การกร่อนของดินโดยน้ำและลม
การกร่อนของดินคือการที่อนุภาคดินหลุดลอยและถูกพัดพาไปโดยน้ำและลม ซึ่งเป็นกระบวนการทางธรรมชาติที่เร่งให้เร็วขึ้นอย่างมากจากการใช้ที่ดินที่ทำให้หน้าดินที่อุดมสมบูรณ์ถูกชะล้างออกไปและทำให้ที่ดินเสื่อมโทรมลง
Definition
การกร่อนของดินคือกระบวนการที่อนุภาคดินหลุดออกจากมวลดินและถูกพัดพาไปโดยพลังงานของน้ำหรือลมที่เคลื่อนที่ ซึ่งครอบคลุมถึงการหลุดลอย การพัดพา และการทับถมของวัสดุที่กร่อนไปในที่สุด
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมกลไกของการกร่อนโดยน้ำ ซึ่งรวมถึงการกระแทกของเม็ดฝน การกร่อนแบบแผ่น การกร่อนแบบร่องเล็ก และการกร่อนแบบร่องลึก และการกร่อนโดยลมผ่านการเคลื่อนที่แบบกระโดด การแขวนลอย และการคืบคลานบนพื้นผิว รวมถึงปัจจัยที่ควบคุมอัตราการกร่อน และความแตกต่างระหว่างการกร่อนทางธรณีวิทยาตามธรรมชาติและการกร่อนที่เกิดจากมนุษย์ที่เร่งให้เร็วขึ้น นี่คือปัญหาที่การอนุรักษ์ดินพยายามควบคุม
Core questions
- การกระแทกของเม็ดฝนและน้ำไหลบ่าทำให้ดินหลุดลอยและถูกพัดพาไปในการกร่อนโดยน้ำได้อย่างไร?
- ลมทำให้ดินหลุดลอยและถูกพัดพาไปโดยการเคลื่อนที่แบบกระโดด การแขวนลอย และการคืบคลานได้อย่างไร?
- ปัจจัยใดบ้างที่ควบคุมอัตราการกร่อนโดยน้ำและลม?
- การกร่อนที่เร่งให้เร็วขึ้นแตกต่างจากการกร่อนทางธรณีวิทยาตามธรรมชาติอย่างไร?
Key concepts
- การกระแทกของเม็ดฝนและการกร่อนแบบกระเซ็น
- การกร่อนแบบแผ่น ร่องเล็ก และร่องลึก
- การกร่อนโดยลม: การเคลื่อนที่แบบกระโดด การแขวนลอย การคืบคลาน
- ความสามารถในการกร่อนของฝนและความสามารถในการถูกกร่อนของดิน
- การกร่อนที่เร่งให้เร็วขึ้นเทียบกับการกร่อนทางธรณีวิทยา
- การพัดพาและการทับถมของตะกอน
Key theories
- ปัจจัยการกร่อนของสมการการสูญเสียดินสากล
- การกร่อนโดยน้ำในระยะยาวถูกจำลองเป็นผลคูณของความสามารถในการกร่อนของฝน ความสามารถในการถูกกร่อนของดิน ความยาวและความชันของความลาดชัน การปกคลุมและการจัดการ และแนวทางการสนับสนุน ซึ่งระบุปัจจัยที่ควบคุมได้ซึ่งกำหนดการสูญเสียดิน
- ขั้นตอนการหลุดลอยและการพัดพา
- การกร่อนดำเนินไปโดยการหลุดลอยของอนุภาคจากการกระแทกของเม็ดฝนหรือแรงเฉือนของลม การพัดพาโดยการไหลบ่าบนพื้นผิวหรืออากาศที่เคลื่อนที่ และการทับถมเมื่อพลังงานลดลง ดังนั้นความรุนแรงของการกร่อนจึงขึ้นอยู่กับทั้งความสามารถในการทำให้หลุดลอยและความสามารถในการพัดพา
Mechanisms
