Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Плодородие почв экологические, социальные и почвенно-генетические особенности. Монография
.pdf
181
ми подзолистыми почвами мало минерализованные, большей частью содержат закисные двухвалентные растворимые соединения железа. Это характерно для курорта Марцальные воды в Карелии, Ладожского и Онежского озер, озера Байкал. Родники, питаемые этими водами, благодаря
окислению соединений железа, становятся бурыми от окислого железа, а на
дне озер отлагается бобовая руда, конкреции
, из которых когда-то Петр
Первый выплавлял чугун для пушек. Водопроводная вода в этих местах
мягкая, мыло долго не смывается с рук. Часто вода рек в зонах кислых почв
окрашена в желтоватые тона за счет фульвокислот, образующихся в почвенных горизонтах. Это можно наблюдать на обширных просторах нашей
тайги и
во влажных тропиках Амазонской низменности.
В нейтральных и слабощелочных черноземных почвах степей почвенные воды насыщаются соединениями кальция, становятся жесткими,
подвижные соединения железа в них отсутствуют, а гумусовые органические вещества не растворимы в воде. В сухих и полупустынных степях с
каштановыми и бурыми почвами количество солей в воде все более
увеличивается. Эти же свойства передаются грунтовым и речным водам, количество солей которых увеличивается, фильтруясь через карбонатные и часто
засоленные материнские породы и коры выветривания.
Таким образом, внутренние и внешние компоненты природных систем находятся в постоянном обмене веществами и энергией. Это в конечном итоге определяет развитие и
стабильность или нестабильность геогра-
фической зоны, ландшафта, биогеоценоза.
182
3.2.4. РАЗВИТИЕ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ.
ИНТЕГРАЦИОННЫЕ И ДИФФЕРЕНЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Все природные системы Земли от ее возникновения до наших времен
находятся в постоянном развитии. Они зарождаются, процветают и исчезают, заменяясь другими системами или оставаясь на Земле материальными реликтами. Это касается всего: и континентов, и океанических вод, и
географических зон, зооценозов, фитоценозов, почв и т.д.
Каждая природная система проходит стадии:
1. Возникновение и становление. Начальные этапы развития отличают значительным изменением состава и свойств компонентов слагающих
систему. Наблюдается дисгармония с окружающей средой. В почвенной
экологии эти стадии проявляются как неполноразвитые почвы, не отвечающие требованиям полнопрофильных зональных типов и подтипов.
Продолжительность формирования стадий зрелой почвы составляет 1,0-1,5
тысяч лет. По сравнению геологической историей - это мгновение, а человечество сменяет многие поколения. Деградация чернозема в результате
эрозии может произойти в несколько лет, а его восстановление в первозданном виде весьма проблематично.
2. Равновесие с окружающей средой (квазиравновесного или кли-
максного состояния).
Все компоненты системы проявляют природную гармонию, которая
сохраняется неопределенно долго, пока не происходят изменения в окружающей среде и нарушение равновесия. На Юге России природное равновесное состояние продолжается уже 2000 лет после катаклизмов ледникового периода.
3. Деградация или переходы в другое системное состояние. Эта ста-
дия развития определяется, как правило, сменой или изменением компо-
183
нентов окружающей среды. Эволюция природной среды на Земле - это развитие географических систем в связи с количественно-качественным изменением обмена веществ и энергии, что обусловлено временным непостоянством отдельных компонентов системы; которое сменяется относительно
стабильным равновесием. По этому в природе постоянно противоборствуют два противоположно направленных комплекса явлений, Это интеграционные процессы, способствующие переходу систем в квазиравновесное состояние и процессы дифференциации систем. Интеграция создает природные зоны, а дифференциация систем определяет их ландшафтные и биогеоценотическое разнообразие на обширных территориях при однородном
рельефе наблюдается однотипность почв, растительности, коры выветривания, гидрогеологических свойств и т.д. Такие условия можно наблюдать
на равнинах Азово-Кубанской и Прикаспийской низменностей. Равновесное стабильное состояние существует в природе, пока не произойдет изменение какого-либо объекта природной среды, и это изменение вызовет нарушение равновесия системы, количественно-качественную перестройку
всех компонентов, составляющих единство системы. Такие явления приводят к дифференциации природной обстановки, к ее усложнению и разнообразию окружающей среды. При не изменяющихся климатических условиях
главная роль в развитии дифференциации принадлежит рельефу и геологической неоднородности поверхностных слоев литосферы, это чаще всего
связано с развитием рельефа местности.
