Kako se spopasti z vodno erozijo?

Erozija je posledica delovanja naravnih sil na tla in druge zemeljske materiale. Premik delcev tal zaradi sile vode, ki mu sledi njihov prenos stran od začetnega mesta, lahko imenujemo vodna erozija.

To ima pomembno vlogo pri izgubi zgornje plasti zemlje, ki predstavlja ključnih zgornjih nekaj centimetrov vsakega talnega ekosistema in vsebuje največje količine hranil v tleh in mikrobne raznolikosti. Obstaja več oblik tega, ki na različne načine spreminjajo tla.

Čeprav so vsa območja na planetu nagnjena k erodiranju zaradi vode, so območja z nagnjeno topografijo običajno bolj prizadeta kot tista z bolj ravnimi pokrajinami. Med ranljivimi območji so tista z nižjo vsebnostjo organskih snovi v tleh, neprepustnimi plastmi tal in muljastimi tlemi.

Kaj je vodna erozija?

Vodna erozija je zapleten proces z mnogimi različnimi oblikami, vendar ga lahko povzamemo kot odstranjevanje ali premikanje tal z njihove prvotne lokacije zaradi vode. To je posledica padavin, taljenega snega, tekočih rek, premikanja ledenikov ali ciklov zmrzovanja/odtajevanja.

Podobno kot erozija, ki jo povzroča voda, bo tudi ta, če se je ne lotimo, sčasoma počasi uničevala pokrajine in je lahko zelo nevarna za tiste, katerih preživetje je odvisno od nedotaknjenosti zemlje, kot so kmetijska zemljišča in ekološke krajine.

Različne oblike vodne erozije, ki jih pogosto najdemo, so erozija potokov, erozija jarkov, erozija zaradi pljuskanja, erozija zaradi ploskega toka in erozija zaradi predorov, ki jih bo ta članek podrobneje obravnaval v nadaljevanju.

Kaj povzroča vodno erozijo?

Kot pri mnogih okoljskih pojavih obstajajo tako naravne kot poslabšane oblike erozije, pri čemer so slednje neposredna ali posredna posledica naših dejavnosti. Na primer, erozija bregov zaradi tekočih rek skozi stoletja je naravna oblika vodne erozije, ki se lahko pojavi s človekovim vmešavanjem ali brez njega.

Nasprotno pa lahko vodna erozija, ki jo je okrepila ali ustvarila naša dejavnost, vključuje karkoli od poplav in posledične degradacije kmetijskih zemljišč zaradi nepravilnega namakanja do pospešenega taljenja ledenikov zaradi okrepljenega učinka tople grede zaradi onesnaževanja, ki ga povzroča človek.

Težko je natančno določiti vzrok vodne erozije, če upoštevamo kompleksne interakcije v prizadetih ekoloških in fizičnih sistemih, vendar je jasno, da je naša dejavnost povečala njeno splošno raven, zlasti v glavnih kmetijskih regijah sveta.

Vendar pa je glavni vzrok za vodno erozijo na kmetijskih zemljiščih mogoče pripisati več namernim ali nenamernim dejavnostim, kot so nepravilno namakanje, neustrezna kakovost in količina gnojil, ekstremna ali nezadostna razpoložljivost vode, škodljive kmetijske prakse itd.

Za določitev njegove velikosti so odgovorni naslednji dejavniki:

1. Značilnosti padavin:

Padavine lahko štejemo za glavnega krivca za vodno erozijo, saj večina vode kroži kot padavine v vodnem krogu. Poleg tega na to močno vplivajo intenzivnost padavin, količina padavin in sezonska porazdelitev padavin.

Očitno je, da večja kot je intenzivnost in količina padavin, večja je verjetnost njihove intenzivnosti. Pomembno vlogo ima tudi sezonska porazdelitev padavin, zlasti v današnjem spreminjajočem se podnebju, saj so neenakomerne padavine vse bolj velik problem za kmetijske sisteme, ki se napajajo od dežja, po vsem svetu.

