Kako se nositi s erozijom tla uzrokovanom vodom?

Erozija je rezultat djelovanja prirodnih sila na tlo i druge zemljane materijale. Pomicanje čestica tla silom vode, a zatim njihovo odnošenje s početnog mjesta, može se nazvati vodnom erozijom.

To ima važnu ulogu u gubitku površinskog sloja tla, koji predstavlja vitalnih gornjih nekoliko centimetara svakog ekosustava tla i sadrži glavne količine hranjivih tvari u tlu i mikrobne raznolikosti. Postoje višestruki oblici koji mijenjaju tlo na različite načine.

Iako su sva mjesta na planetu sklona eroziji vodom, regije s nagnutom topografijom obično su više pogođene od onih s ravnijim krajolicima. Među ranjivim područjima su ona s nižim udjelom organske tvari u tlu, nepropusnim slojevima tla, kao i muljevitim tlima.

Što je vodna erozija?

Vodena erozija je složen proces s mnogo različitih oblika, ali se može sažeti kao uklanjanje ili pomicanje tla s njegovog izvornog mjesta vodom. To je rezultat kiše, otopljenog snijega, tekućih rijeka, kretanja ledenjaka ili ciklusa smrzavanja/odmrzavanja.

Slično eroziji uzrokovanoj vodom, ona će s vremenom polako erodirati krajolike ako se ne riješi i može biti vrlo opasna za one čija egzistencija ovisi o tome da zemljište ostane netaknuto, poput poljoprivrednog zemljišta i ekoloških krajolika.

Različiti oblici erozije vodom koji se obično nalaze su erozija potočića, erozija jaruga, erozija prskanjem, erozija površinskog toka i erozija tunela, a svaki od njih bit će detaljnije obrađen u nastavku.

Što uzrokuje eroziju vodom?

Kao i kod mnogih ekoloških fenomena, postoje i prirodni i pogoršani oblici erozije, od kojih su potonji izravna ili neizravna posljedica naših aktivnosti. Na primjer, erozija obala rijeka koje teku tijekom stotina godina prirodni je oblik erozije vodom koji bi se dogodio sa ili bez ljudskog uplitanja.

Suprotno tome, erozija vodom koja je pojačana ili stvorena našim djelovanjem može uključivati bilo što, od poplava i rezultirajuće degradacije poljoprivrednog zemljišta zbog nepravilnog navodnjavanja do ubrzanog topljenja ledenjaka zbog pojačanog efekta staklenika uzrokovanog onečišćenjem uzrokovanim ljudskim djelovanjem.

Teško je odrediti točan uzrok erozije vodom kada se uzmu u obzir složene interakcije prisutne u pogođenim ekološkim i fizičkim sustavima, ali je jasno da je naša aktivnost povećala njezinu ukupnu razinu, posebno u glavnim poljoprivrednim regijama svijeta.

Međutim, glavni razlog erozije poljoprivrednog zemljišta vodom može se pripisati nekoliko namjernih ili nenamjernih aktivnosti poput nepravilnog navodnjavanja, neodgovarajuće kvalitete i količine gnojiva, ekstremne ili nedovoljne dostupnosti vode, štetnih praksi uzgoja itd.

Sljedeći čimbenici su odgovorni za određivanje njegove veličine:

1. Karakteristike oborina:

Kiša se može smatrati glavnim krivcem za vodnu eroziju jer većina vode cirkulira kao kiša u ciklusu vode. Štoviše, intenzitet kiše, količina kiše i sezonska raspodjela kiše uvelike utječu na to.

Očito je da što je veći intenzitet i količina oborina, veća je vjerojatnost njihove jačine. Također, sezonska raspodjela oborina igra važnu ulogu, posebno u današnjoj promjenjivoj klimi budući da su neredovite oborine sve veći problem za poljoprivredne sustave koji se napajaju kišom diljem svijeta.

2. Karakteristike sliva:

Sliv je prostranstvo kopna koje ima zajednički izlaz za tekuću vodu. Njegovo postojanje u slivu uvelike ovisi o nekoliko karakteristika sliva kao što su veličina, oblik i nagib sliva, kao i prisutnost ili odsutnost dobro definiranog vodenog kanala.

