1010-pochvovedenie-2013-7

sica napus L.) // J. Agr. Food Chem. 2005. V. 53.

P. 2867–2871.

76.Rytuba J. Mercury mine drainage and processes that control environmental impact // Sci. Total Environ. 2000. V. 260. P. 57–71.

77.Sladek C., Gustin M.S. Avaluation of sequential and se lective extaction methods for determination of mercury speciation and mobility in mine waste // Appl. Geochem. 2003. V. 18. P. 567–576.

78.Van de Plassche E.J., De Bruijn J.H.M. Towards inte grated environmental quality objectives for surface wa ter, sediments and soil for nine metals. RIVM Report 679101005. Bilthoven, Netherlands. 1992. 130 p.

79.Wang Q. Integrated amendment and ecological restora tion of polluted soils by heavy metals // Proc. Strategy Soil Environ. Protect. New Century of China. 1998. Beijing. P. 26–29.

80.Wang Q., Dong Y., Cui Y., Liu X. Instances of soil and crop heavy metals contamination in China // Soil Sed iment Contam., 2001. V. 10. P. 497–510.

81.Wang Q., Li J. Fertilizer proper use and sustainable de velopment of soil environment in China // Advances Environ. Sci., 1999. V. 7. P. 116–124.

82.Williams C.H., David D.J. The effect of superphosphate on cadmium content of soils and plant // Austr. J. Soil Res. 1973. V. 11. P. 43–56.

83.Xu R., Jiang D., Qian W. Studies on pollution accident of phosphate fertilizers and limitation of trichloroace taldehyde and trichloroacetic acid in them // J. Env. Sci. 1988. V. 9. P. 1–43.

84.Zhou X. Polluted status of Cd in Zhangshi irrigation area and solutions // Agro Env. Protec. 1987. V. 6. P. 17–19.

85.Zitco V. Toxicity and pollution potential of thallium // Sci. Total Environ. 1975. V. 4. P. 185–192.

ВВЕДЕНИЕ

Чтобы оценить интенсивность смыва почвы и выбрать необходимый для данных природных условий комплекс противоэрозионных меропри" ятий необходимо разработать экологические пре" делы смыва почвы. Именно к такого рода норма" тивам и относятся допустимые пределы потерь почвенной массы. Подобно другим экологиче" ским нормативам, их можно разделить на три временны&е категории: оперативную, перспектив" ную и ноосферную (по В.И. Вернадскому) [13]. Очевидно, что при разработке любых экологиче" ских нормативов в той или иной мере должны учитываться и экологическая необходимость уменьшения потерь до заданного уровня, и эко" номическая возможность осуществления меро" приятий по ее достижению. При этом с повыше" нием временно&й категории пределы должны все менее зависеть от экономических условий. Для проектирования противоэрозионных мероприя" тий на ближайшую перспективу следует разрабо" тать и использовать нормативы допустимого

*Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 09"05"00770а).

смыва почвы первой временнo&й категории, поз" воляющие достигнуть максимального почвоза" щитного эффекта при минимальных затратах.

При разработке допустимой нормы потерь почвенной массы на уровне второй временнo&й категории (перспективной) в большей мере долж" ны учитываться экологические требования. И, наконец, на уровне третьей временнo&й категории (ноосферной) экологические требования должны резко преобладать над экономическими. В насто" ящее время в практической работе по охране почв обычно опираются на оперативную категорию нормирования, стремясь обеспечить возможно быструю окупаемость вложенных средств при" бавками урожая. С другой стороны, в почвенных и экологических исследованиях [2, 4, 14] обычно разрабатываются такие нормативы, использова" ние которых не должно вызывать уменьшение мощности почвенного профиля. Иначе говоря, допустимая скорость потерь почв от эрозии не может превышать скорости почвообразования. Такое условие следует отнести к требованиям тре" тьей категории нормирования.

Бельгибаев и Долгилевич [2], сделав обзор большого числа работ, нашли, что скорость поч"

вообразования для черноземов составляет 0.28 мм/год. Эти результаты получены, исходя из предположения о линейной зависимости мощно" сти гумусового горизонта (h) от длительности почвообразования (t). Ясно, однако, что с увели" чением возраста почв и мощности гумусового го" ризонта скорость почвообразования уменьшается и, следовательно, для сформировавшихся почв она меньше, чем указанные средние величины. Построив на основании данных, приведенных Бельгибаевым с соавт. в [2], график зависимости h = f(t), получаем, что скорость почвообразова" ния для целинных сформировавшихся почв со" ставляет лишь 0.06 мм/год, то есть на порядок меньше осредненных по времени значений.

