Математическая обработка данных по каждому объекту и усредненных сводных позволила установить следующее: образование промоины при водной эрозии почвы в результате действия талых, ливневых и ирригационных вод не имеет каких-либо установленных закономерностей по форме, длине, глубине и ширине; при плоскостной эрозии промоины имеют большую ширину, но небольшую глубину, а при линейной, наоборот, большую глубину и меньшую ширину; длина тальвега промоины зависит от протяженности склона, чем длиннее склон и больше уклон, тем большая вероятность проявления эрозии почвы, большие показатели промоины по ширине и длине тальвега и объем смытой почвы. В связи с этим каждая промоина формируется самостоятельно в зависимости от различных факторов и имеет свои показатели длины, ширины и глубины.
Для использования данных при разработке экспресс-метода определения объемов смытой почвы был проведен сравнительный анализ показателей изменения объемов смытой почвы на всех 35 объектах и установлены достоверные идентичные результаты. В качестве примера приведены данные по объекту № 1 на рисунке 3, при этом кратное увеличение расстояния между створами в тальвеге промоины было от 5 до 135 м.
Рисунок 3 - Изменение показателя объема смытой почвы при увеличении расстояния между створами
почва эрозия талый дождевой
Кривая показывает, что с увеличением расстояния от вершины промоины до 50-70 м и более происходит резкое отклонение объемов смытой почвы от показателя стандарта (красной горизонтальной линии на рисунке 3) в сторону увеличения, что приводит к значительному снижению точности определений. В результате обработки данных по объекту № 1 и идентичных данных по другим объектам предложено при разработке экспресс-метода измерения объемов смытой почвы расстояние между створами принимать не более 50-70 м.
Похожие изменения происходят и при увеличении интервала измерения глубины промоины в профиле сечения створа (рисунок 4).
Увеличение интервала измерений в сечении профиля створа от 2 до 26 см приводит к увеличению разброса данных. Более высокий коэффициент аппроксимации при построении линии тренда получен при линейной зависимости, который составляет всего R2 = 0,13…0,17, что говорит об отсутствии закономерных связей. В то же время визуально наблюдаются незначительные отклонения от стандарта при изменении интервала между измерениями с 2 до 6-8 см, поэтому была выполнена выборка данных и определены связи между объемами смытой почвы и интервалом измерений в сечении створа от 2 до 8 см (рисунок 5).
Рисунок 4 - Изменение показателей объема смытой почвы при увеличении интервала измерений глубины промоины в профиле сечения створа (в устье промоины)
Рисунок 5 - Изменение показателей объема смытой почвы при интервале измерений глубины промоины в сечении створа от 2 до 8 см
Данные показывают, что при интервале измерений в сечении створа от 2 до 8 см наблюдается достоверная закономерность в изменении объема смытой почвы с коэффициентом аппроксимации R2 = 0,72…0,98.
Достоверные данные измерений расстояний между створами по длине тальвега промоины можно получить при интервале измерений не более 50-70 м и интервале измерений глубины промоины в сечении профиля створа не более 6-8 см. Эти данные подтверждаются результатами математической и статистической обработки всех исследованных объектов (коэффициенты вариации менее 0,3). На основании полученных данных разработаны показатели, которые рекомендуется использовать при разработке экспресс-метода определения объема и массы смытой почвы (таблица 4).
Таблица 4 - Выбор количества створов по длине тальвега промоины и интервала измерения глубины в профиле сечения промоины для определения объема смытой почвы (не менее указанного количества створов)
|
Заложение створов по длине тальвега промоины |
Интервал измерения глубины промоины в сечении створа |
|||
|
Длина тальвега промоины L, м |
Количество створов по тальвегу промоины (не менее), шт.* |
Ширина промоины (В, между бровками), м |
Количество измерений (не менее) N1, шт.* |
|
|
0-50 |
1 |
0-0,50 |
6 |
|
|
50-100 |
2 |
0,51-1,00 |
12 |
|
|
101-150 |
3 |
1,01-1,50 |
18 |
|
|
151-200 |
4 |
1,51-2,00 |
25 |
|
|
201-250 |
5 |
Более 2,01 м |
Через каждые 5-8 см в зависимости от шероховатости дна |
|
|
251-300 |
6 |
|||
|
Более 300 м |
Через каждые 50 м |
|||
|
Примечание - * - инструментальные измерения начинают от вершины промоины и заканчивают в устье, выполняют через равное расстояние. |
Выводы
1 Инструментальные полевые исследования особенностей формирования промоин при эрозии почвы и математическая обработка полученных данных позволили установить следующее:
- промоины, образовавшиеся при водной эрозии почвы в результате действия талых, ливневых и ирригационных вод, не имеют каких-либо установленных закономерностей в форме и размерах (длине, глубине и ширине промоины);
- при плоскостной эрозии промоины имеют большую ширину, но малую глубину, а при линейной, наоборот, большую глубину и меньшую ширину;
- длина тальвега промоины зависит в большей степени от протяженности склона: чем длиннее склон и больше уклон, тем выше вероятность проявления эрозии почвы и больше объем и масса смытой почвы.
2 На основании математической и статистической обработки данных инструментальных измерений параметров промоины на 35 объектах и расчета объема и массы почвы, смытой в результате действия талых, дождевых и ирригационных вод, установлено, что для получения достоверных данных при разработке экспресс-метода определения объема смытой почвы необходимо закладывать створы начиная от вершины промоины с расстоянием между створами не более 50 м и интервал измерений глубины промоины в сечении профиля створа должен быть не более 6-8 см.
Список использованных источников
1 Методические рекомендации по учету поверхностного стока и смыва почв при изучении водной эрозии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 61 с.
2 Условия формирования поверхностного стока. Прогноз причиняемого ущерба. Компенсационные мелиоративные мероприятия: монография / В. Н. Щедрин, Г. Т. Балакай, Е. В. Полуэктов, Н. И. Балакай. - Новочеркасск: РосНИИПМ, 2016. - 450 с.
3 Бутаков, Г. П. Основные задачи изучения современных экзогенных процессов / Г. П. Бутаков // Географические системы: проблемы моделирования и управления. - Казань: Изд-во Каз. ун-та, 1987. - С. 10-13.
4 Гэбриэлс, Д. Определение потерь почвы и экспериментальные исследования / Д. Гэбриэлс, Дж. Плой // Эрозия почвы. - М.: Колос, 1984. - С. 96-155.
5 Заславский, М. Н. Эрозия почв / М. Н. Заславский. - М.: Мысль, 1979 245 с.
6 Каштанов, А. Н. Защита почв от ветровой и водной эрозии / А. Н. Каштанов. - М.: Россельхозиздат, 1974. - 206 с.
7 Котлярова, О. Г. Ландшафтная система земледелия Центрально-Черноземной зоны / О. Г. Котлярова. - Белгород: Изд-во Белгородской ГСХА, 1995. - 294 с.