Kao što je ranije spomenuto, područje s većim nagibom ima veće šanse za eroziju vodom jer je učinak vode pogoršan djelovanjem gravitacije. Dobro drenirani sliv ima manje šanse za eroziju vodom od onog bez vodenih kanala.

3. Karakteristike tla:

Tlo se razlikuje od mjesta do mjesta i svaka vrsta tla drugačije reagira na učinak erodirajuće vode. Svojstva tla koja na njega utječu su fizička svojstva (tekstura, struktura, poroznost i gustoća), kemijska svojstva (pH, kapacitet izmjene kationa, sadržaj hranjivih tvari) i biološka svojstva (prisutnost ili odsutnost vegetacije, mikroorganizama i faune tla).

4. Atmosferske karakteristike:

Klimatski i vremenski uvjeti regije također značajno doprinose eroziji vodom. Vremenski događaji mogu utjecati na hidrološki ciklus kao i na biološki ciklus vegetacije, što zauzvrat utječe na nju.

Vrste erozije vodom

Postoji pet glavnih vrsta vodne erozije, a sve nastaju zbog odvojenih okolnosti ili vremenskih događaja, a mnoge od njih su međusobno povezane. Neke su ozbiljnije od drugih, poput erozije jarugama i tunelima, a sve su prirodne pojave koje smo vidjeli pojačane ljudskom aktivnošću, posebno u poljoprivrednim područjima.

1. Erozija prskanjem

Erozija prskanjem nastaje udarom kišnih kapi na osjetljivi gornji sloj tla, što stvara mali krater koji se s vremenom može proširiti. Obično se pojedinačne ili male čestice tla uklanjaju iz glavne strukture tla.

Znanstveno objašnjenje efekta prskanja kišnih kapi jest da tijelo u pokretu (padajuće tijelo) ima kinetičku energiju i pri udaru ta se energija prenosi na čestice tla koje se odvajaju od tla.

Iako su pojedinačni događaji manje utjecajni od drugih vrsta vodne erozije na ovom popisu, upravo je kombinirani učinak bezbrojnih kapi kiše ono što čini učinak značajnim. Posebno je erozija prskanjem posebno zabrinjavajuća u područjima koja u potpunosti nemaju vegetaciju.

2. Erozija lima

Erozija tla je erozija tla u tankim slojevima viškom vode koja teče u obliku slojeva iznad tla. Kada količina oborina ili vode na kopnu premaši sposobnost tla da apsorbira vodu, voda ne može prodrijeti u tlo i sa sobom nosi tanki sloj tla kada teče nizbrdo.

Erozija tla može se definirati kao prelijevanje vode iznad tla u jednoličnom sloju i erodiranje malih i lakih čestica koje se nalaze na gornjem sloju. Erozija tla povezana je s stvaranjem jaruga, gdje jaka kiša premašuje sposobnost tla da apsorbira vodu.

Na brdu ili nagnutom krajoliku to može rezultirati nakupljanjem čestica tla u humku na dnu padine, što čak može rezultirati stvaranjem tlocrta u površinskom sloju.

3. Erozija potoka

Kao što erozija slojeva stvara eroziju žljebova, tako i erozija žljebova na kraju dovodi do erozije jaruga ako se ne riješi. Žljeb se može definirati kao plitki kanal koji se razvio vodenom erozijom i obično ne prelazi 30-50 cm u širinu ili dubinu.

To je početak razvoja kanala za protok vode koji se s vremenom povećavaju u dubinu i širinu kako erodiraju sve više i više materijali iz tla i nosi ga nizvodno kroz potočiće.

Obično se nalaze u brdovitim ili nagnutim područjima, kao i u područjima gdje je tlo golo i osjetljivo na eroziju poput iskrčenih područja ili komercijalnog poljoprivrednog zemljišta.