2. Značilnosti porečja:

Povodje je območje kopnega, ki ima skupni iztok za tekočo vodo. Njegovo pojavljanje v povodju je v veliki meri odvisno od več značilnosti povodja, kot so velikost, oblika in naklon povodja, pa tudi prisotnost ali odsotnost dobro opredeljenega vodnega kanala.

Kot smo že omenili, ima območje z večjim naklonom večjo verjetnost vodne erozije, saj učinek vode še poslabša delovanje gravitacije. Dobro odcedno porečje ima manjše možnosti za vodno erozijo kot tisto brez vodnih kanalov.

3. Značilnosti tal:

Tla se razlikujejo od kraja do kraja in vsaka vrsta tal se različno odziva na vpliv erodirajoče vode. Lastnosti tal, ki nanje vplivajo, so fizikalne lastnosti (tekstura, struktura, poroznost in gostota), kemijske lastnosti (pH, kapaciteta izmenjave kationov, vsebnost hranil) in biološke lastnosti (prisotnost ali odsotnost vegetacije, mikroorganizmov in talne favne).

4. Atmosferske značilnosti:

Podnebne in vremenske razmere v regiji prav tako pomembno prispevajo k eroziji zaradi vode. Vremenski dogodki lahko vplivajo na hidrološki cikel in biološki cikel vegetacije, kar posledično vpliva nanjo.

Vrste vodne erozije

Obstaja pet glavnih vrst vodne erozije, ki vse izhajajo iz ločenih okoliščin ali vremenskih dogodkov, mnoge pa so med seboj povezane. Nekatere so hujše od drugih, na primer erozija jarkov in predorov, vse pa so naravni pojavi, ki jih je človekova dejavnost, zlasti na kmetijskih območjih, še okrepila.

1. Erozija zaradi brizganja

Erozija zaradi pljuskanja nastane zaradi udara dežnih kapljic na občutljivo zgornjo plast zemlje, kar ustvari majhen krater, ki se sčasoma lahko razširi. Običajno se iz glavne strukture tal odstranijo posamezni ali majhni delci zemlje.

Znanstvena razlaga za učinek pljuska dežnih kapljic je, da ima gibajoče se (padajoče) telo kinetično energijo in da se ta energija ob udarcu prenese na delce zemlje, ki se odtrgajo od tal.

Čeprav so posamezni dogodki manj vplivni kot druge vrste vodne erozije na tem seznamu, je skupni učinek neštetih dežnih kapljic tisti, zaradi katerega je učinek pomemben. Erozija zaradi pljuskov je še posebej zaskrbljujoča na območjih, kjer rastlinje sploh ni raslinja.

2. Erozija pločevine

Ploščata erozija je erozija tankih plasti tal zaradi odvečne vode, ki teče v plasteh nad tlemi. Ko količina padavin ali vode na kopnem preseže sposobnost tal, da absorbirajo vodo, voda ne more prodreti v tla in s seboj odnese tanko plast zemlje, ko teče po pobočju navzdol.

Erozijo plošč lahko opredelimo kot prelivanje vode nad tlemi v enakomerni plasti in erodiranje majhnih in lahkih delcev, ki se nahajajo na zgornji plasti. Erozija plošč je povezana z nastankom jarkov, kjer močne padavine presegajo sposobnost tal, da absorbirajo vodo.

Na hribu ali pobočju lahko to povzroči kopičenje delcev zemlje v nasipu na dnu pobočja, kar lahko celo povzroči nastanek žleba v površinski plasti.

3. Erozija potoka

Tako kot erozija plošč povzroča erozijsko ...

Gre za začetek razvoja vodnih kanalov, ki se sčasoma povečujejo v globino in širino, saj erodirajo vedno več talni materiali in ga nosi navzdol skozi potočke.

Običajno jih najdemo na hribovitih ali poševnih območjih, pa tudi na območjih, kjer so tla gola in ranljiva za erozijo, kot so izkrčena območja ali komercialna kmetijska zemljišča.

4. Erozija jarkov

Erozija jarkov je vrsta napredne vodne erozije, ki izvira iz nastanka podolgovatih jarkov, ki se poglabljajo, dokler postopoma ne postanejo globoki in široki jarki, ki jih je veliko težje popraviti in so v primeru kmetijstva zelo nepraktični za stroje.