Если исходить из такой скорости почвообразо" вания, то окажется, что допустимый предел по" терь почвы не превышает 1 т/га в год, что в насто" ящее время практически недостижимо. Однако большинство авторов используют осредненные по всему периоду почвообразования скорости и получают приемлемые величины допустимой эрозии в несколько тонн на гектар в год. Однако с таким подходом трудно согласиться в силу его слабой научной обоснованности. В США отправ" ной точкой для расчета величин допустимой по" тери почвы (Т"фактора) послужила сделанная Беннетом [3] оценка скорости почвообразования – 1 дюйм (25.4 мм) за 30 лет (0.85 мм/год или 11.2 т/га в год). Эта величина была взята в каче" стве максимальной, принятой для почв мощно" стью более 152 см, залегающих на рыхлой почво" образующей породе. Далее допустимые пределы эрозии почв снижены до 2.2 т/га в год при умень" шении мощности почвы до 0–25 см и наличии других ограничений роста корней растений. Ана" логичный подход использован и в Европе, где для почв мощностью 60–100 см установлен Т"уро" вень в 7 т/га, а при мощности более 100 см – 10 т/га в год [5].

Другой подход к нахождению допустимой эро" зии почв основан на делении запаса мощности гу" мусового горизонта почвы (сверх критической) на планируемый период защиты почвы от эрозии [12, 17]. Недостатком этого метода является не" определенность в выборе “временнo&го ресурса”.

Еще один метод определения допустимой эро" зии почв базируется на определении расчетным методом компенсируемого почвообразованием смыва на границе несмытых и смытых почвенных разностей [14]. Естественные колебания мощно" сти верхних горизонтов даже несмытых почв и значительные погрешности расчетных методов определения величины смыва затрудняют ис" пользование данного метода.

Особое положение занимает методика расчета допустимых потерь почвы, предложенная Скид" мором [19]. Эта методика, в общем, соответствует

требованиям перспективного уровня нормирова" ния, что делает ее привлекательной.

Однако практическое использование уравне" ния Скидмора встречает значительные трудно" сти, так как до сих пор нет надежных данных по скоростям современного (культурного) почвооб" разовательного процесса. Большинство авторов используют для расчетов скорость естественного почвообразования, что нельзя признать коррект" ным. Некоторые вводят поправочные коэффици" енты для перехода к скоростям культурного поч" вообразования. Однако они не обеспечены экс" периментальными данными и различаются, по данным разных авторов, более чем на порядок. Например, по Бельгибаеву и Долгилевичу [2] по" правочный коэффициент равен 2/3, а по Гудзону [6] – около 10.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Предложенная нами линейная “гумусовая” модификация методики Скидмора [8] позволила преодолеть отмеченные выше трудности нахож" дения допустимого предела потерь почвы. Со" ставляющие баланса гумуса и методы их опреде" ления достаточно хорошо известны, поэтому та" кой подход позволил строго количественно определить допустимые нормы потерь гумуса для разных почв и угодий при разных севооборотах и пересчитать их затем на соответствующие нормы потерь почвы.

Линейная “гумусовая” модификация уравне" ния Скидмора имеет следующий вид:

при z ≤ z1 Н = Н1; при z ≥ z2 Н = Н2, где Н – допу" стимая норма потерь гумуса в слое 0–50 см, т/га в

год; Н1 – нижний предел допустимых потерь гу" муса, равный скорости его накопления, т/га в год; Н2 – верхний предел допустимых потерь гумуса, принимаемый равным нижней границе средней интенсивности смыва гумуса на пашне исследуе" мого района, т/га в год; z, z1, z2 – соответственно, текущий, критический (допустимый минимум) и оптимальный запасы гумуса в слое почвы 0– 50 см, т/га.

Экологический предел допустимой эрозии почвы (Т) находится далее по уравнению:

Т = 100Н/С,

где С – процентное содержание гумуса в верхнем (0–25 см) слое почвы.

