Обратимость деградационных изменений почв

Обратимость деградационных изменений почв зависит от степени их деградации, от вида деградации, от буферных свойств конкретных почв, агрофитоценозов, ландшафтов; от внешних условий, от проявления других видов деградации. Выделяют пять категорий степени обратимости деградации почв: 1) легкая степень обратимости, требующая простейших агротехнических мероприятий или снятия определенной нагрузки; 2) средняя степень обратимости, требующая специальных, более дорогоятоящих мероприятий, существенной смены характера использования почвы; 3) затрудненная обратимость, при которой необходимо проведение комплекса сложных и длительных рекультивационных мероприятий, строительство капитальных сооружений, и даже принципиальная смена системы использования почвы не всегда возможна; 4) тяжелая степень обратимости, при которой восстановить свойства исходной почвы невозможно, но можно создать искусственную почву, обладающую плодородием; 5) необратимая деградация почв (Габбасова И.М., 2001).

При сельскохозяйственном использовании деградация отмечается, в большей степени, в том случае, когда сначала почва окультурена, внутренние связи в ней и связи с другими компонентами экосистемы нарушены, а затем поддержка плодородия на новом уровне, за счет внесения вещества и энергии, прекращается. Задача состоит в том, как в замедлении процессов деградации, так и в поддержании новых условий поступления вещества и энергии в систему с целью ее приближения к новым условиям термодинамического равновесия. Для оптимизации экологической обстановки при деградации почв более эффективно изменять причину, а не следствие. Однако, первопричины деградации, в большинстве случаев, зависят от уровня ведения производства, и их устранить сложно. В этом случае стараются изменить следствие более высокой иерархической подчиненности, которое само является причиной многих последовательных деградационных изменений почв.

Возможны и другие варианты оптимизации обстановки: 1) компенсирование деградационного воздействия другими воздействиями; 2) увеличение буферности почв к деградации – связывая образующиеся токсичные продукты, увеличивая буферную емкость почв; 3) увеличение самовосстанавливающей способности почв, активизируя соответствующие функции (разные для определенных видов и степеней загрязнения и т.д.); 4) усиление сопротивляемости почв сопутствующим видам деградации, т.к. чаще деградация под влиянием одного фактора усиливает деградацию под влиянием другого фактора; 5) усиление сопротивляемости деградации других компонентов экосистемы (рельефа, пород, растительности).

Суть восстановления загрязненных экосистем – максимальная мобилизация внутренних ресурсов экосистемы на восстановление своих первоначальных функций. Самовосстановление и рекультивация представляют собой неразрывный биогеохимический процесс (Глазовская М.Ю., Пиковский Ю.И., 1985). В ряде случаев, если один параметр системы почва-растение выходит за рамки оптимума, то для его регулирования можно использовать оптимизацию других свойств почв.    

Экологическая оценка водной и ветровой эрозии почв

Значимость проблемы

Основные деструктивные процессы в почвах, их физическая деградация связаны, в первую очередь, с проявлением водной и ветровой эрозии. При этом важно оценивать, наряду с фактической эродированностью почв, потенциальную подверженность их эрозионным процессам и условия проявления эрозии. Развитие водной и ветровой эрозии почв приводит к уничтожению пахотных земель, переходу части земель в разряд оврагов и балок, к падению плодородия почв, к уменьшению биопродуктивности угодий, к потере элементов питания, к нарушению экологической ситуации.

 Как указывают Каштанов А.Н. и Явтушенко В.Е. в России подвержено эрозии почти четверть сельскохозяйственных угодий, что составляет более 50 млн. га. В 1990 году 30, 4% сельскохозяйственных угодий были отнесены к дефляционно-опасным землям, 18, 6% - к землям, подверженным водной эрозии и 1, 5% - к землям, которые подвержены одновременно и водной и ветровой эрозии. Для пахотных земель эти значения еще больше, соответственно 35, 0; 20, 5 и 1, 7%. Около половины площадей сельскохозяйственных угодий России размещено на полях с уклоном более 1⁰. Только на эродированных землях ЦЧЗ недобор продукции растениеводства ежегодно составляет в пересчете на зерно 12, 2 млн. тонн (Иванов, 1985). С полей и пастбищ бывшего СССР ежегодно сбрасывается 3330 км³ поверхностных вод и смывается 2-3 млрд. тонн мелкозема, а с ним теряется около 100 млн. тонн гумуса, 5-4 – азота, 1, 8 – фосфора, 36 – калия, в том числе 460 тыс. тонн нитратного и аммиачного азота, 240 – подвижного фосфора и 480 тыс. тонн – обменного калия.