ในการกร่อนโดยน้ำ เม็ดฝนที่ตกลงบนดินเปลือยจะทำให้อนุภาคหลุดลอยและทำให้พื้นผิวปิดกั้น ลดการซึมผ่านของน้ำและสร้างน้ำไหลบ่าที่รวมตัวกันเป็นร่องเล็กและร่องลึก พัดพาเอาดินที่หลุดลอยลงไปตามความลาดชัน ในการกร่อนโดยลม แรงเฉือนของลมจะยกอนุภาคละเอียดขึ้นสู่การแขวนลอยและพัดพาเม็ดทรายขนาดเท่าทรายให้กระโดด ซึ่งจะทำให้เกิดการหลุดลอยของอนุภาคเพิ่มเติมและกลิ้งเม็ดหยาบไปตามการคืบคลานบนพื้นผิว พืชปกคลุม ความหยาบของพื้นผิว โครงสร้างดิน และความชื้น ล้วนช่วยลดการหลุดลอยและการพัดพา ในขณะที่ความลาดชันสูง ฝนตกหนัก ลมแรง และดินเปลือยที่จับตัวกันไม่ดี จะเพิ่มการกร่อน
Clinical relevance
การกร่อนที่เร่งให้เร็วขึ้นจะกำจัดหน้าดินที่อุดมสมบูรณ์ซึ่งใช้เวลาหลายพันปีในการก่อตัวออกไปเร็วกว่าที่มันจะถูกสร้างขึ้นใหม่มาก ทำให้ผลผลิตลดลงและคุกคามความยั่งยืนทางการเกษตร ในขณะที่ตะกอนที่กร่อนไปพร้อมกับสารอาหารและมลพิษที่ติดอยู่จะทำให้แม่น้ำ อ่างเก็บน้ำ และคุณภาพอากาศเสื่อมโทรมลง
History
การกร่อนโดยลมที่รุนแรงของ Dust Bowl ในทศวรรษ 1930 ในอเมริกาเหนือ ทำให้การกร่อนของดินกลายเป็นปัญหาที่ได้รับการยอมรับในระดับประเทศ และกระตุ้นให้เกิดการจัดตั้งสถาบันอนุรักษ์ดิน การวิจัยในช่วงกลางศตวรรษได้วัดปริมาณการกร่อนโดยน้ำผ่านสมการการสูญเสียดินสากล (Universal Soil Loss Equation) และการสังเคราะห์ในภายหลังได้นำเสนอการกร่อนที่เร่งให้เร็วขึ้นในบริบทของความยั่งยืนทางการเกษตรในระยะยาว
Key figures
- Hugh Hammond Bennett
- Walter H. Wischmeier
- David R. Montgomery
Related topics
Seminal works
- wischmeier1978
- montgomery2007
- brady2016
Frequently asked questions
- ความแตกต่างระหว่างการกร่อนแบบแผ่น ร่องเล็ก และร่องลึกคืออะไร?
- การกร่อนแบบแผ่นคือการกำจัดชั้นดินบางๆ อย่างสม่ำเสมอโดยน้ำไหลบ่าบนพื้นผิว การกร่อนแบบร่องเล็กเกิดขึ้นเมื่อน้ำไหลบ่ารวมตัวกันเป็นร่องเล็กๆ ที่สามารถลบออกได้ด้วยการไถพรวน และการกร่อนแบบร่องลึกจะก่อตัวเป็นร่องที่ใหญ่ขึ้นและถาวรซึ่งลึกเกินกว่าจะข้ามได้ด้วยอุปกรณ์ปกติ ซึ่งแสดงถึงการรวมตัวของน้ำไหลบ่าที่กัดเซาะเพิ่มขึ้น
- ทำไมการกร่อนจึงถูกเรียกว่าภัยพิบัติที่เคลื่อนที่ช้า?
- เนื่องจากดินก่อตัวช้ามาก มักใช้เวลาหลายศตวรรษถึงหลายพันปีในการสร้างดินเพียงไม่กี่เซนติเมตร ในขณะที่การกร่อนที่เร่งให้เร็วขึ้นสามารถกำจัดดินออกไปได้ภายในไม่กี่ปีถึงหลายทศวรรษ การสูญเสียเป็นไปอย่างค่อยเป็นค่อยไปและง่ายต่อการมองข้าม แต่มีผลถาวรในระยะเวลาของมนุษย์