Лекція 10. Інтегральне оцінювання якості ґрунтів та тенденцій її зміни

https://www.youtube.com/watch?v=rEdR3P3UGS8

Кількісна оцінка водної ерозії передбачає дві системи критеріїв оцінки:
1) за фактичною еродованістю ґрунтового покриву;
2) за потенційною небезпекою ерозії при певному рівні ймовірності дії факторів ерозії (світовий досвід організації протиерозійного захисту вказує на те, що достатнім є розрахунок на 10 %-ну забезпеченість. 

Кількісна інформація про фактичну еродованість має статус офіційної. Вперше системні дані щодо еродованості ґрунтів України одержані після великомасштабного ґрунтового обстеження в 1957-1961 рр. На підставі цих матеріалів колектив науковців під керівництвом професора К.Л. Холупяка опрацював карту еродованості ґрунтів України. Після організації Державного комітету земельних ресурсів відомості про еродованість ґрунтів в офіційних звітах подаються цією установою. Тобто одержати такі дані можна без істотних ускладнень, але при їх використанні необхідно мати на увазі, що ця інформація може не завжди бути об'єктивною. Еродовані ґрунти північних схилів можуть діагностуватися як повнопрофільні, а короткопрофільні нееродовані ґрунти південних схилів – як еродовані. Такі грубі помилки витікають з методики діагностики ступеня еродованості схилових ґрунтів шляхом порівняння їх потужності з плакорним аналогом (контролем), яка застосовувалася при великомасштабному ґрунтовому картографуванні і при проведенні ґрунтових коригувань. Тому, не враховуючи офіційного характеру даних щодо еродованості ґрунтів, вони не можуть вважатися цілком достовірними.

Вимоги до об'єктивності інформації щодо еродованості ґрунтового покриву для цілей безпосереднього проектування протиерозійного упорядкування певної території значно підвищуються.

Необхідно мати коректні дані щодо фактичного розвитку ерозії на конкретній території (рис.1). 

Рис.1. Основа інформаційної бази розораності території.

Застосування методики визначення ступеня еродованості ґрунтів, про яку вище йшла мова, просто не допустимо. Цілком імовірна подвійна помилка: будуть захищатися нееродовані малорозвинені низькопродуктивні ґрунти, а найбільш цінні, вже фактично в значній мірі еродовані ґрунти, будуть ще більш інтенсивно використовуватися без достатнього протиерозійного захисту. Тому необхідна принципово нова методика обстеження території, яку передбачається протиерозійно упорядковувати. Ця робота повинна виконуватися на передпроектній стадії. Певні перспективи надає застосування методики, яка базується на визначенні теоретичного розрахункового аналога (контролю) нееродованого ґрунту для будь-якої точки в ландшафті. Кількісними параметрами, які залучені до моделі, є експозиція (азимут), ухил (градуси), гранулометричний склад (вміст фізичної глини, %), материнська порода (вміст неагрегованих елементарних ґрунтових часток або ефективна поверхня, г/м²).

Математична статистика, яка є основним робочим засобом, дозволяє визначити діапазон вірогідності розбіжностей між фактичною потужністю ґрунту і її розрахунковим значенням. Якщо розбіжності виходять за межі цього діапазону, є підстави для висновку про наявність у ґрунті еродованості чи намивання. При цьому чітко визначається шар, що ерозійно втрачений чи делювіально намитий.

Помилки щодо еродованості ґрунтів зменшуються в разі використання показників середньорічних втрат ґрунту, які визначаються методом порівняльного аналізу ґрунтових карт території, одержаних за певний проміжок часу. Тому показники ерозійних втрат ґрунту є більш коректними для діагностування ступеня еродованості ґрунтів, якщо початок сільськогосподарського використання певної території і перша ґрунтова карта збігаються у часі. Показники середньорічних ерозійних втрат ґрунту можуть бути обчислені на підставі математичної моделі ерозії, але вони будуть мати меншу точність. Довготермінові гідрологічні спостереження в умовах стаціонарних водобалансових станцій, обліки водозбірного стоку і польові експедиційні тимчасові заміри дозволили досить ретельно визначити ймовірні рівні поверхневого стоку. Для європейської частини колишнього Радянського Союзу опрацьована серія відповідних карт.

