Топырақ эрозиясының түрлері және олардың зияны

Топырақтың эрозияға шалдығуы өте қатерлі, зиянды құбылыс. Латын тілінде эrosio-бүліну деген мағынаны білдіреді. Топырақ эрозиясы деп оның бұзылып, үгіліп желмен ұшуын немесе сумен шайылуын айтамыз.

Жер шарының көптеген елдерінде (АҚШ, Қытай, Үнді, Италия, Ресей және т.б.) топырақтың эрозияға шалдығуы жиі байқалады. Мысалы АҚШ-та кейінге 150 жыл ішінде 100 млн гектар егістікпен жайылымдар эрозияға қатты шалдығып істен шыққан. Ал ТМД елдерінде 110 млн.га ауыл шаруашылығы жерлері, соның ішінде 64 млн.га егістік жер, жел және су эрозиясына шалдыққан. Қазақстанда жел және су эрозиясына шалдыққан және оларға шалдығу қауіпі жоғары болып келетін жер ауданы 126 млн. гектардан асып түседі. Эрозияға іліккен топырақтың құнарлығы төмендейді, кейде ол біржола жойылып кетуі мүмкін. Мысалы, жел эрозиясына орташа дәрежеде шалдыққан топырақтан әр гектарға шаққанда 600 кг жалпы азот, 108 кг жылжымалы фосфор, 105 кг калий шығын болады (Е.Жамалбеков, Р.Білдебаева, 2004). Эрозиямен бүлінген топырақтың биологиялық өнімділігі 35-70%-ға дейін кемиді. Топырақ құнарлылығының төмендеуінің себебі эрозияға шалдыққан жерде оның ең үстінгі қабатында майда, элементтерге бай бөлшектер азайып, қарашірінді қабатының қалыңдығы кемиді. Сонымен бірге бұл топырақтардың физикалық, химиялық және биологиялық қасиеттері де нашарлайды.

Ғалымдардың есептеулері бойынша 1см құнарлы топырақ қабаты қалыптасуы үшін табиғи жағдайда 300-600 жыл уақыт қажет. Эрозияға іліккен топырақтың 1см қабаты бірнеше сағатта жойылып кетуі мүмкін.

Топырақтың эрозияға шалдығуының зардабы тек қана ауыл шаруашылығына зиянды емес. Ол сонымен бірге басқа да халық шаруашылығы салаларына, табиғатқа, адам денсауығына кеселін тигізеді. Мысалы желмен ұшқан немесе сумен шайылған топырақ өзендер, көлдер немесе су қоймалары түбіне шөгіп, олардың саяздануына, су құрамында биогенді элементтердің молайып, олардың балдырлар және өсімдіктермен ластануына соқтырып, батпақтану үдірісінің жүруіне ықпал жасайды. Эрозия құбылысының өнімдері автокөлікпен темір жол торабтарын, ғимараттарды, пайдалы жерлерді басуы ықтимал. Су эрозиясы әсерінен пайда болған жыралар мен сайлар да халық шаруашылығына үлкен нұсқан келтіреді. Жел эрозиясы әсерінен топырақтың шаңы ауаны ластап, адам денсаулығына зиянын тигізеді.

Топырақтың бұзылып, жойылуына басты ықпал етуші факторына байланысты топырақ эрозиясы екі түрге бөлінеді. Олар жел эрозиясы (дефляция) және су эрозиясы. Қарқынына байланысты геологиялық және жеделдетілген (қарқынды) эрозия түрлеріне бөлінеді.

Геологиялық эрозия - табиғи өсімдік жамылғысы бар жерде, баяу үдірісте жүретін, топырақтың майда бөлшектерінің желмен ұшуы немесе сумен шайылуы. Осы жағдайда шығын болған топырақ мөлшері табиғи топырақ түзілу процесі әсерінен қайтадан толықтырылады. Сондықтан бұл эрозия түрі зиянды емес. Ал жеделдетілген эрозия адам әрекеті әсерінен туындайды. Адамдар табиғи өсімдіктер жамылғысын жойып, топырақты жыртып қарқынды өңдегінде, мал жайылымдарын жөнсіз, жүйесіз пайдаланғанда табиғатқа зиянды топырақтың жеделдетілген эрозиясы пайда болады.