4. Erozija jaruga

Erozija jarugama je vrsta napredne vodene erozije koja nastaje stvaranjem potočića koji se produbljuju sve dok postupno ne postanu duboki i široki rovovi koje je mnogo teže popraviti i vrlo nepraktični za strojeve u slučaju poljoprivrede.

Voda koja teče kroz jaruge često je i lošije kvalitete jer sadrži visoku koncentraciju sedimenta i čestica tla dok nastavlja erodirati krajolik.

Jarci su ozbiljan problem za produktivnost poljoprivrednog zemljišta, kao i za bilo koju drugu upotrebu zemljišta, jer zahtijevaju više vremena i truda za popravak, a ako se ne isprave pravilno i ako se uvjeti ne postignu, mogu nastaviti rasti do točke u kojoj cijelo zemljište mora postati neupotrebljivo.

U područjima gdje se nalaze napredni vododerine, opterećenje sedimentom u nizvodnim rijekama također predstavlja ozbiljan problem.

5. Erozija tunela

Tunelska erozija je jedinstvena vrsta podzemne vodne erozije koju obično uzrokuje prodiranje vode u šuplju podzemnu zonu koja zatim pomiče čestice tla dalje od njihovog izvornog mjesta ispod površine tla, stvarajući tunele.

Ova vrsta erozije je vrlo opasna jer možda neko vrijeme nije vidljiva, ali stvara nestabilne krajolike sklone urušavanju. Tunelska erozija se uglavnom nalazi u specifičnim vrstama tla poput sodosola koji ima nestabilno podtlo.

Do razvoja tunelske erozije dolazi kada voda ulazi u unutrašnjost tla kroz rupe ili pukotine na zemljištu nastale korijenjem drveća ili drugim uzrocima. Tunelska erozija ozbiljno utječe na kapacitet zadržavanja vode u tlu.

Rješavanje erozije vodom

Javlja se u različitim oblicima i stupnjevima ozbiljnosti, a svi oni dovode do degradacije zemljišta i gubitka proizvodnog kapaciteta zemljišta.

Iako najtočnija i najučinkovitija rješenja za suočavanje s erozijom vodom ovise o čimbenicima kao što su topografija, vegetacija, atmosferski uvjeti itd., postoje neki utvrđeni načini ili prakse koje se same po sebi ili u različitim kombinacijama mogu koristiti za sprječavanje, ublažavanje ili smanjenje djelovanja i njegovih utjecaja:

1. Odaberite odgovarajuću namjenu zemljišta

Odabrana namjena zemljišta za određeno zemljište trebala bi odgovarati vrsti i osjetljivosti tla na eroziju. Lokacija, fizičke i kemijske karakteristike tla trebale bi određivati izbor namjene zemljišta.

Na primjer, strme padine su najpogodnije za proizvodnju krmnih kultura, dok su šume prikladna upotreba zemljišta za marginalna zemljišta s degradiranim i nisko produktivnim tlima.

2. Održavajte organsku tvar

Organska tvar je ono što povezuje tlo. Tla s većim udjelom organske tvari su stabilnija s dobrom infiltracijom i visokim kapacitetom zadržavanja vode, što tlo čini manje sklonim eroziji.

Ne samo to, organska tvar je vitalna za aktivnost mikroorganizama i bolju proizvodnju vegetacije. To dodatno pomaže tlu da bude otpornije na erodirajuće djelovanje vode. Uglavnom je učinkovito u sprječavanju erozije potočića, erozije ploča, erozije tunela itd.

Održavanje sadržaja organske tvari obično zahtijeva provjeru ravnoteže između brzine razgradnje i brzine nakupljanja organske tvari. Planirane prakse poput smanjenja poremećaja strukture tla i dodavanja gnojiva ili ostavljanja ostataka usjeva služe za uspostavljanje i održavanje te ravnoteže.

3. Uspostavite pokrivenost ostatcima usjeva

Pokrivanje tla ostavljanjem ostataka usjeva na tlu dokazana je metoda za smanjenje erozije prskanjem. Na taj način oborine ne dolaze u izravan kontakt s tlom i stoga se ne erodiraju lako. Nadalje, također kontrolira eroziju tla smanjenjem brzine protoka vode na površini.