Изложенную выше схему использовали для расчета допустимых пределов потерь черноземов Центрально"Черноземной зоны разных подтипов и степеней смытости.

Запасы гумуса в черноземах (оподзоленном, выщелоченном, типичном и обыкновенном)

приведены в табл. 1, составленной по результа" там, приведенным в монографии Щеглова, обоб" щившим многочисленные литературные данные по содержанию гумуса в почвах Центрального Черноземья (общий объем выборки для каждого подтипа составлял от 225 до 650) [18].

За верхний предел допустимых потерь гумуса (Н2) принимался его запас в 10 т почвы, так как по данным Госкомзема [1] эта величина является нижней границей интервала ежегодного смыва почв районов исследования. За критический за" пас гумуса (z1) принимался его максимальный уровень, при котором использование почвы в земледелии нецелесообразно. Такой запас гумуса бывает в почве, переходной от средне" к силь" носмытой, то есть потерявшей половину исход" ного содержания гумуca в несмытой почве.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Для исследуемых почв критический запас гу" муса в слое почвы 0–50 см (z1) находился в преде" лах от 139.0 т/га в оподзоленном черноземе до 172.5 т/га в типичном черноземе (табл. 1). Опти" мальным запасом гумуса (z2) считали такой его уровень, выше которого уже не наблюдался при" рост урожайности сельскохозяйственных куль" тур. С учетом мнения ряда авторов [7, 15, 16] были приняты следующие оптимальные величины со" держания гумуса в пахотном слое несмытых чер" ноземов: в оподзоленных – 6.0, в выщелоченных –

6.8, в типичных – 7.0, в обыкновенных – 6.5%. Учитывая имеющиеся в почве запасы гумуса в слое 25–50 см, получим величины оптимального запаса от 345 т/га в типичном черноземе до 293.4 – в оподзоленном.

Нормативная урожайность при нормальном уровне земледелия зерновых культур на несмы" тых исследованных почвах колебалась около трех тонн с гектара (от 3.16 т/га – на выщелоченном черноземе до 2.81 т/га – на обыкновенном). Рас" чет нормативной урожайности зерновых и других культур проводился по [10]. Переход к урожайно" сти на смытых почвах осуществлялся в соответ" ствии с [9].

Расчеты проводили по трем четырехпольным севооборотам разной структуры, характерной для черноземов Центрально"Черноземной области:

1)зернопаропропашной: зерновые – 50%, чер" ный пар – 25%, сахарная свекла – 25%;

2)зернотравянопропашной: зерновые – 50%, многолетние травы – 25%, сахарная свекла – 25%;

3)зернотравяной: зерновые – 50%, многолет" ние травы – 50%.

Результаты расчетов массы пожнивно"корне" вых остатков культур и скорости их гумификации приведены в табл. 2, а составляющих баланса гумуса в севооборотах разной структуры – в табл. 3, 4.

Масса пожнивно"корневых остатков и мине" рализация гумуса в слое 0–25 см рассчитывались

7 № ПОЧВОВЕДЕНИЕ

Таблица 3. Составляющие баланса гумуса в четырехпольных севооборотах разной структуры (1–3) на черноземах оподзоленных и выщелоченных Цен" трально"Черноземной области

886

АБДУЛХАНОВА КУЗНЕЦОВ,

2013

Примечание. Здесь и далее: 1 – зернопаропропашной: зерновые – 50%, черный пар – 25%, сахарная свекла – 25%; 2 – зернотравянопропашной: зерновые – 50%, мно" голетние травы – 25%, сахарная свекла – 25%; 3 – зернотравяной: зерновые – 50%, многолетние травы – 50%.

2013 7 № ПОЧВОВЕДЕНИЕ

Таблица 4. Составляющие баланса гумуса в четырехпольных севооборотах разной структуры (1–3) на черноземах типичных и обыкновенных Цен" трально"Черноземной области

ПОЧВ ПОТЕРЬ ЭРОЗИОННЫХ ПРЕДЕЛЫ ДОПУСТИМЫЕ

несмытых аналогах, но и скорость минерализа" ции гумуса в них тоже меньше (табл. 3, 4).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований уста" новлены экологические пределы допустимых по" терь почвы (Т) в ЦЧО (табл. 5). Максимально воз" можная величина (10 т/га в год) получена для ти" пичного несмытого чернозема во всех севооборотах. Близкие к ней величины получены для несмытых выщелоченных и типичных черно" земов 9.6–9.9 т/га в год в зависимости от структу" ры севооборота, а для несмытого оподзоленного чернозема – 9.9 т/га в год при использовании его в зернотравяном севообороте и 6.3 т/га в год – в зернопропашном.

