7 млн. тонн фосфору, 10 млн. тонн калію).

Паралельно з дегуміфікацією на еродованих грунтах йде складний процес негативної зміни їх хімічних, фізичних і біологічних властивостей (Крупеников, 1990). Зокрема, відбувається карбонатизація грунтового профілю – збільшення вмісту CaCO3, скорочується загальний вміст азоту, втрачається значна частка накопичених у верхньому шарі грунту мікроелементів, що асоціюють з гумусом, починається перебудова складу поглинених основ і відношення кальцію до магнію звужується, падає рухливість фосфору, зростає рН. Це зумовлює погіршення структури грунту і пов'язаних з нею водно-фізичних властивостей – об'ємної маси, шпаруватості, вологості в'янення, повної вологоємності, водопроникності і зниження здатності грунту протистояти ерозійному руйнуванню (табл. 1.1). Погіршення водопроникнення, у свою чергу, інтенсифікує поверхневий стік, що призводить до формування високих паводків і посилює грунтову посуху.

У міру наростання змитості досить різко падає сумарна чисельність мікроорганізмів у грунті. Інтегральний показник біологічної активності грунту – виділення з нього вуглекислого газу за певний час – на сильнозмитому грунті у 2,5 раза менше, ніж у повнопрофільному.

Формування струмкової мережі утруднює механізовану обробку грунту, ушкоджує сходи сільськогосподарських культур і кореневі системи дерев і виноградників. Швидке зростання ярів спричинює розчленовування великих орних масивів на дрібні ділянки, що утруднює механізований обробіток грунту. До того ж, яри руйнують дороги, лінії зв'язку, підземні комунікації.

Крім завдання прямого економічного збитку, який визначається зниженням родючості грунтів і втратами врожаю сільськогосподарських культур, водна ерозія призводить до забруднення водойм, замулювання водосховищ і ставків, обміління і повного зникнення малих річок (рис. 1.6). У свою чергу, це спричинює зменшення можливостей розвитку зрошення, отримання електроенергії, судноплавства. Інтенсифікація водної ерозії є причиною насичення водних об'єктів поживними речовинами (частинками органічної речовини грунтів, мінеральними добривами) – появи евтрофікації водойм, яке провокує в літній час бурхливий розвиток синьозелених водоростей, що викликає падіння вмісту кисню у водах і, по суті, стерилізацію водойм. Практично всі великі прісноводні водойми України і прибережні акваторії Чорного і Азовського морів різною мірою схильні до цього процесу, який справедливо одержав назву «ракова пухлина водойм».

Шкода від ерозії
Рис. 1.6. Шкода від ерозії (Заславский, 1983)

За оцінками фахівців (Булигін, 2005), збиток для України від водної ерозії, який включає непоправні втрати гумусу і поживних речовин, зниження врожайності сільськогосподарських культур на еродованих грунтах і збиток навколишньому середовищу (головним чином, водоймам), становить близько 10 млрд. дол. США.

Небезпечні і тривалі наслідки інтенсивного водно-ерозійного процесу. Грунт у глобальних біогеохімічних круговоротах є місцем безперервного поховання мертвої органічної речовини (гумусу), а, отже, і енергії колишніх епох. Сучасна біологічна продуктивність ландшафту, по суті, є функцією не тільки нинішнього енергетичного стану ландшафту як похідного клімату конкретної території, але й функцією родючості грунтів, яка значною мірою залежить від кількості органічної речовини в грунті. Деградація грунтів, пов'язана з втратою гумусу, з цієї точки зору є процесом втрати ландшафтом енергії, тому ерозію можна розглядати як прогресуюче зменшення енергетичної місткості ландшафту і, отже, поступове зниження його потенційної біологічної продуктивності.

У той же час очевидно, що скорочення і руйнування біологічного потенціалу земель складають суть процесу, результатом якого є створення умов, близьких до пустельних. Такий процес згідно з існуючим визначенням має назву спустелення (Конвенція, 1977). Разом з глобальним потеплінням і зменшенням біологічної різноманітності спустелення сьогодні посідає одне з провідних місць у переліку глобальних екологічних проблем, які вимагають найшвидшого рішення.

Деградація нині охопила близько 70 відсотків з 5200 млн. гектарів аридних, семіаридних і субгумідних земель, що використовуються у світі для сільського господарства. Спустелення в наш час загрожує майже 30% загальної світової площі сільськогосподарських угідь.

Очевидно, що на обмеженій території може реалізовуватися один або кілька елементарних пустелеутворюючих процесів (ЕПУП) антропогенного і (або) природного походження – зменшення кількості опадів, ерозія грунтів, засолення грунтів, поховання грунтового родючого горизонту пісками, лесом або вулканічними породами і т.п. Цей перелік ЕПУП може бути реалізований також з різною інтенсивністю. Це залежить від конкретного поєднання різних природних, соціальних і економічних причин спустелення, а саме: характеру землекористування, геоморфологічних і тектонічних особливостей окремих ландшафтів, кліматичних і мікрокліматичних закономірностей тощо (Чорний, 2003; Чорний, Тіщенко, 2003). У переважно землеробських районах головним індикатором інтенсивності антропогенного спустелення є стан грунтового покриву.

Простий аналіз співвідношення площ земель з різними процесами деградації на території України (Булигін, 2005) показує, що переважаючим ЕПУП тут є ерозія, особливо водна. Інші процеси деградації грунтової родючості, що призводять до зменшення енергетичної місткості ландшафту, наприклад, дегуміфікяція, потенційно є «усуненими деградаційними процесами» (Зонн, Травлеев, 1989), тобто процесами, які при відносно високому рівні культури землеробства, зокрема при впровадженні раціональних сівозмін і хімічної меліорації, практично повністю зникають. У той же час змиті грунти і землі, зруйновані яружною ерозією, практично не підлягають відновленню, тим більше при сьогоднішньому землекористуванні. Антропогенні ерозійні процеси реально необоротні, а тому саме ерозію грунтів слід розглядати як основний БПУП в Україні, що спричинює прогресуюче зменшення енергетичної місткості і втрати продуктивності, перш за все, сільськогосподарських ландшафтів, тобто спустелювання.