Равновесие не вечно, это временное состояние. Дифференциация,
стремление к разнообразию - процесс постоянный.
Современные природные зоны и ландшафты возникли вместе с развитием живой природы в разные геологические эпохи. Они появлялись и
исчезали на Земле, суша занималась морем, море становилось сушей, пустыни заменялись лесами, ледники выпахали громадные площади. Процес-
184
сы интеграции и дифференциации географической среды постоянно взаимодействовали, следуя за изменением климата, растительности и другой
природной обстановки. Все это представляется как современное великолепие окружающей нас природы.
В этой связи, важнейшей задачей экологии почв является анализ обстановки, способствующей стабилизации или нарушения квазиравновесного (климаксного) состояния почвенного покрова. При этом необходимо
четко представлять, что деградационная изменчивость почв обуславливается не только воздействием на саму почву, не изменением даже одного из
факторов, связанных с почвенной системой. Особенно многозначны и противоречивы антропогенные факторы, воздействующие на состояния окружающей почву среды и саму почву. А это в свою очередь, как следствие
системных закономерностей предопределяет весь комплекс жизнеобеспечения социума.
Таким образом, главная сущность системного подхода заключается
в следующем: любой объект или явление природы рассматривается не изо-
лированно, во взаимосвязи и взаимообусловленности с окружающими его
системами и явлениями. Все это конкретизировано в сравнительном гео-
графическом методе изучения природы.
Важнейший аспект прикладной экологии — системный подход к
оценке происходящих явлений, какой бы не был объект природной среды
или антропогенные ландшафты подлежат экологической оценке и прогно-
зированию событий. Все природные системы являются самостоятельны-
ми объектами и в тоже время каждая природная система - часть более
мелких систем, и каждая природная система состоит из соподчиненных,
но тоже самостоятельных систем меньшего ранга. Так проявляется в
природе единство части и целого.
185
Важнейшая природно-генетическая закономерность развития при-
родных систем — обмен веществами, энергией и информацией между са-
мой системой и окружающей средой, а также между компонентами са-
мой системы.
Экологическая оптимизация почвенной среды во многом определяет-
ся закономерностями интеграции и дифференциации природных систем и
комплексного анализа деградационных явлений, нарушающих оптимальное
природное равновесие.
3.3. ДЕГУМИФИКАЦИЯ, НЕОДНОЗНАЧНОСТЬ ОЦЕНКИ
Повышение и поддержание почвенного плодородия – одна из сложных и важнейших задач практической и теоретической работы земледельцев и ученых, тем более в условиях дороговизны и нехватки минеральных
удобрений, горюче-смазочных материалов, техники и малого использования органических удобрений. Особенно остро эта проблема всегда стояла
для черноземов. Многие десятилетия нашей истории
использование их потенциального богатства, естественного состояния было едва ли не единственным источником поддержания жизненного уровня страны. Не затрагивая предреволюционную историю России, можно с уверенностью сказать:
русский чернозем взял на себя бремя послереволюционного восстановления разрухи, коллективизации, индустриализации и послевоенного подъема
народного хозяйства. Среди многих почв мира чернозем
уникален. Он способен долгие годы сохранять свою производительную силу, создавая урожай растений без внесения удобрений. Важнейшим источником такой природной силы чернозема является его богатство органическим веществом.
Последние десятилетия, и особенно в наши дни, гумусовое состояние
черноземов привлекает внимание исследователей с очки зрения деградаци-
186
онной дегумификации черноземов. Снижение запасов гумуса в черноземах
многие считают национальной экологической катастрофой.