Voda, ki teče skozi grape, je pogosto tudi slabše kakovosti, saj vsebuje visoko koncentracijo usedlin in delcev zemlje, kar še naprej erodira pokrajino.

Jarki so zelo resen problem za produktivnost kmetijskih zemljišč in katero koli drugo rabo zemljišč, saj zahtevajo več časa in truda za popravilo, in če se ne odpravijo pravilno in so pogoji ugodni, lahko rastejo do te mere, da je treba celotno zemljišče narediti neuporabno.

Na območjih, kjer se nahajajo napredne grape, je resen problem tudi obremenitev s sedimenti v rekah dolvodno.

5. Erozija predorov

Erozija predorov je edinstvena vrsta podzemne vodne erozije, ki jo običajno povzroči prodiranje vode v votlo podzemno območje, ki nato premakne delce tal stran od njihove prvotne lokacije pod površino tal in tvori predore.

Ta vrsta erozije je zelo nevarna, saj se lahko nekaj časa ne pokaže, vendar ustvari nestabilne pokrajine, ki so nagnjene k porušitvi. Tunelska erozija se pojavlja predvsem v specifičnih vrstah tal, kot je sodozem, ki ima nestabilno podtalje.

Do napredovanja erozije v predorih pride, ko voda vdre v notranjost tal skozi luknje ali razpoke na zemljišču, ki jih tvorijo korenine dreves ali drugi vzroki. Erozija v predorih resno vpliva na sposobnost tal zadrževanja vode.

Obvladovanje vodne erozije

Pojavlja se v različnih oblikah in stopnjah resnosti, vse pa vodijo do degradacije zemljišč in izgube proizvodne zmogljivosti zemljišč.

Čeprav so najbolj natančne in učinkovite rešitve za obvladovanje vodne erozije odvisne od dejavnikov, kot so topografija, vegetacije, atmosferskih razmer itd., obstajajo nekateri uveljavljeni načini ali prakse, ki jih je mogoče sami ali v različnih kombinacijah uporabiti za preprečevanje, ublažitev ali zmanjšanje delovanja in njegovih vplivov:

1. Izberite ustrezno rabo zemljišč

Izbrana raba zemljišča za določeno zemljišče mora ustrezati vrsti in ranljivosti tal za erozijo. Izbira rabe zemljišča mora biti odvisna od lokacije ter fizikalnih in kemičnih lastnosti tal.

Na primer, strma pobočja so najbolj primerna za pridelavo krmnih rastlin, medtem ko so gozdovi primerna raba zemljišč za obrobna zemljišča z degradiranimi in nizko produktivnimi tlemi.

2. Ohranite organsko snov

Organska snov je tisto, kar veže zemljo skupaj. Tla z višjo vsebnostjo organske snovi so bolj stabilna, imajo dobro infiltracijo in visoko sposobnost zadrževanja vode, zaradi česar so tla manj nagnjena k eroziji.

Poleg tega je organska snov ključnega pomena za delovanje mikroorganizmov in boljšo rast rastlin. To dodatno pomaga, da so tla odporna na erozijo vode. Predvsem je učinkovita pri preprečevanju erozije potočnih žlebov, erozije plošč, erozije predorov itd.

Vzdrževanje vsebnosti organske snovi običajno zahteva preverjanje ravnovesja med hitrostjo razgradnje in hitrostjo kopičenja organske snovi. Načrtovane prakse, kot so zmanjšanje motenj v strukturi tal in dodajanje gnoja ali puščanje ostankov poljščin, služijo vzpostavitvi in vzdrževanju tega ravnovesja.

3. Vzpostavite pokrov z ostanki pridelkov

Preverjena metoda za zmanjšanje erozije zaradi škropljenja je pokrivanje tal z ostanki pridelkov, ki jih puščamo na tleh. Na ta način padavine ne pridejo v neposreden stik s tlemi in se zato ne erodirajo zlahka. Poleg tega se s tem nadzoruje tudi površinska erozija z zmanjšanjem pretoka vode na površini.