Расчеты Явтушенко В.Е. и Каштанова А.Н. (1997) показывают, что стоимость потерь питательных веществ, вследствие почвенной эрозии, в среднем по стране составляет более половины стоимости минеральных удобрений, ежегодно поставляемых химической промышленностью сельскому хозяйству до 1991 года. С учетом потерь гумуса ущерб от эрозии равняется стоимости минеральных удобрений, применяемых в хозяйствах. Для сравнения, в США при ежегодном смыве почвы в 17 т/га потери элементов питания из почвы составляют 8 млрд. долларов в год. При этом, туковая промышленность страны поставляет фермерским хозяйствам минеральных удобрений на сумму 9 млрд. долларов (Mc.Cullough, Weiss, 1985).

Ветровая эрозия почв также очень разрушительна. Пыльные (черные) бури, особенно в засушливых районах страны, нередко губят посевы на больших площадях. Так, например, в 1960 году при скорости ветра 28 метров в секунду на Украине и в Крыму было повреждено около миллиона гектаров посевов, из которых полностью погибло и было пересеяно 600 тысяч га. В районах Казахстана 11, 9 млн. га малоустойчивы к ветровой эрозии. Эрозионно-опасные земли в отдельных областях составляют 40% пашни. Приведенные примеры свидетельствуют о большой народнохозяйственной значимости проблемы эрозии почв.

Водная эрозия почв

Водная эрозия – процесс ее разрушения под действием поверхностного стока воды. До активного антропогенного воздействия на ландшафты интенсивность эрозии была соизмерима со скоростью почвообразования. Такая эрозия названа нормальной. При вовлечении земель в сельскохозяйственный оборот интенсивность данного процесса многократно возросла, что определило ее название – ускоренная или современная. Различают эрозию смыва (плоскостную), размыва (овражную) и ирригационную. Проблемами, возникающими при развитии эрозии являются: уничтожение земель, падение плодородия, нарушение экологической ситуации, падение урожая сельскохозяйственных культур.

Причинами развития водной эрозии являются кинетическая энергия дождя и потенциальная энергия стекающей по склону воды. Дождь, в большей степени, вызывает развитие эрозии почв при выпадении ливневых осадков и не влияет на развитие эрозии в случае моросящих дождей. Энергия стекающей по склону воды определяет эрозию в тем большей степени, чем круче и длиннее склон. При таянии снега развитие эрозии дополнительно определяется скоростью его таяния, на что влияет экспозиция склона. При развитии ирригационной эрозии потери почв зависят от энергии стекающей воды, скорости и длительности течения.

Устойчивость почв к водной эрозии зависит от типа почв, гранулометрического состава, структуры, гумусированности, покрытия травостоем, водопроницаемости, базиса эрозии, длины и крутизны склона, его экспозиции, развития корневых систем растений, покрывающих почву. Универсальное уравнение потерь почвы в результате развития водной эрозии имеет следующий вид: Q = 0, 224 ^. RKLSCP, где Q – потери почвы от эрозии, кг/м² в год; R – характеристика эродирующей способности дождя, учитывающая интенсивность, кинетическую энергию и т.д.; К – коэффициент эродированности почвы (учитывает водопроницаемость и противоэрозионную стойкость почвы); L – коэффициент длины склона (отношение потерь почвы с данного поля к потерям с поля стандартной длины); S – коэффициент крутизны склона (отношение потерь почвы с данного поля к потерям со клона стандартной крутизны); С – коэффициент возделывания культуры (отношение потерь почвы с данного поля, занятого культурой, к потерям почвы черного пара); Р – коэффициент эффективности отдельных противоэрозионных мероприятий.