Utvrđivanje ostataka usjeva postiže se smanjenjem operacija obrade tla ili primjenom konzervacijske metode obrade tla.

4. Smanjena obrada tla

Intenzivna obrada tla koristi se u nadi da će tlo postati obradivije, ali ga čini lako erodirajućim. Narušava strukturni integritet tla, smanjuje sadržaj vlage i čini ga osjetljivim na prskanje kišnih kapi.

Dakle, smanjenje obrade tla ili korištenje alternativnih metoda ključno je za suočavanje sa svim vrstama erozije.

5. Koristite nultu obradu tla ili izravnu sjetvu

Nulti postupak i izravna sjetva dvije su učinkovite metode suočavanja s erozijom tla i često se koriste u kombinaciji za povećanje poljoprivredne produktivnosti zemljišta. Nulti postupak ostavlja većinu ostataka usjeva ravnomjerno raspoređenima po cijelom području, a strnište također ostaje netaknuto.

Izravna sjetva uključuje sjetvu usjeva izravno na ranije ostatke usjeva uz upotrebu gnojiva i herbicida koji zamjenjuju obradu tla za suzbijanje korova i kruženje hranjivih tvari. To je ekonomična i korisna metoda za smanjenje negativnih utjecaja vodne erozije uz povećanje proizvodnje.

6. Koristite konzervacijski ugar

Korištenje ugara bila je učinkovita metoda revitalizacije produktivnosti zemljišta ostavljajući ga neplodnim tijekom jednog ili više vegetacijskih razdoblja.

Međutim, slučajevi umjerene do teške erozije česta su pojava na ugarima ostavljenim bez ikakvog pokrova od ostataka usjeva jer se sadržaj organske tvari u tlu smanjuje s povećanom razgradnjom.

Kako bi se riješio ovaj problem, konzervacijski ugar ostavlja ostatke usjeva na ugaru, što nastavlja hraniti tlo organskom tvari, a istovremeno smanjuje obradu tla.

7. Uzgajajte krmne biljke i koristite plodored

Korištenje plodoreda i integracija krmnih biljaka u plodored znatno smanjuje eroziju vodom na farmama. Višegodišnje krmne biljke imaju vlaknast korijenov sustav koji štiti tlo i iznad i ispod zemlje.

Odabir odgovarajućeg vremena za rotaciju, kao i najboljih sorti usjeva, omogućuje farmi održavanje zdravog ciklusa hranjivih tvari. Mahunarke i žitarice, kada se naizmjenično rotiraju s krmnim biljem, daju najbolje rezultate protiv njegove kontrole.

8. Koristite izravnu sjetvu za prenamjenu pašnjaka

Metoda izravne sjetve usjeva u travnjak pomaže u uklanjanju teških zahtjeva za oranjem i drljanjem na pašnjacima, a istovremeno održava istu količinu prinos. Izravna sjetva može se obaviti pomoću diska kao i zračne sijačice.

9. Kontroliranje teške erozije

Iako je usvajanje dobrih praksi za rješavanje normalne erozije vodom učinkovito, suzbijanje njenih teških slučajeva poput jaruga i ekstremne sedimentacije zahtijeva specijaliziranije mjere kao što su:

10. Travnati vodeni putevi

Kao što i samo ime govori, travom prekriveni vodeni putovi su kanali na poljoprivrednim zemljištima koji imaju travu kako bi prenosili velike količine vode s zemljišta do sigurnog ispusta. Vodeni putovi služe za odlaganje viška vode s poljoprivrednog zemljišta bez dopuštanja erodiranja tla poljoprivrednog zemljišta.

Međutim, novoizgrađeni vodeni putovi skloni su propadanju zbog erodirajućeg djelovanja vode. Stoga održavanje dobrog travnatog pokrova na vodenim putovima osigurava održivost.

Travnati vodeni putovi trebaju biti dovoljno veliki da mogu odvoditi najveće količine vode od oluja i topljenja snijega te bi stoga trebali uzeti u obzir povijesne zapise kao i veličinu zemljišta koje će se odvodnjavati pomoću vodenog puta.

