Топографические особенности, влияющие на развитие сельского хозяйства и расселение

Подъем также влияет на характер осадков. Орографический подъем происходит, когда влажный воздух поднимается над горами, охлаждаясь и конденсируясь, чтобы произвести осадки на наветренной стороне. Подветренная (дождевая тень) сторона получает значительно меньше осадков, создавая резкие контрасты в сельскохозяйственном потенциале на коротких расстояниях. В таких регионах, как Гималаи и Сьерра-Невада, это явление диктует, поддерживает ли долина орошаемые сады или выпас сухих земель.

Стойкость и опасность эрозии

Склон, возможно, является наиболее важным фактором для сохранения почвы и механизированного земледелия. Нежные склоны (0-5%) идеально подходят для рядовых культур и позволяют использовать тяжелую технику без чрезмерной потери почвы. Умеренные склоны (5-15%) требуют контурного пахотного хозяйства, полосового обрезки или террасирования для уменьшения стока воды и эрозии. Склоны струйного грунта (> 15%) обычно непригодны для однолетних культур и лучше всего оставляют в постоянной растительности, такой как леса, пастбища или многолетние культуры, такие как виноградники, которые можно управлять на террасных системах.

Оползни становятся значительным риском на склонах, превышающих 30%, особенно в районах с сильными осадками или сейсмической активностью. Поселение на таких склонах опасно и часто требует дорогостоящих удерживающих структур. Программа USGS Landslide Hazards предлагает подробные карты рисков нестабильности склонов во всем мире. Во многих развивающихся странах давление населения заставляет людей возделывать крутые склоны, несмотря на риски, что приводит к ускоренной эрозии почвы и снижению урожайности. Эта картина проявляется в некоторых частях Гаити, Непала и Филиппинских Кордильер, где века земледелия на крутых склонах лишили верхнего слоя почвы.

Оригинальное название: The Direction a Slope Faces

Солнечное воздействие и микроклимат

Аспект — направление компаса, на которое обращен склон — умеряет эффекты возвышения и склона, влияя на количество получаемого солнечного излучения. В Северном полушарии склоны, обращенные на юг, получают больше прямых солнечных лучей и теплее и суше на данном возвышении. Склоны, обращенные на север, более холодные, влажные и имеют более длительную продолжительность снежного покрова. Эта асимметрия имеет глубокие сельскохозяйственные последствия. В альпийских регионах фермеры исторически предпочитали склоны, обращенные на юг, для раннего таяния снега и более ранних дат посадки. В средиземноморском климате склоны, обращенные на север, могут обеспечить облегчение от теплового стресса и сохранить влагу почвы для засухочувствительных культур.

Аспект также влияет на риск заморозков. Холодный дренаж воздуха заставляет мороз накапливаться в долинах и на склонах, обращенных на север. Производители фруктовых садов в таких районах, как Центральная долина Калифорнии и район Фингер-Лейкс в Нью-Йорке, используют знания об аспектах для размещения чувствительных к морозу культур, таких как цитрусовые и виноград, вдали от холодных карманов. Подробные данные об аспектах, полученные из цифровых моделей возвышения (DEM), в настоящее время регулярно используются в точном сельском хозяйстве для оптимизации плотности посадки и выбора сорта.

Облегчение и рельеф

Рельеф описывает общую вариацию высоты в ландшафте — разницу между самыми высокими и самыми низкими точками. Высокорельефные ландшафты (горы, глубокие долины) представляют проблемы для сельского хозяйства и транспорта, но часто содержат уникальные микроклиматы и богатое биоразнообразие. Ландшафты с низким рельефом ( равнины, плато) обычно предлагают более однородные условия, которые облегчают крупномасштабное механизированное земледелие.

Равнины: Хлебные корзины мира

Аллювиальные равнины, прибрежные равнины и внутренние низменности составляют большую часть мирового сельскохозяйственного производства. Плоская или слегка волнистая топография позволяет эффективно ирригировать, дренаж и использовать большие машины. Почвы на равнинах часто глубокие, плодородные и хорошо развитые от повторных наводнений или ледникового осаждения. Индо-Гангская равнина, Северо-Китайская равнина и Великие равнины Северной Америки являются классическими примерами, где рельеф низкий, а сельскохозяйственная производительность исключительно высока.

Узоры поселений на равнинах, как правило, рассеиваются или зародываются вокруг источников воды и транспортных коридоров. Значения земли высоки, и фрагментация земли может стать проблемой в густонаселенных регионах. Плоская местность также способствует урбанизации, поэтому некоторые из самых плодородных равнин, такие как Долина По в Италии и равнина Канто в Японии, также являются одними из самых густонаселенных, создавая конкуренцию между сельскохозяйственным и жилым землепользованием.