Жел эрозиясы (дефляция) дегеніміз топырақтың жел әсерінен бұзылып, ыдырап, шаң болып ұшып, бүлінуі.

Қазақстанның көпшілік жерінің табиғи-экологиялық жағдайы, топырақ жамылғысының ерекшеліктері жел эрозиясының дамуына ықпалын тигізеді. Топырақтың жел эрозиясына шалдығуының басты себебі- мерзімді түрде қайталанып отыратын ауа райының құрғақшылығы және шапшаңдығы жоғары қатты желдің жиі соғуы. Сонымен бірге жер бедерінің жазық, тегіс болып, орманды алқаптардың сирек кездесуі жел әсерінің топыраққа ықпалын арттыра түседі. Осылармен бірге жел эрозиясының дамуына топырақтың қасиеттеріде септігін тигізеді. Әсіресе гранулометриялық құрамы жеңіл (құм, құмайт, жеңіл құмбалшық), қарашіріндісі аз, біріккіштігі шамалы, үстіңгі қабатында карбонаты бар топырақтар жел эрозиясына тез шалдығады. Егістік алқаптарда көктемде өңделіп, бапталып тұқым себілген, өсімдіктері жаңа көктеп, жер бетін толық жаппаған танаптар жел әсеріне төзімсіз болып, эрозияға тез ілігеді.

Топырақтың жел эрозиясы екі түрге бөлінеді. Олар:

1) шаңды боран (қара дауыл)

2) күнделікті (жергілікті).

Шаңды боран (қара дауыл) желдің шапшаңдығы 10-20 м/сек дәрежеге жеткенде байқалып үлкен ауданды қамтиды. Зияны көп болады. Жеңіл гранулометриялық құрамды топырақтар желдің шапшаңдығы 6 м/сек болсада эрозияға ұшырайды. Мысалы қара дауылдар 1960 жылы Украинада, Қырымда, Кавказ таулары баурайында, Қазақстанда байқалып үлкен кесапатын тигізді. Павлодар облысында 1962 жылы жел эрозиясы 628,6 мың, ал 1963 жылы – 1млн.68 мың гектар алқапты қамтыды. Осы екі жыл ішінде 600 мың гектар алқап бүлініп, жарамсыз болып егістіктен шығарылды (Г.Г.Берестовский, 1969).

Күнделікті (жергілікті) жел эрозиясы шамалы ауданды қамтиды. Топырақ бетінде майда бөлшектерден құралған сырғыма шаңды боран байқалады. Шаңның ауаға көтерілуі адам бойының биіктігінен аспайды. Осы эрозияға әсіресе қыраттар, жел өтіндігі беткейлер жиі шалдығады. Ұшқан шаң, топырақ бөлшектері көктеп келе жатқан әлсіз өсімдіктерге залалын тигізеді (жапырақтарды тесіп, шеттерін жұлып, немесе түгелімен қиып түсіреді). Осы эрозияға шалдыққан топырақта құм бөлшектер молайып, майда пайдалы бөлшектер кемиді. Топырақ біртіндеп, жылдан жылға өз құнарын төмендете береді.

Топырақтың жел эрозиясы қары жоқ, немесе қары шамалы алқаптарда қыс мезгілінде де байқалады. Орман жолақтары мен жол тораптары жиегіне, не басқадай тосқауылдар жанына қыста жиналған топырақ араласқан «қара» қар осы қысқы жел эрозиясының белгісі.

Топырақтың шаң болып ұшып, эрозияға ұшырауы себебін (механизімін) ғалымдар зерттеп, анықтаған (Конке, Бертран, 1962, А.И.Бараев, 1975). Топырақтың майда бөлшектерінің жер бетінен көтеріліп шаң болып ұшуы келесі жолмен жүреді. Топырақтың ең үстіңгі бетінде, шамамен 0,2-0,4 мм биіктікте желдің шапшаңдығы нольге тең, ал биіктік біртіндеп өскен сайып желдің шапшаңдығы күрт артады. Көлемі әр түрлі топырақ бөлшектері желдің әсеріне ерекше ілінеді. Майда, көлемі 0,1 мм кіші бөлшектер жел әсеріне ілікпей тыныш қалпында болады. Ал диаметрі 0,1-0,5 мм бөлшектер жел әсеріне ұшырап, қозғалып бірте-бірте айналмалы қозғалысқа түседі (45-сурет). Олардың айналмалы шапшаңдығы 1сек 200-1000-ға дейін жетеді. Айналып қозғалған түйіршіктің үстіңгі жағының шапшаңдығы желдің шапшаңдығынан асып түседі, ал оның астынғы жағы желге қарсы қозғалады. Шыр көбелек айналған түйіршік қоршаған ауаны өзімен бірге ілестіріп алып қозғалысқа келтірді. Сондықтан түйіршіктің үстіңгі жағында ауа жетіспеушілік (вакуум), ал түйіршіктің астынғы жағында ауа қысымы пайда болады. Осы ауа қысымының екі өзгерісі топырақ түйіршігін жерден көтеруге бағытталады (46-сурет). Сондықтан түйіршік жер бетінен секіріп ауаға көтеріледі. Бірақ көлбеу бағытталған қозғалыс инерциясы әсерінен түйіршік ауаға 75-90⁰-ты бұрыш жасап 15-30 см, кейде 60-90см биіктікке көтеріледі. Көтерілген сайын оның айналуы кемиді, желмен біршама ұшып, жоғары көтеріліп секіруіне себебші күштің жойылуына байланысты түйіршік біртіндеп топырақ бетіне 6-12⁰ бұрыш жасап құлайды. Бұл құлаған түйіршіктердің салмағы мен күші әр түрлі. Құлаған түйіршік үлкен түйіршіктерге түсіп олардың үгіліп майдалануына әсер етеді, яғни ұсақ, эрозияға төзімсіз бөлшектердің санын күрт арттырады және жел әсеріне шалынбаған майда түйіршіктерді тыныштық аймағынан қозғап шығарып жіберді. Осы себептер әсерінен топырақ беті біртіндеп қатты шаң боранға айналады. Өте майда бөлшектер аспанға жоғары көтеріліп басқа алқаптарға, аудандарға барып шөгеді.

Ғалымдардың бақылаулары мен зерттеулері диаметірі 0,5-1мм түйіршіктерде жел әсерінен қозғалысқа түсіп өздерімен-өздері қақтығысын, майдаланып эрозияға төзімсіз бөлшектер мөлшерінің көбейюіне ықпал жасайды. Ал 1мм-ден үлкен түйіршіктер ауаға көтерілмейді, топырақ бетінде бояу сырғымалы қозғалысқа келеді. Өте күшті дауылдарда ғана бұл түйіршіктер ауаға көтеріледі. Сондықтан диаметірі 1 мм-ден үлкен топырақ түйіршіктері жел эрозиясына төзімді, ал 1 мм кіші бөлшектер жел эрозиясына төзімсіз болып есептелінеді.

Су эрозиясы дегеніміз бетінен аққан су әсерінен топырақтың бұзылып, шайылып бүлінуі.

Қазақстанның оңтүстік, оңтүстік-шығыс, шығыс бөлігіндегі таулы өлкелерде, солтүстік және орталық Қазақстандағы, Ақтөбе мен Батыс Қазақстан облыстарындағы аласа таулы-шоқылы аудандарда топырақтың су эрозиясымен бүлінуі байқалады. Топырақтың су эрозиясына шалдығуының қарқыны келесідей табиғи-экологиялық жағдайларға байланысты болып келеді:

1) климат жағдайы – қыста қар жамылғысының қалыптасуы мен жылы мезгілде жауын-шашынның түсуі және олардың қарқыны, аумақтың температура режимі;

2) жер бедері – тау беткейлерінің пішіні мен экспозициясы, су жиналатын аумақтың ауданы мен пішіні, эрозия базисінің дәреже мөлшері;

3) топырақ түзуші тау жыныстарының, топырақ типтерінің, олардың құрылымының ерекшеліктері;

4) топырақ бетінің өсімдік жамылғысының дәрежесі және ерекшеліктері;

5) адамдардың іс-әрекеті.

Су эрозиясының пайда болуына аумақта түсетін жауын- шашынның мөлшері және оның түсу мерзімі үлкен ықпал жасайды. Әсіресе ірі тамшылы нөсер жаңбырлар мен ұзаққа созылған ақ жаңбырлардың топырақ бетінің өсімдіктер жамылғысы әлсіз дамыған мерзімде түсуі су эрозиясының қатты байқалуына себеп болады. Қыста жер бетіне жиналған қалың қардың және оның күрт еруі сонымен бірге топырақ қабатының ерімей әлі тоң күйінде болуы көктемде топырақ бетінің су эрозиясына шалдығуына әкеліп соғады.

Жер бедерінің 1-2⁰ көлбеулігі болған жағдайда су эрозиясы байқалады, ал көлбеулік 3⁰-тан асқанда топырақтың су эрозиясына ілігуі өте қатты болады. Сонымен бірге тау беткейінің (көлбеу жердің) ұзындығы артқан сайын топырақтың су эрозиясына шалдығу дәрежесі арта түседі.

Лөс және лөске ұқсас құмбалшықтарда түзілген топырақтар су эрозиясына төзімсіз болып келеді. Ал көне дәуірдің аллювий және мұздықтар суы шөгінділерінде қалыптасқан топырақтар, су өткізгіштігі жақсы болып, бетіне су жинамай эрозияға шалдықпайды. Құрамында қарашіріндісі мол, түйіртпектігі жақсы қалыптасқан топырақтар су эрозиясына төзімді болып келеді, ал қарашіріндісі аз, түйіртпексіз топырақтар су эрозиясына тез ілігеді. Өсімдік жамылғысы топырақтың су эрозиясына төзімділігін арттырады. Оның себебі:

- өсімдік тамырлары топырақтың бөлшектерін біріктіріп бекітеді;

- өсімдіктің сабақтары мен жапырақтары жауын-шашын тамшыларының соққысын қабылдайды;

- өсімдіктер және олардың қалдықтары топырақ бетіндегі су ағысының шапшаңдығын кемітеді;

- өсімдік жамылғысы бар топырақ беті ылғалды жақсы сіңіреді және қыста тоң болып топырақтың қату тереңдігі кемиді;

Өсімдік жамылғысы жойылған немесе ол әліз дамыған топырақ беті су эрозиясына төзімсіз болып келеді.

Су эрозиясы екі түрге бөлінеді. Олар - беткейлік және жыра қалыптастыратын су эрозиясы.

Беткейлік су эрозиясы көлбеу беткейлерде еріген қар немесе жауған жауын-шашынның саяз суының топырақ бетінің құнарлы қабатын жаппай шайуы. Бұл су эрозиясы үлкен ауданды қамтып, бірте- бірте, жыл сайын топырақтың құнарлы қабатының кемуіне соқтырып, үлкен зиян келтіреді.

Жыра қалыптастыру су эрозиясы жер бедері әсерінен топырақ үстінен аққан судың кей жерлерге жиналып, ылдыймен төмен қарай топырақта әуелі кішкене жырашалар, әрі қарай үлкен жыра қалыптастырып ағуы. Бұл су эрозиясы байқалған жердің топырағы түгелімен жойылады. Жер беті жыралармен әжім-әжім болады. Жыра көбейген егістіктерде адамдардың техникамен топырақты өңдеуіне, егін себуіне, егінді оруына үлкен кедергі туады. Мұндай алқаптарды егістік жерден шығарып тастауға мәжбүр болады.