Ostanke pridelkov dosežemo z zmanjšanjem obsega obdelave tal ali z uporabo konzervacijske metode obdelave tal.

4. Zmanjšana obdelava tal

Intenzivna obdelava tal se uporablja v upanju, da bi bila tla bolj obdelovalna, vendar zaradi nje tla zlahka erodirajo. Poruši strukturno celovitost tal, zmanjša vsebnost vlage in jih naredi ranljive za brizganje dežnih kapljic.

Zato je zmanjšanje obdelave tal ali uporaba alternativnih metod bistvenega pomena za spopadanje z vsemi vrstami erozije.

5. Uporabljajte ničelno obdelavo tal ali neposredno setev

Ničelna obdelava tal in neposredna setev sta dve učinkoviti metodi za boj proti eroziji tal, ki se pogosto uporabljata v kombinaciji za povečanje kmetijske produktivnosti zemljišč. Ničelna obdelava pusti večino ostankov pridelkov enakomerno porazdeljenih po površini, strnišča pa ostanejo nedotaknjena.

Neposredna setev vključuje setev poljščin neposredno na prejšnje ostanke pridelkov z uporabo gnojil in herbicidov, ki nadomestijo obdelavo tal za zatiranje plevela in kroženje hranil. To je ekonomična in koristna metoda za zmanjšanje negativnih vplivov vodne erozije, hkrati pa povečuje pridelek.

6. Uporabite ohranitveno praho

Uporaba prahe je bila učinkovita metoda za oživitev produktivnosti zemlje, saj je bila zemlja eno ali več vegetacijskih obdobij nerodovitna.

Vendar pa so bili primeri zmerne do hude erozije pogost pojav na zemljiščih, ki so ostala brez pokrova z ostanki pridelkov, ker se vsebnost organskih snovi v tleh zmanjšuje z večjim razkrojem.

Da bi rešili ta problem, se z ohranitveno para puščajo ostanki pridelkov v paradi, kar še naprej hrani tla z organsko snovjo, hkrati pa zmanjšuje obseg obdelave tal.

7. Gojite krmne rastline in uporabljajte kolobarjenje

Uporaba kolobarjenja in vključevanje krmnih rastlin v kolobarjenje znatno zmanjšata vodno erozijo na kmetijah. Trajne krmne rastline imajo vlaknast koreninski sistem, ki ščiti tla tako z zgornje kot spodnje strani.

Izbira ustreznega časa za kolobarjenje in najboljših sort poljščin omogoča kmetiji ohranjanje zdravega cikla hranil. Stročnice in žita, ki se izmenično kolobarijo s krmnimi rastlinami, dajejo najboljše rezultate proti njej.

8. Za preusmeritev pašnikov uporabite neposredno setev

Metoda neposredne setve poljščin v trato pomaga odpraviti zahtevno oranje in brananje na pašnikih, hkrati pa ohranja enako količino donos. Neposredna setev se lahko izvede z uporabo diskovne in zračne sejalnice.

9. Nadzor hude erozije

Čeprav je sprejemanje dobrih praks za obvladovanje običajne vodne erozije učinkovito, pa za obvladovanje njenih hujših primerov, kot so jarki in ekstremna sedimentacija, so potrebni bolj specializirani ukrepi, kot so:

10. Travnate vodne poti

Kot že ime pove, so travnate vodne poti kanali na kmetijskih zemljiščih, ki so porasli s travo in odvajajo velike količine vode z zemljišča v varen odtok. Vodne poti služijo odstranjevanju odvečne vode s kmetijskih zemljišč, ne da bi ta erodirala tla kmetijskih zemljišč.

Vendar pa so novozgrajene vodne poti zaradi erozije vode nagnjene k propadu. Zato vzdrževanje dobre travnate pokritosti ob vodnih poteh zagotavlja trajnost.

Travnate vodne poti bi morale biti dovolj velike, da lahko odvajajo največje količine vode zaradi neurij in taljenja snega, zato bi morale upoštevati zgodovinske zapise in velikost zemljišča, ki ga je treba odvodnjavati z uporabo vodne poti.

Pri gradnji travnate vodne poti je treba zagotoviti rahel naklon in čim bolj upoštevati običajni vzorec odvodnjavanja.

11. Obloženi kanali

Umetni kanali, pa tudi naravni jarki, pomagajo odvajati odvečno vodo stran od kmetijskih zemljišč. Oblaganje kanalov z zastirko, ki pomaga nadzorovati erozijo znotraj kanala, pomaga povečati stabilnost kanalov pred erozijo brežin in dna kanala.

Obloženi kanali se lahko zgradijo z uporabo bioloških sredstev, kot so trava, kamenje in trava, pa tudi z umetnimi geotekstili in betonom, ki so zelo učinkoviti pri omejevanju širjenja jarkov in odvajanju občasne vode čez pobočja z naklonom 10 odstotkov. Obloženi kanali pomagajo tudi ohranjati kakovost vode dolvodno.

12. Spustne strukture

Kanal, skozi katerega teče voda, ni enakomeren in raven. Včasih je višinska razlika na majhni razdalji dovolj velika, da pospeši kinetične in gravitacijske sile vode, kar povzroča erozijo.

Na takih lokacijah se zgradijo spuščalne konstrukcije, ki varno spuščajo vodo na nižja tla. Za to se uporabljajo različne vrste spuščalnih konstrukcij, kot so navpične spuščalne konstrukcije, injektirane spuščalne konstrukcije in cevne spuščalne konstrukcije. Med njimi so cevne spuščalne konstrukcije lažje in cenejše za gradnjo.

13. Prečni prerez cevne spuščajoče konstrukcije:

Tudi spuščanje cevi se lahko razlikuje glede na potrebe lokacije in način gradnje. Najpreprostejše vrste spuščanja cevi vključujejo polaganje cevi vzdolž toka kanala, ki povezuje navzgor in navzdol usmerjene elemente.

Tekoča voda se koncentrira v vhodu cevi, nato pa voda teče znotraj cevi, ki se skozi izhod izpusti nazaj v kanal.

Bolj zapletena konstrukcija spuščanja cevi vključuje gradnjo nasipa ali območja za shranjevanje vode gorvodno, kjer se voda začasno zadržuje.

Ena ali več plastičnih cevi z majhnimi odprtinami kot dovodnimi odprtinami v nasipu se položi v zemljo, njihove izhodne odprtine pa se odpirajo v spodnje kanale. Pri tem se voda odvaja počasneje, zadrževanje vode gorvodno pa pomaga tudi povečati raven vlage.

14. Terasiranje

V razgibani topografiji s strmimi neprekinjenimi pobočji so terase najboljša možnost za spopadanje z vodno erozijo in množičnimi premiki, kot so zemeljski plazovi, ki jih povzroča vodna erozija.

Gradnja kanalov na strmih pobočjih je težka in naravni vodni kanali ne morejo odvajati vode celotnega območja. Posledično voda ponavadi teče vzdolž pobočja in skozi tla navzdol. Terase se gradijo vzdolž plastnice, da se nadzoruje pretok vode.

15. Prerez terase

Z vzpostavitvijo teras na takšnih območjih se odtok vode prestreže na terasah, ki nato odteče skozi kanale, ki ločujejo terase.

Gradnja teras na površnem zemljišču vključuje rezanje ali odstranjevanje materialov za oblikovanje kanalov in uporabo materiala za oblikovanje ravnih površin, imenovanih berme, kjer se gojijo poljščine.

Gradnja teras je precej draga, vendar so terase glede na pomanjkanje alternativ na nagnjenih zemljiščih ena najboljših možnosti za njihovo obvladovanje, kar dodatno pomaga stabilizirati naklon in povečati produktivni potencial tal.

Primeri vodne erozije

Primere vodne erozije lahko vidimo povsod okoli nas. Nenavadna oblika hribov in gora je posledica nenehnega obrabnega delovanja vode in vetra. Nekateri primeri vključujejo:

1. Jame: Jame so ena najbolj fascinantnih naravnih oblik na Zemlji in so v veliki meri nastale zaradi delovanja tekoče vode skozi mnogo let.