При качественной оценке развития водной эрозии учитывается, что она интенсивнее протекает на почвах тяжелого гранулометрического состава. Учитывается степень эрозионной опасности склонов: прямой – 1; выпуклый 1, 25-1, 50; вогнутый – 0, 5-0, 75. Интенсивная эрозия развивается, как правило, на склонах более 2-3⁰. Однако, это зависит от климатических условий и степени устойчивости к эрозии конкретных почв. Для таежно-лесной зоны считается, что при уклоне 1-3⁰ эрозия не проявляется; при 2-3⁰ – необходимо ограничение доли пропашных культур; 3-5⁰ – необходимо исключить возделывание пропашных культур. При 5-8⁰ вводят почвозащитные севообороты; при уклоне более 8⁰ применяют сенокосно-пастбищное использование земель.

Изменение свойств почв

Развитие эрозии сопровождается потерями почвы, уменьшением гумусированности, микробиологической активности, содержания доступных форм элементов питания, ухудшением водного и воздушного режимов, физических свойств почв, разрушением поверхности почв, уменьшением мощности пахотного слоя, обнажением корней, намывом почв в пониженных элементах рельефа, расчленением рельефа. Потери почвы за один полив, за счет проявления ирригационной эрозии, могут достигать, по Кузнецову М.С., 100 т/га. По данным Кудеярова В.Н. и др. (1984), с 1 мм смытой почвы с гектара выносится 10-20 кг азота, 10 – фосфора и 100-200 кг связанного углерода.

Почвы на склонах южных экспозиций, по сравнению с северными, характеризуются, как правило, большей эродированностью, меньшей мощностью гумусового горизонта, более интенсивными процессами минерализации органического вещества и азота. На холодных склонах северных экспозиций наблюдается снижение рН и повышение гидролитической кислотности, по сравнению с южными. Например, в пахотном слое типичного чернозема отмечены следующие значения рН: на водораздельном плато – 5, 7; на склоне северной экспозиции – 5, 5; на склоне южной экспозиции – 6, 2 (Кирюшин В.И.).

По данным Трегубова П.С. и Шуриковой В.И. (1981), сумма водопрочных агрегатов снижается в выщелоченных черноземах с 65-70% в несмытых до 50% - в слабо и среднесмытых и до 30-40% - в сильно смытых почвах; в дерново-подзолистых почвах на лессовидных суглинках – с 33-41% до 6-7%. Общая порозность от несмытых к сильносмытым почвам уменьшается в дерново-подзолистых почвах на моренном суглинке с 43-46 до 36-41%; на лессовидном суглинке с 48-52 до 21-49%; в выщелоченных черноземах с 61 до 48%. Водопроницаемость в средне и сильносмытых почвах снижается на 40-50%.

В то же следует отметить, что при развитии эрозии почв на поверхность выходят нижележащие горизонты, свойства которых в разных типах почв неодинаковы. Например, при эрозии подзолистых почв ближе к поверхности подходит и подпахивается горизонт А₂, что сопровождается подкислением почв и уменьшением содержания в них элементов питания, облегчением гранулометрического состава. При эрозии каштановых почв ближе к поверхности подходят карбонатные горизонты, что сопровождается подщелачиванием почв. Так как горизонты А₂ и В в разных типах почв существенно отличаются по своим свойствам, то при слабой эродированности почв (когда идет подпашка А₂) и при сильной эродированности (когда идет подпашка В) изменения свойств почв неодинаковы. Указанное определяет тот факт, что для всех типов почв и разных степеней развития эрозии изменения свойств почв будут неодинаковы. Приводимые в литературе закономерности правомочны только для определенных конкретных регионов (типов почв).

На слабосмытых почвах недобор урожая, в среднем, составляет 10-20%, на среднесмытых – 40-60%, на сильносмытых – более 80%.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: