Эрозия почв и ее виды

Представления об экологической полифункциональности почв, ставят задачи глубокого изучения процессов формирования их состояния, количественных и качественных параметров, причинно-следственной изменчивости. В связи с этим, возможность познания и выделения признаков и свойств почв, закономерностей течения элементарных почвенных процессов антропогенно преобразованных человеком, является актуальнейшей проблемой фундаментального почвоведения и смежных наук.

Наиболее значительным антропогенным  фактором, определяющим состояние почвенно-земельных  ресурсов, является сельскохозяйственная деятельность, поскольку она охватывает наибольшие площади земель.

Оренбургская область - важный сельскохозяйственный регион Российской Федерации. Поэтому  вопрос исследования черноземов, как  объекта агрогенного воздействия является наиболее актуальным для нашего региона.

Цель исследования — выявление  и анализ закономерностей антропогенной  трансформации черноземов лесостепной  зоны Оренбургского Предуралья, как  базового компонента агро-биоценозов.

Для достижения поставленной цели необходимо последовательное решение следующих  задач:

-анализ различий природных и  антропогенных факторов черноземообразования;

-сравнительное изучение морфологических,  химических и агрофизических  свойств целинных и пахотных  подтипов черноземов;

-выявление наиболее информативных  признаков, свойств и режимов  трансформированных черноземов;

-проведение эколого-гидрологического  анализа поверхностного стока  (с элементами математического  моделирования) как основного  фактора деградации почв исследуемой  территории — эрозии;

-установление географических масштабов  трансформации почвенного покрова; 

-разработка системы оценки пахотных  лесостепных черноземов в системе  мониторинга земель.

Объектом исследования являются почвы  и почвенный покров лесостепной  зоны Оренбургского Предуралья, которые  за период антропогенного использования  претерпели значительные изменения. Общая  площадь изучаемого пространства составляет немногим менее одного миллиона гектар. На долю выщелоченных и типичных черноземов приходится по 18 и 82 % от площади зональных  почв соответственно.

Научная новизна работы:

- впервые для региона выполнен  эколого-гидрологический регрессионный  анализ поверхностного стока; 

- установлено влияние длительного  пахотного использования черноземов  исследуемой территории на их  морфологические, агрофизические  и химические свойства;

- показано влияние сельскохозяйственного  производства на состав почвенного  покрова лесостепной зоны Оренбургского  Предуралья;

- впервые составлены ландшафтно-экологическая  карта состояния земель и почвенная  карта исследуемой территории  М 1:50 ООО;

- так же впервые разработана  шкала экологической оценки пахотных почв участков регионального мониторинга земель.

Практическая значимость

Результаты работы используются для  оптимизации мониторинговых исследований почв различных функциональных групп  земель, при изучении учебных курсов студентами агрономических, биологических  и географических специальностей Оренбургских ВУЗов.

Выявленные закономерности антропогенного изменения черноземов являются фактической  основой работ по оптимизации  ландшафтной структуры земель сельскохозяйственного  назначения.

Защищаемые положения:

1. Длительное пахотное использование  лесостепных черноземов сопровождается  изменениями морфологии почвенного  профиля, структурно-агрегатного  состава, плотности, содержания  гумуса и макроэлементов. В черноземах  выщелоченных наблюдается изменение  карбонатно-кальциевого режима.

2. Под воздействием антропогенеза  черноземы выщелоченные, по сравнению  с типичными, в большей степени подвержены трансформации.

3. Эколого-гидрологический анализ  эрозионных процессов позволил  определить поверхностный сток  как функцию запасов воды в  снеге и в почве:,

4. В почвенном покрове лесостепной  зоны Оренбургского Предуралья  происходят значительные изменения  в составе и соотношении различных  почвенных разновидностей.

Заключение диссертации по теме "Почвоведение", Поляков, Дмитрий Геннадьевич

ВЫВОДЫ 

1. Доля распаханных земель исследуемой  территории составляет 73,3%. На площади  711,9 тыс. га черноземы типичные  и выщелоченные в разной степени  подвержены антропогенной трансформациям. За время интенсивного использования  земель с 1965 года по настоящее  время наблюдается снижение средневзвешенного  балла бонитета черноземов исследуемой  территории с 85 до 75 баллов по  шкале бонитировки почв Государственной кадастровой оценки земель сельскохозяйственного назначения 2002 года.