Найбільш доцільно використовувати значення потенційного поверхневого стоку (ПС) 10 % рівня імовірності перевищення діагностичного стоку над розрахунковим. Значення ПС має самостійну інформаційну цінність і характеризує роботу поверхневого стоку. Коефіцієнт еродованості ґрунтового покриву (К_егп) обчислюється як середньозважена величина для кожного ґрунту на підставі коефіцієнтів (нееродований – 1; слабоеродований – 1,2; середньоеродований – 1,4; сильноеродований – 1,6), які вказують на відповідне зниження родючості у порівнянні з повнопрофільним ґрунтом. Коефіцієнт еродованості разом з даними розподілу еродованих ґрунтів за градаціями ступеня еродованості можна використати як важливі якісні характеристики ґрунтового покриву.

Таким чином, інформація щодо фактичної еродованості ґрунтів є необхідною, але не достатньою умовою ні для наукового обґрунтування стратегії охорони ґрунтів від ерозії (розробки Генерального плану протиерозійних заходів, Національної програми охорони ґрунтів і взагалі інвестиційної ґрунтоохоронної політики), ні для конструю­вання протиерозійного захисту на певній території. Така інформація може бути прийнята лише як одна вісь системи координат алгоритму протиерозійного захисту.

Друга вісь – це кількісна оцінка потенційної ерозійної небезпеки. Така оцінка можлива при наявності характеристик природних факторів ерозії. Теоретичною підставою обчислення потенційної ерозійної небезпеки є припущення про те, що єдиною причиною сучасної ерозії є діяльність людини, а природні фактори ерозії (обставини) – лише її передумови. Норматив проявлення ерозії повинен дорівнювати швидкості ґрунтоутворювального процесу. Тобто є якийсь максимум, вище якого ерозійні втрати в конкретній точці простору і часі бути не можуть. Достатнім рівнем прийнято, як вже згадувалося, вважати 10 %-ну забезпеченість. У такому випадку розрахункове значення потенційного річного змиву ґрунту 10 %-ї забезпеченості є необхідним показником потенційної небезпеки ерозії. Проте на ґрунтах різної вихідної потужності профілю однакові ерозійні втрати ґрунту приведуть до різних наслідків.

Тому кількісний показник ерозійної небезпеки повинен враховувати цей суттєвий аспект. У такому контексті досить інформативним показником щодо потенційної ерозійної небезпеки є індекс збереження ґрунтів (ІЗГ), який визначається зі співвідношення потужності (маси) гумусового горизонту (Н, т/га) та імовірних ерозійних втрат (змив ґрунту 10 %-ї забезпеченості, т/га). Він показує, за скільки років можливо втратити гумусовий горизонт (Н), якщо в середньому кожного року буде ерозія на рівні 10 %-ї забезпеченості. ІЗГ – кількісний показник ерозійної небезпеки. Для його розрахунку необхідно, по-перше, мати математичну верифіковану модель ерозії, а по-друге, усі параметри цієї моделі, що характеризують природні фактори ерозії на рівні як мінімум 10 %-ї забезпеченості.

Для розрахунку показника небезпеки ерозії можливо запропонувати різні підходи. Усі вони базуються на оцінці міри антропогенного втручання в природні ландшафти. Показниками щодо антропогенного навантаження можуть бути розораність території, співвідношення ерозійно небезпечних (рілля, сади тощо) і сталих (сінокісні, культурні пасовища, цілина, ліс, тощо) агрофонів щодо еродування ґрунтів.

Передбачається бальна оцінка небезпеки ерозії для кожного показника. Розрахункова таблиця для обчислення ерозійної небезпеки за нормативними показниками подана в наступному розділі.

Таким чином, в перелік критеріїв оцінки прояву і небезпеки водної ерозії увійшли:

а) оцінка потенційної ерозійної небезпеки:

1) індекс збереження ґрунтів (ІЗГ) як кількість років, потрібних для змиву ґрунту, визначається із відношення маси гумусового горизонту (Н) до маси ймовірних ерозійних втрат ґрунту 10 %-ї забезпеченості (обидва показника в тоннах до гектара);

2) оцінка ерозійної небезпеки за непрямими показниками.

1) інтенсивність фактичних середньорічних втрат ґрунту, т/га;

2) фактична еродованість, що має місце на певній території у розрізі основних категорій земельних ресурсів, %;

3) шар потенційного поверхневого рідкого стоку (ПС), мм за рік;

4) коефіцієнт реалізації ерозійної небезпеки (КРЕН), який розхраховується як співвідношення фактичних середньорічних втрат ґрунту до ймовірних ерозійних втрат ґрунту 10 %-ї забезпеченості.