Плато: возвышенные плоскогорья со смешанным потенциалом

Плато — это возвышенные плоские или мягко раскатывающиеся поверхности, которые могут быть расчленены речными долинами. Они часто имеют более прохладный климат, чем прилегающие низменности, и могут поддерживать различные сельскохозяйственные системы. На плато Декан в Индии, например, есть глубокие черные хлопковые почвы (регуры), которые хорошо сохраняют влагу, что делает его основным хлопководческим регионом. Эфиопское нагорье, массивное плато, поддерживает уникальную систему сельского хозяйства, основанную на теффе, ячмене и кофе.

Однако плато может столкнуться с сильной эрозией вдоль своих откосов, где реки вырезали глубокие ущелья. Край плато Колорадо на юго-западе США, например, сильно расчленён и в значительной степени непригоден для выращивания. Доступ к вершинам плато может быть затруднен, ограничивая заселение районами с автомобильным или железнодорожным сообщением. Во многих частях Африки и Латинской Америки плато являются домом для коренных общин, практикующих традиционное агролесоводство на террасированных склонах.

Долины и бассейны: координационные центры для сельского хозяйства и поселений

Долины, образованные реками или ледниками, являются естественными коридорами для воды, осадка и транспорта. Речные долины обеспечивают равнинные земли, аллювиальные почвы и надежную воду для орошения, что делает их предпочтительными местами для интенсивного сельского хозяйства и плотного поселения. Долина Нила, бассейн Ганга и долина реки Янцзы поддерживали плотное население в течение тысячелетий.В горных районах долинные полы являются единственными районами, где сельское хозяйство возможно, что приводит к высокой плотности населения и удлиненным узорам поселений вдоль оси долины.

Бассейны — топографические углубления, собирающие воду и осадочные породы — могут быть высокоплодородными (например, бассейн Великих озер) или солеными и плохо дренированными (например, Большой бассейн США). Закрытые бассейны с внутренним дренажем часто развивают соляные плоскости, которые непригодны для большинства культур. Различие между открытыми и закрытыми бассейнами имеет решающее значение для планирования орошения; открытые бассейны позволяют сливать избыток воды, предотвращая засоление, тогда как закрытые бассейны требуют тщательного управления, чтобы избежать накопления соли.

Водные тела и схемы дренажа

Наличие поверхностных вод и естественный дренаж, пожалуй, являются наиболее непосредственными топографическими факторами, влияющими на сельскохозяйственный потенциал. Топография определяет, куда течет вода, как быстро она утекает и где накапливается. Понимание этих закономерностей имеет важное значение для проектирования ирригационных систем, предотвращения наводнений и управления влажностью почвы.

Близость к источникам воды

Озера обеспечивают более стабильное водоснабжение, чем реки, и умеренные местные температуры, продлевая вегетационные периоды для близлежащих ферм. В засушливых регионах оазисы образуются вокруг источников или мелководных грунтовых вод, что позволяет интенсивное сельское хозяйство в иных бесплодных ландшафтах. Распределение оазисов в Сахаре и Аравийском полуострове исторически диктовало модели поселений вдоль торговых путей.

Плотность дренажа и водно-болотное сельское хозяйство

Плотность дренажа — длина потоковых каналов на единицу площади — отражает, как быстро вода покидает ландшафт. Высокая плотность дренажа указывает на быстрый сток, тонкие почвы и ограниченное хранение воды — условия, типичные для крутой, непроницаемой местности. Низкая плотность дренажа происходит на плоских, проницаемых ландшафтах, где вода проникает, поддерживая более глубокие почвы и подпитку грунтовых вод.

Водно-болотные угодья — районы, где вода насыщает почву в течение всего года или части года — имеют уникальную топографическую подпись. Они образуются в углублениях, на равнинах с плохим дренажем или вдоль краев озера. В то время как водно-болотные угодья часто осушаются для сельского хозяйства (например, сельскохозяйственная зона Эверглейдс во Флориде), они предоставляют основные экосистемные услуги, такие как контроль за наводнениями, очистка воды и среда обитания диких животных. Рамсарская конвенция о водно-болотных угодьях обеспечивает руководство по устойчивому использованию этих ландшафтов. В Юго-Восточной Азии выращивание риса водно-болотных угодий (фермерское хозяйство) практикуется в течение тысяч лет, полагаясь на точный выравнивание и контролируемое наводнение для максимизации урожайности.

Искусственные дренажные и ирригационные системы

Человеческие модификации дренажных узоров позволили сельскому хозяйству в районах, которые в противном случае были бы слишком влажными или слишком сухими. Подповерхностная дренажная плитка удаляет избыток воды из тяжелых глинистых почв, позволяя посадить ранее весной. Поверхностные дренажные каналы, такие как каналы Нидерландов, превратили прибрежные болота в некоторые из самых продуктивных сельскохозяйственных угодий на Земле. И наоборот, ирригационные каналы приносят воду в засушливые регионы, как видно в Имперской долине Калифорнии и обширных системах Центральной Азии.

Успех этих систем зависит от топографического градиента. Для поддержания потока, не вызывая эрозии, требуется последовательный спусковой наклон, обычно от 0,1% до 0,5%. Лазерное выравнивание полей в настоящее время является стандартным во многих орошаемых районах для достижения идеально плоских или мягко наклонных поверхностей, которые максимизируют водную однородность. В холмистых районах капельное или спринклерное орошение часто более целесообразно, чем поливное орошение.

Развитие почв и родительский материал

Топография сильно влияет на формирование почвы через контроль над движением воды, эрозией и осаждением. Почвы на возвышенностях обычно тонкие, хорошо дренированные и с низким содержанием органического вещества, в то время как почвы в долинах глубокие, богатые питательными веществами и часто влажные. Концепция катаны - последовательность почв от вершины холма до дна долины - иллюстрирует, как топография создает градиент свойств почвы. Знание топографического положения помогает фермерам прогнозировать текстуру почвы, дренаж и плодородие.

Материалы, лежащие в основе породы или осадка, часто топографически определяются. Устойчивые скальные образования образуют хребты и горы, которые медленно выпадают на мелкие, каменистые почвы. Мягкие породы, такие как сланец или известняк, создают более мягкие склоны с более глубокими почвами. Аллювиальные осадки, отложенные в поймах и дельтах, производят наиболее плодородные сельскохозяйственные почвы во всем мире. Вулканические ландшафты, такие как склоны горы Килиманджаро или Гавайские острова, создают некоторые из самых богатых почв, но они часто крутые и склонные к эрозии.

Адаптация человека к топографическим ограничениям

На протяжении всей истории общества разработали методы преодоления топографических ограничений. Террасинг является одним из самых распространенных и эффективных методов, превращая крутые склоны в ряд ступеней уровня, которые уменьшают стоки, ловушки осадка и создают плоские поверхности посадки. Рисовые террасы Филиппинских Кордильер, террасы инков Анд и террасы виноградников Средиземноморья являются знаковыми примерами. Террасинг является трудоемким, но устойчивым при правильном обслуживании, и он позволяет обрабатывать склоны холмов в течение поколений без катастрофической эрозии.

Другие адаптации включают:

• Контурное земледелие — вспашка и посадка вдоль линий равного возвышения до медленного стека воды.
• Проверка плотин и свалок — небольших структур, которые захватывают осадочные породы и увеличивают проникновение воды на склоны холмов.
• Вертикальные дренажные системы — используются в плоских, плохо осушенных районах для опускания стола с водой.
• Строительство на сваях — в сезонно затопленных районах, таких как Дельта Меконга, дома и зернохранилища возводятся во избежание затопления.

Выбор адаптации зависит от местного сочетания склона, осадков, типа почвы и экономических ресурсов.Современные ГИС и дистанционное зондирование позволяют планировщикам составлять карту этих ограничений с высоким разрешением и определять приоритеты мероприятий, где они будут иметь наибольшее влияние.

Вывод: интеграция топографии в планирование

Топографические особенности — подъем, уклон, аспект, рельеф, дренаж и родительский материал — в совокупности формируют сельскохозяйственный потенциал и жизнеспособность поселений любого ландшафта. В то время как плоские, хорошо поливающиеся равнины по своей природе благоприятны, человеческие общества оказались удивительно искусными в адаптации к крутым склонам, высоким возвышениям и несовершенному дренажу благодаря инженерным и традиционным знаниям. Задача 21-го века состоит в том, чтобы расширить производство продуктов питания, не ухудшая землю, которая его поддерживает.

Изменение климата меняет расчеты: более высокие температуры перемещают посевные пояса на более высокие высоты и широты, в то время как более интенсивные осадки увеличивают эрозию на склонах. Поэтому устойчивое развитие должно включать топографический анализ в каждом масштабе - от фермера, выбирающего поле, до национального правительства, планирующего новый ирригационный район. Уважая ограничения и возможности, которые предоставляет топография, мы можем построить более устойчивые сельскохозяйственные системы и жить более гармонично с землей.