2. В черноземах выщелоченных  выровненных лесостепных пространств  отмечено изменение морфологии  почвенного профиля, карбонатно-кальциевого  режима, структурно-агрегатного состава,  плотности, содержания гумуса  и макроэлементов. К относительно  стабильным свойствам относятся  рН водной суспензии, состав  почвенно-поглощающего комплекса. 

3. В меньшей степени антропогенная  трансформация затронула свойства  черноземов типичных. По целому  ряду признаков (карбонатный профиль,  содержание агрономически ценных агрегатов в пахотном слое, содержание гумуса в подпахотном горизонте) они отличаются высокой устойчивостью к многолетнему пахотному использованию.

4. Установлена связь эрозионных  потерь почвы с физико-географическими  условиями местности. Наибольшее  влияние на смыв почвы оказывают  запасы воды в снеге (40,89%), осенний  запас влаги в почве в метровом  слое (27,16%) и интенсивность снеготаяния  (4,72%). Эрозионные процессы в Оренбургском  Предуралье наиболее интенсивно  протекают на агроландшафтах с уклоном поверхности более 5°.

5. В результате интенсификации  сельскохозяйственного производства  и освоения целинных и залежных  земель (1954-1962гг) ежегодные эрозионные  потери черноземов типичных увеличились  с 0,075 т/га (1900-195Огг) до 1,518 т/га-за период 1965-1990 гг.

6. Отмечено сокращение площадей, занимаемых тучными черноземами,  увеличение карбонатных и в  различной степени смытых родов  черноземов с низким бонитетом.  Повышен уровень залегания карбонатного  горизонта в черноземах выщелоченных, что свидетельствует о тенденциях  трансформации подтипов черноземов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

1. Выявленный спектр изменений  в составе и свойствах черноземов  используются при проведении  земельных мониторинговых работ  в лесостепной зоне Оренбургской  области. 

2. Спектр негативных изменений в свойствах, режимах и составе черноземов Предуралья, а также выявленный характер взаимосвязей эрозионных потерь почвы и переменных факторов погоды позволил провести типизацию ландшафтов и почв по степени деградации и рекомендовать комплекс мероприятий, направленных на стабилизацию и повышение плодородия почв (почвозащитная система земледелия), выведение из пахотного фонда в сенокосы и пастбища 92,8 тыс. га сильноэродированных почв (залужение многолетними травами).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

Лесостепное Предуралье Оренбургской области, является территорией совместного  расположения типичных и выщелоченных черноземов. Специфика ландшафтно-геоморфологических условий и высокая распаханность территории определяют высокую зависимость почв от характера использования. Сельскохозяйственные угодья имеют высокий уровень распаханности (73,3%), значительную часть которых (до 25%) занимает пашня с сильноэродированными почвами низкого бонитета.

Установлено, что выщелоченные черноземы  выровненных водораздельных пространств  лесостепной зоны Оренбургского  Предуралья в результате сельскохозяйственного  использования претерпели ряд изменений, морфологически выраженных в появлении  неогоризонтов антропогенной природы — пахотного горизонта и подплужной подошвы, снижении интенсивности окраски гумусового горизонта, изменении структурного строения, поднятии уровня границы вскипания от действия 10% соляной кислоты.

Трансформация физических свойств  выщелоченных черноземов заключается  снижении содержания агрономически ценной структуры и водопрочности гумусового горизонта, повышении плотности подпахотного горизонта.

Динамика химических свойств охватывает в основном пахотный горизонт. Изменения  коснулись гумусообразования и гумусонакопления: на пашне содержание общего гумуса уменьшилось, снизилась глубина гумификации. Закономерно снижение содержания валового азота в пахотных почвах. В подпахотном горизонте преобразовалась только глубина гумификации. Данные по рН водной суспензии и обменно-поглотительной способности свидетельствуют об отсутствии существенных изменений в данном подтипе.

Трансформация типичных черноземов выражена в меньшей степени -морфологически, она также как и в выщелоченных, заключается в появлении неогоризонтов антропогенной природы, изменении структурного строения, уплотнении подпахотного горизонта. По критерию оценки Долгова и Бахтина стркутурно-агрегатное состояние черноземов всего гумусового горизонта преобразовалось из хорошего в удовлетворительное.

Модификация химических свойств типичных черноземов в большей степени  заключается в снижении содержания общего гумуса, валового азота, падения  глубины гумификации, которая более  заметно снижается в подпахотном.

