Erozja gleby: Równanie RUSL, czynnik po czynniku

Prognozowanie erozji gleby za pomocą jednej równania

Zaktualizowane Uniwersalne Równanie Straty Gleby (RUSLE) to standardowy narzędzie stosowane przez agronomów i planistów obszarów wód gruntowych do prognozowania długoterminowego średniorocznej utraty gleby z zbocza terenu spowodowanej opadami atmosferycznymi i spływem powierzchniowym. Pochodzi ono z pierwotnego USLE opracowanego na Uniwersytecie Purdue i przez Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych z dziesięcioleci badań przeprowadzonych na terenie działek pomiarowych, a mnoży pięć czynników:

A = R · K · LS · C · P Każdy czynnik izoluje jeden fizyczny mechanizm, co sprawia, że równanie jest przydatne do projektowania: zmień jedną rzecz na farmie – np. uprawę roślin okrywowych zamiast bezosnowy w okresie jesiennym – i możesz bezpośrednio zobaczyć, który czynnik się porusza i o ile.

The RUSLE equation is a powerful tool for understanding and managing soil erosion. By adjusting the input parameters, users can simulate the effects of different land management practices on soil loss.

A = R · K · LS · C · P

Pięć czynników

R, wskaźnik erozyjności opadu wodnego, oddaje, jak intensywne i energetyczne są lokalne burze – miejsce z częstymi, silnymi deszczami ma znacznie wyższą wartość R niż to, gdzie ta sama roczna ilość opadów rozkłada się równomiernie w ciągu roku. K, wskaźnik erodowalności gleby, zależy od tekstury, struktury, zawartości materii organicznej i przepuszczalności: drobne gliny łatwo się erodują, a gleby o bogatej strukturze z zagęszczoną masą klejącej oporny są wobec tego, a piasek zbyt szybko odprowadza wodę, by spowodować szkodliwy spływ, ale może zostać gojąc lub wypłukiwaniem, jeśli nie jest chroniony. LS jest wskaźnikiem topograficznym – zarówno długość nachylenia, jak i stopień nachylenia podnoszą erozję, ponieważ woda zyskuje prędkość i objętość im bardziej sięga i staje się bardziej stromą powierzchnią, a związek ten jest nieliniowy: podwojenie kąta nachylenia znacznie więcej niż podwaja ryzyko erozji. C, zarządzanie pokryciem roślinnym, odzwierciedla, w jakim stopniu kaniony uprawne i resztki rozbijają uderzenie kropli deszczu i spowalniają przepływ powierzchniowy – pozbawiona roślinna gleba na opustoszałym polu może mieć wartość C o rzędu wielkości wyższą niż gęste, trwałozielone pokrycie. P, praktyka podtrzymywania, przyznaje za interwencje inżynieryjne, takie jak uprawa wzdłuż linii grzbietów, uprawa w pasach i terrasy, które zakłócają opadający kierunek przepływu wody.

Dlaczego nachylenie długości i stromość się wzajemnie nasilają

Spływ wody nie tylko szybciej spływa po stromszym nachyleniu, ale także zbiera większą objętość, im dalej przebywa przed dotarciem do kanału, dlatego czynnik LS rośnie szybciej niż samo nachylenie lub długość. Dlatego też terrasowanie jest tak skuteczną metodą kontroli erozji: nie zmienia całkowitego obszaru pola ani jego średniego nachylenia, a jedynie skraca efektywną długość nachylenia, jaką musi pokonać każdy pojedynczy strumień deszczowy, zanim dotrze do terasu, co gwałtownie obniża LS – i w konsekwencji minimalizuje stratę gleby.

Gdzie osad rzeczywiście się gromadzi

RUSL przewiduje detachement i zdolność transportu, ale nie wszystko, co eroduje, opuszcza obszar – część osada się gromadzi w niżej nachylonych obszarach przed dotarciem do strumienia, efekt ten uchwycony jest oddzielnie przez współczynnik dostarczania osadu. W praktyce oznacza to, że punkty gorączkowe erozji na mapie zlewni (strome, długie, słabo porośnięte zbocze z erodowalnym gruntem) nie zawsze są tymi obszarami, które tracą najwięcej osadu do rzeki; obie te metody korelują tylko wtedy, gdy ściek drogowy do kanału jest krótki i stromy przez cały dystans.

Wykorzystanie modelu jako narzędzia projektowego

Ponieważ czynniki mnożą się ze sobą, największym wpływem na decyzje zarządzających gruntami jest zwykle C – obsługa pokryw zielnych, przechodząc od bezprodukcyjnego pola do dobrze rozwiniętej roślinności okrywającej, może zmniejszyć wartość C o czynnik dziesiętny lub więcej, co przewyższa to, co większość rolników może osiągnąć poprzez zmianę praktyk orniczych. P – wspierające działania na glebie – jest drugim elementem i najtańszym do włączenia do istniejącego planu upraw: pasy konturowego uprawy zmniejszają erozję o połowę, nie zmieniając tym samym tego, co jest uprawiane. Dlatego symulacja pozwala na niezależne wprowadzanie zmian dotyczących roślinności okrywającej i praktyk, od nachylenia terenu i opadów – te dwa elementy to klimat i geografia, które nie można zmienić, a roślinność okrywająca i praktyki są dokładnie tym, co operator gospodarstwa rolnego może kontrolować.

Frequently asked questions

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Soil Erosion i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.