Prilikom uspostavljanja travnatog vodenog puta treba osigurati blagi nagib i što je više moguće pridržavati se uobičajenog uzorka odvodnje.

11. Obloženi kanali

Umjetni kanali, kao i prirodni jarci, pomažu u odvodnji viška vode s poljoprivrednog zemljišta. Oblaganje kanala prostirkom koja pomaže u kontroli erozije unutar kanala pomaže u povećanju stabilnosti kanala protiv erozije obala i korita kanala.

Obloženi kanali mogu se izgraditi korištenjem bioloških sredstava poput travnjaka, kamenja i trave, kao i gotovih geotekstila i betona, koji su vrlo učinkoviti u ograničavanju širenja jaraka i odvodnji povremene vode preko padina s nagibom od 10 posto. Obloženi kanali također pomažu u održavanju kvalitete vode nizvodno.

12. Spuštajuće strukture

Kanal kroz koji teče voda teško je ujednačen i ravan. Ponekad je razlika u visini na maloj udaljenosti dovoljno velika da ubrza kinetičke i gravitacijske sile vode koje uzrokuju eroziju.

Na takvim mjestima grade se spuštajuće konstrukcije kako bi se voda sigurno spuštala na niže terene. Za to se koriste različite vrste spuštajućih konstrukcija kao što su vertikalne spuštajuće konstrukcije, injektirane spuštajuće konstrukcije i cijevne spuštajuće konstrukcije. Među njima, cijevne spuštajuće konstrukcije su lakše i jeftinije za izgradnju.

13. Presjek cijevne konstrukcije spuštanja:

Spuštajuće konstrukcije cijevi također se mogu razlikovati ovisno o potrebama lokacije i načinu gradnje. Najjednostavnije vrste spuštajućih konstrukcija cijevi uključuju polaganje cijevi duž toka kanala koji spaja uzlazne i silazne elevacije.

Tekuća voda se koncentrira u ulaz cijevi, a zatim voda teče unutar cijevi koja se kroz izlaz ispušta natrag u kanal.

Složenija struktura spuštanja cijevi uključuje izgradnju nasipa ili skladišnog prostora uzvodno gdje se voda privremeno zadržava.

Jedna ili više plastičnih cijevi s malim otvorima kao ulazi u nasipu polažu se u zemlju, a njihovi se izvodi otvaraju na kanale ispod. Na taj se način voda uklanja usporenijim tempom, a zadržavanje vode uzvodno također pomaže u povećanju razine vlage.

14. Terasiranje

U neravnom terenu sa strmim neprekinutim padinama, terase su najbolja opcija za suočavanje s erozijom vodom i pomicanjem masa poput klizišta uzrokovanih njome.

Izgradnja kanala na strmim padinama je teška i prirodni vodeni kanali ne mogu odvoditi cijelo područje. Kao rezultat toga, voda ima tendenciju teći duž padine i kroz tlo niz padinu. Terase se grade duž konture kako bi se kontrolirao protok vode.

15. Presjek terase

Izgradnja terasa na takvim područjima rezultira time da terase presijecaju otjecanje vode, a tako presretnuta voda odvodi se kroz kanale koji odvajaju terase.

Izgradnja terasa na neravnom tlu uključuje rezanje ili uklanjanje materijala za formiranje kanala i korištenje materijala za formiranje ravnih površina zvanih nasipi gdje se uzgajaju usjevi.

Izgradnja terasa je prilično skupa, ali s obzirom na nedostatak alternativa na nagnutim zemljištima, terase su jedna od najboljih opcija za kontrolu nagiba, što dodatno pomaže u stabilizaciji nagiba i povećanju produktivnog potencijala tla.

Primjeri erozije vodom

Primjeri erozije vodom mogu se vidjeti posvuda oko nas. Neobičan oblik brda i planina rezultat je stalnog djelovanja vode i vjetra. Neki od primjera uključuju:

1. Špilje: Špilje su jedan od najfascinantnijih prirodnih oblika reljefa na Zemlji i uglavnom su nastale djelovanjem tekuće vode tijekom mnogo godina.