Устойчивыми признаками и свойствами черноземов типичных к сельскохозяйственному  использованию являются мощности горизонтов А, А+АВ, глубина вскипания от 10% НС1, карбонатный профиль, рН водной суспензии, почвенно-поглощающий комплекс, содержание подвижного фосфора и обменного калия.

Таким образом, трансформация типичных и выщелоченных черноземов под воздействием однотипной технологии возделывания проходит не совсем одинаково. Более глубокие трансформации претерпевают выщелоченные черноземы, в которых происходит сдвиг признаков, свойств и режимов, определяющих саму суть почвообразовательного  процесса данного подтипа почв. Наблюдается  повышение границы вскипания  от действия 10% соляной кислоты, что  свидетельствует о некотором  изменении карбонатно-кальциевого  режима, а снижение содержания общего гумуса и его качественных характеристик  неотвратимо сказывается на ухудшении  особо ценного и неповторимого  структурного облика данных почв.

Для характеристики эрозионных процессов  лесостепных ландшафтов Оренбургского  Предуралья установлена функциональная зависимость стока воды от физико-географических условий. Основную роль в формировании стока весеннего половодья играют снегозапасы и предзимние влагозапасы в почве, доля влияния которых составляет 60,85%. Ландшафтный анализ территории позволил выделить на ключевых водосборах типы земель с различными интенсивностями почвообразования (восстановления) и эрозионных потерь почвы. Последние, превышают темпы восстановления почвы в 1.5 - 3.0 раза.

Типичные и выщелоченные черноземы  обладают высоким естественным плодородием. Вместе с тем, экстенсивное использование  почв, слабое применение почвозащитных  технологий обработки и игнорирование  закона возврата привели к ускорению  темпов и увеличению объемов потерь органического вещества в почвах. Особенно неустойчивым гумусовым режимом  отличаются маломощные и неполноразвитые эродированные разновидности почв.

Все эти факторы сказались на структуре почвенного покрова лесостепной  зоны Оренбургского Предуралья, где  происходят значительные изменения  в составе и соотношении различных  почвенных разновидностей. Так, наблюдается  трансформация выщелоченных черноземов в типичные. Особенностью современного состояния лесостепных черноземов является катастрофическое снижение площадей занимаемых тучными разновидностями, доминирование в структуре почвенного покрова карбонатных и в различной степени смытых вариантов почв. Кроме того, необходимо отметить появление новых разновидностей — карбонатных малогумусных маломощных среднесмытых слабодефлированных и карбонатных малогумусных маломощных в комплексе с солонцами от 10 до 25% (приложение 5).

Сокращение площадей выщелоченных черноземов по подтипу составляет 105,0 тыс. га. Эти черноземы, меняя подтиповую принадлежность, перешли в типичные. Ранее отмечено, что у выщелоченных черноземов в ряду целина-пашня наблюдается достоверное повышение уровня глубины вскипания с 93,1±15,0 см до уровня 67,2±9,5 см, кроме того, наблюдается подщелачивание рН водной суспензии подпахотного горизонта с 6,5±0,3 до 6,8±0,3. Данные выводы согласуются с результатами работ проведенных на черноземах Центрально-Черноземной провинции [Афанасьева, 1966]. Подобные же процессы при наложении эрозионных явлений на склонах привели к увеличению карбонатных разновидностей типичных черноземов.

За период между обследованиями произошло снижение площадей тучных и среднемощных черноземов обоих  подтипов. Этот факт согласуется с  данными нашего и других исследований Центрально-Черноземной и Предуральской черноземных провинций [Афанасьева, 1966; Щеглов, 1993; Щербаков, 1994; Климентьев, 1996; Милановский, Шеин, Русанов, Засыпкина, Николаева, Анилова, 2005].

За небольшой срок произошло  увеличение площадей эродированных  почв обоих подтипов с 301,8 тыс. га до 476,6 тыс. га, то есть на 174,8 тыс. га - 58% от первоначальной площади. Увеличение доли этих земель произошло за счет сокращения высокопродуктивных почв, вследствие снижения содержания общего гумуса, его  качественных характеристик и ухудшения  структурно-агрегатного состава  гумусовой толщи.

Распашка непахотопригодных земель кроме увеличения доли эродированных почв привела к увеличению доли карбонатных черноземов на 84% от первоначального, с уровня 237,3 тыс. га при I туре, до 437,6 тыс. га при корректировке II тура обследования по собственным и мониторинговым данным.