Для слабосмытых вариантов этих почв получе" ны меньшие величины допустимого смыва, осо" бенно малые при использовании их в зернопро" пашном севообороте: 0.3 т/га в год для обыкно" венного чернозема, 0.9 – для выщелоченного и 2.0 – для типичного. Оподзоленный слабосмы" тый чернозем вообще не может использоваться без внесенения органических удобрений в зерно" пропашном севообороте, так как в этом случае расчеты дают отрицательную величину допусти" мых потерь почвы.

Среднесмытые черноземы всех подтипов нельзя использовать в зернопропашных и зерно" травянопропашных севооборотах, а при зернотра" вяном (почвозащитном) севообороте допустимые

потери почвы составляют от 4.3 т/га в год для обык" новенного чернозема, до 9.0 – для типичного.

Таким образом, гумусированность почв и ба" ланс гумуса, свойственные разным подтипам чер" ноземов и разной степени их смытости, отчетли" во проявляются в величинах допускаемых их по" терь.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Государственный (национальный) доклад о состо" янии и использовании земель Российской Федера" ции за 1995 год. М.: Госкомзем, 1996. 109 с.

2.Бельгибаев М.Е., Долгилевич М.И. О предельно до" пустимой величине эрозии почв // Тр. ВНИАЛМИ. 1970. Вып. 1(61). С. 239–258.

3.Беннет Х. Основы охраны почв. М.: Изд"во иностр. лит"ры, 1958. 411 с.

4.Геннадиев А.Н., Герасимова М.И., Пацукевич З.В.

Скорость почвообразования и допустимые нормы эрозии почв // Вестник Моск. ун"та. Сер. 5, гео" графия. 1987. № 3. С. 31–36.

5.Голеусов П.В., Лисецкий Ф.Н. Воспроизводство почв в антропогенных ландшафтах лесостепи. Белгород, 2005. 230 с.

6.Гудзон Н. Охрана почвы и борьба с эрозией. (Пер. с англ.). М., 1974. 304 с.

7.Ефремов В.В. Моделирование почвенного плодо" родия чернозема типичного // Модели плодоро" дия почв и методы их разработки. М.: Почв. ин"т им. В.В. Докучаева, 1980. С. 78–91.

8.Кузнецов М.С., Гендугов В.М., Дубин В.Н. Допусти" мые потери почвы при эрозии и скорость гумусо"

образования // Бюл. Почв. ин"та им. В.В. Докуча" ева. 2002. Вып. 56. С. 50–58.

9.Методика разработки систем земледелия на ланд" шафтной основе. Курск: Изд"во КГСХА, 1996. 132 с.

10.Методические рекомендации по оценке качества и классификации земель по их пригодности для ис" пользования в сельском хозяйстве. М.: Федераль" ная служба земельного кадастра России, 2003. 169 с.

11.Методические рекомендации по составлению проектов внутрихозяйственного землеустройства с комплексом противоэрозионных мероприятий на расчетной основе. М.: Центр научно"технической информации, пропаганды и рекламы, 1987. 68 с.

12.Мирцхулава Ц.Е. Водная эрозия почв. Тбилиси: Мицниереба, 2000. 421 с.

13.Мирцхулава Ц.Е. Экологические нарушения (пред" сказание риска нарушения, меры по снижению опасности). Тбилиси, 1993. 437 с.

14.Пацукевич З.В., Геннадиев А.Н., Герасимова М.И.

Допустимый смыв и самовосстановление почв // Почвоведение. 1997. № 5. С. 634–641.

15.Рекомендации для исследования баланса и транс" формации органического вещества при сельскохо" зяйственном использовании и интенсивном окультуривании почв. М., 1984. 96 с.

16.Система управления плодородием почв в Централь" но"Черноземной зоне. Курск: Изд"во КГСХА, 1996. 136 с.