Ovaj proces dodatno pogoršava ugljična kiselina iz kalcijevog karbida stijene, što može rezultirati špiljama dugim stotinama kilometara poput mamutske špilje u Sjedinjenim Državama.

2. Erozija riječnih obala: Erozija riječnih obala je uklanjanje riječnih materijala prisutnih u obalama rijeke dok tekuća voda udara o riječne zavoje.

Erozija riječnih obala ozbiljan je problem u poljoprivrednim sustavima poplavnih ravnica gdje se tisuće hektara obradivog zemljišta godišnje ispiru zbog rezanja riječnih obala.

3. Kanjoni: Jedan od najvećih primjera erozije vodom je Veliki kanjon koji je nastao erodirajućim djelovanjem rijeke Colorado prije milijuna godina.

Veliki kanjon i drugi kanjoni diljem svijeta slikoviti su prikazi njegove moći.

4. Erozija obale: Obalna erozija je erozija zemljišta na obali koja rezultira stvaranjem obalnih litica i redovitim uklanjanjem obalnog zemljišta.

Zaključak

Voda je snažna prirodna sila i njezin erozijski učinak može uzrokovati ozbiljnu štetu ukupnoj produktivnosti poljoprivrednog zemljišta svugdje, posebno na marginalnim zemljištima. Iako uzroci erozije vodom mogu biti i prirodni i uzrokovani ljudskim djelovanjem, postoje određeni čimbenici poput svojstava tla i karakteristika oborina koji definiraju njezinu ozbiljnost.

Nadalje, najbolje se s tim suočiti što je ranije moguće, gdje se uobičajenim operacijama obrade tla i primjenom dobrih poljoprivrednih praksi može učinkovito i ekonomično kontrolirati. Međutim, jaka erozija uzrokovana vodom ili njezin potencijalni rizik od erozije zahtijeva druge mjere poput strmih konstrukcija, terasa, travnatih vodenih putova i obloženih kanala.

Konačno, sredstva za kontrolu erozije vodom mogu se sažeti na održavanje dobrog pokrova krošnje i strukturne cjelovitosti tla. Njeno sprječavanje i ublažavanje ključni su za održavanje poljoprivrednih i stočarskih operacija na poljoprivrednim zemljištima.

Često postavljana pitanja

1. Koja vrsta vodne erozije nastaje kada voda putuje niz padine u malim kanalima?

Erozija potočića je vrsta erozije koja se javlja kada voda teče niz padine u malim kanalima. Do nje dolazi kada kišnica ili otjecanje stvaraju male, plitke kanale u tlu.

Erozija potočića može biti preteča težih oblika erozije ako se ne kontrolira. Važno je provesti odgovarajuće prakse očuvanja tla kako bi se spriječila i ublažila erozija potočića.

2. Koja je najerozivnija sila vode?

Najerozivnija sila vode poznata je kao "pločna erozija". Do nje dolazi kada tanki sloj vode teče preko velikog područja, uzrokujući odvajanje i transport čestica tla.

Erozija tla može biti posebno štetna jer može dovesti do gubitka plodnog površinskog sloja tla. Provedba mjera očuvanja tla, poput konturnog oranja i terasiranja, može pomoći u ublažavanju učinaka erozije tla i zaštiti zemljišta.

3. Kako erodirano tlo može ući u vodenu površinu?

Erodirano tlo može ući u vodenu površinu procesom koji se naziva "sedimentacija". Kada dođe do erozije tla, čestice erodiranog tla odnose se otjecanjem vode ili vjetrom. Te čestice na kraju mogu dospjeti u obližnje rijeke, potoke ili jezera, kontaminirajući vodu.

Sedimentacija predstavlja rizik za vodene ekosustave jer može poremetiti vodeni život, smanjiti kvalitetu vode i utjecati na cjelokupno zdravlje vodene površine. Provedba praksi očuvanja tla i održavanje vegetativnih tampon zona može pomoći u smanjenju erozije tla i sprječavanju sedimentacije u vodenim površinama.