Ta proces še poslabša ogljikova kislina iz kalcijevega karbida v kamnini, zaradi česar lahko nastanejo jame, dolge več sto kilometrov, kot je mamutova jama v Združenih državah Amerike.

2. Erozija rečnih bregov: Erozija rečnih bregov je odstranjevanje rečnih materialov, ki so prisotni na bregovih reke, ko tekoča voda udarja ob rečne ovinke.

Erozija rečnih bregov je resen problem v kmetijskih sistemih poplavnih ravnic, kjer se zaradi krčenja rečnih bregov vsako leto odplavi na tisoče hektarjev obdelovalnih površin.

3. Kanjoni: Eden najveličastnejših primerov vodne erozije je Veliki kanjon, ki je nastal zaradi erozije reke Kolorado pred milijoni let.

Veliki kanjon in drugi kanjoni po vsem svetu so slikoviti prikazi njegove moči.

4. Obalna erozija: Obalna erozija je erozija zemljišč na obali, ki povzroča nastanek obalnih klifov in redno odstranjevanje obalnih zemljišč.

Zaključek

Voda je močna naravna sila in njen erozijski učinek lahko povzroči resno škodo celotni produktivnosti kmetijskih zemljišč povsod, zlasti na obrobnih zemljiščih. Čeprav so vzroki za vodno erozijo lahko naravni in tisti, ki jih pospešuje človek, obstajajo določeni dejavniki, kot so lastnosti tal in značilnosti padavin, ki določajo njeno resnost.

Poleg tega se je z njo najbolje spopasti čim prej, kjer jo je mogoče učinkovito in ekonomično nadzorovati z običajnimi postopki obdelave tal in sprejetjem dobrih kmetijskih praks. Vendar pa huda erozija, ki jo povzroča voda, ali njeno potencialno tveganje erozije zahteva druge ukrepe, kot so strme konstrukcije, terase, travnate vodne poti in obloženi kanali.

Končno lahko sredstva za nadzor vodne erozije povzamemo kot vzdrževanje dobre pokrovnosti krošnje in strukturne celovitosti tal. Njeno preprečevanje in blaženje sta ključnega pomena za vzdrževanje kmetijskih in kmetijskih dejavnosti na kmetijskih zemljiščih.

Pogosta vprašanja

1. Katera vrsta vodne erozije se pojavi, ko voda teče po pobočjih v majhnih kanalih?

Erozija renč je vrsta erozije, ki nastane, ko voda teče po pobočjih po majhnih kanalih. Pojavi se, ko deževnica ali odtok ustvari majhne, plitve kanale v tleh.

Erozija potočnih strug je lahko predhodnica hujših oblik erozije, če je ne nadzorujemo. Pomembno je izvajati ustrezne prakse varstva tal, da preprečimo in ublažimo erozijo potočnih strug.

2. Katera je najbolj erozivna vodna sila?

Najbolj erozivna vodna sila je znana kot "ploščna erozija". Do nje pride, ko tanka plast vode teče čez veliko površino, kar povzroči odtrganje in transport delcev tal.

Erozija talnih površin je lahko še posebej škodljiva, saj lahko povzroči izgubo rodovitne zgornje plasti tal. Izvajanje ukrepov za ohranjanje tal, kot sta oranje po konturah in terasiranje, lahko pomaga ublažiti učinke erozije talnih površin in zaščititi zemljišča.

3. Kako lahko erodirana tla vstopijo v vodno telo?

Erodirana tla lahko vstopijo v vodno telo s procesom, imenovanim "sedimentacija". Ko pride do erozije tal, delce erodirane zemlje odnese odtok vode ali veter. Ti delci lahko sčasoma dosežejo bližnje reke, potoke ali jezera in onesnažijo vodo.

Sedimentacija predstavlja tveganje za vodne ekosisteme, saj lahko moti vodno življenje, zmanjša kakovost vode in vpliva na splošno zdravje vodnega telesa. Izvajanje praks ohranjanja tal in vzdrževanje rastlinskih blažilnikov lahko pomaga zmanjšati erozijo tal in preprečiti sedimentacijo v vodnih telesih.