17.Сухановский Ю.П., Бахирев Г.И. Оценка допусти" мых эрозионных потерь почвы // Докл. РАСХН. 1998. № 1. С. 27–28.

18.Щеглов Д.И. Черноземы центра Русской равнины и их эволюция под влиянием естественных и антро" погенных факторов. М.: Наука, 1999. 214 с.

19.Skidmore E.L. Soil loss tolerance // Determinants of soil loss tolerance. ASA Special Publication. 1982. № 45. P. 87–93.

В 2012 г., к открытию VI съезда общества поч воведов им. В.В. Докучаева вышла в свет коллек тивная монография “Почвы в биосфере и жизни человека”. Появление этой книги было значи мым дополнением к тем материалам съезда, кото рые были опубликованы в трех томах под девизом “Знания о почве – развитию страны”. Коллектив авторов монографии (их 22) – весьма авторитет ные ученые в своих научных областях, объединя емых единой концепцией “биосферных функций почвенного покрова и экологического почвове дения”.

С большим интересом познакомился с содер жанием этого научного издания. Монография яв ляется результатом многолетней работы сотруд ников Института экологического почвоведения МГУ, факультета почвоведения МГУ, Москов ского государственного университета леса и др.

Рецензируемая монография представляет со бой труд, посвященный новому направлению в почвоведении – “экологическому” почвоведе нию, успешно развиваемому в Институте эколо гического почвоведения МГУ. Книга состоит из вступительного раздела “Экологическое почво ведение – новое направление в науке о почвах” (Г.В. Добровольский, Г.С. Куст) и трех основных разделов: “Почвы и биосфера”; “Почвы и чело век” и “Образование в области экологического почвоведения”. Каждый раздел состоит из не скольких отдельных авторских глав. Очень полез ным дополнением к монографии является “Крат кий словарь по экологическому почвоведению”. Завершается монография сведениями об авторах и их фотографиями. Монография хорошо струк турирована, расположение разделов и глав доста точно логично и увязано друг с другом.

Раздел 1 “Почвы и биосфера” открывается гла вой, написанной Г.В. Добровольским “Педосфе ра как оболочка высокой концентрации и разно образия жизни на планете Земля”. В этой главе сконцентрирована главная концепция моногра

*Почвы в биосфере и жизни человека / Научные редакторы: Г.В. Добровольский, Г.С. Куст, В.Г. Санаев. М.: Изд во Моск. гос. ун та леса, 2012. 584 с.

фии – незаменимость почвенного покрова, необ ходимость его сохранения как основы существо вания всего живого на Земле, биоразнообразия, поддержания благоприятной среды обитания для человека. Детально рассмотрены многочислен ные и разнообразные функции почв в наземных экосистемах: физические, химические, физико химические, биологические, регуляторно ин формационные, а также общие функции – це лостные экосистемные и биосферные, каждая из которых является уникальной специализирован ной и важной, одним из условий обитания и жиз недеятельности организмов и их сообществ. Об ращено внимание на главнейшую функцию поч венного покрова как на связующее звено биологического и геологического круговоротов веществ на Земле. Показана связь педосферы Земли с атмосферой, гидросферой и литосферой.

Глеб Всеволодович касается также проблем взаимодействия человека и природы, выражаю щихся, прежде всего, в отрицательном влиянии хозяйственной деятельности на состояние поч венного покрова, его деградации. Это поистине глобальная проблема, охватившая практически все континенты и подавляющее большинство стран мира. Из данных, приводимых Г.В. Добро вольским, видно насколько опасен процесс де градации почв для судеб человечества. Так, в кон це XX в. человечество теряло ежегодно 18 млн. га пахотных угодий. При растущем населении Зем ли такие потери продуктивных земель все больше обостряют продовольственный кризис на плане те. Как отмечает автор, глобальный процесс де градации и разрушения почв уже получил назва ние “тихого кризиса планеты”.

Глеб Всеволодович со свойственной ему науч ной корректностью отдал должное многим уче ным, внесшим крупный вклад в развитие почво ведения и ее особого раздела – биосферной роли почвенного покрова. И еще. Мировая проблема роли почвы состоит не только в обеспечении че ловечества продовольствием. Как справедливо замечает автор, пришла пора понять, что плодо родная почва – это невозобновляемый природный