Факт снижения гумусового содержания в черноземах в XX в. является достоверным и не вызывает сомнения. Однако географическая парадигма развития почв состоит в следующем: в процессе генезиса каждая почва
и все ее свойства стремятся к устойчивому равновесию с окружающей средой. Почвы, достигшие равновесия с окружающей средой, называют «климаксными» или квазиравновесными. При неизменности факторов почвообразования вся система находится в стабильном состоянии, поддерживаемом обменом веществ и энергии между почвой и окружающей средой.
Изменения же в окружающей среде неизбежно вызывают перестройку всей почвенной системы. В климаксных целинных почвах стабильно
равновесие: поступление органических остатков — гумификация минерализация гумуса. Это устоявшееся веками равновесие сохранялось до
распашки черноземов. Резкое нарушение равновесия связано с сокращением притока органических веществ с пожнивными и корневыми остатками
культурной растительности, что неизбежно вызывает процессы дегумификации. В силу закона не прямолинейности, а парабололинейности условий
почвообразования и свойств почв, в начальные периоды антропогенезного
развития почвообразовательного процесса наблюдается резкое снижение
запасов гумуса в черноземах. Затем темпы дегумификации ослабевают до
установления климаксного равновесия: поступление пожнивных и корневых остатков в почву - гумификация-дегумификация. Чем выше урожайность сельскохозяйственных растений, чем больше органического вещества
(в том числе и соломы, оставленной на черноземных почвах), тем скорее
наступает устойчивое равновесие: гумификация-дегумификация. Внесение
органических удобрений и посев трав ускоряют этот процесс.
187
Оптимальные дозы навоза должны быть не менее 10 т/га в год, что не
выполнимо при современном уровне животноводства и механизации сельского хозяйства. Урожайность же пшеницы в богарных условиях, приближающаяся по количеству оставляемого в почве органического вещества к
целинной степи, должна составлять не менее 60 ц/га. Для такой урожайности необходимо среднегодовое количество атмосферных осадков около 600
мм. Пары не решают проблему, так как дегумификация на паровых полях
происходит особенно интенсивно. Для черноземов остается актуальным тезис: борьба за влагу - борьба за урожай, и как следствие этого — противодействие явлениям дегумификации.
В разных почвах степной зоны темпы дегумификации неодинаковы.
Давно известен факт: более богатые в прошлом черноземы теряют гумус
намного больше, чем малогумусные подтипы. Это достоверно подтверждено и исследованиями за последние десятилетия. По мере снижения содержания в почвах органического вещества темпы дегумификации снижаются.
Отсюда неизбежно следует вывод, что в земледелии обязательно наступит
период стабилизации гумусового состояния черноземов в соответствии с
относительной стабилизацией культуры земледелия.
Оптимизация дернового процесса в агроценозах — действенный путь
предотвращения дегумификации и стабилизации гумусового состояния
черноземов. Об этом свидетельствуют глубокие исследования на уровне
докторских диссертаций на Украине (Поздняк, 1999), Дону (Новиков,
2002), Кубани (Терпелец, 2001) и в других регионах. По данным агрохимического состояния пахотных земель, главным образом черноземов, с 1984
по 2004
г. содержание гумуса стабильно по Белгородской области удерживается на уровне 4,9 % в пахотном горизонте, что свидетельствует о агроценотическом квазиравновесном состоянии плодородия (Лукин, 2005). Как
показали исследования на обыкновенных черноземах Краснодарского края
188
(Баршадская, 2007), правильно организованные севообороты со строгим
чередованием культур – сплошные слова (зерновых классов) и пропашных
культур обеспечивает равномерное поступление в почву органического
вещества корневых систем и пожнивных остатков, поддерживая равновесие
синтеза и минерализации гумусовых веществ. Это определяет многолетнюю стабильность содержания гумуса на уровне 3,85-4,11%. Растительные
остатки культурных растений поддерживают гумусовое состояние
обыкновенного чернозема Ставропольского края. Каждая их тонна создает в зависимости от культуры 153-164 кг гумуса (Куприченков, Антонова, 2007).
Полная утилизация и включение в биологический круговорот всех
растительных остатков — первое условие. Нельзя допускать бесполезного
и вредного сжигания жнивья и соломы. Горение — самый быстрый и бесполезный способ высвобождения биологической энергии. Сгорает не только стерня, но и гумус поверхностных слоев, снижается биологическая активность почвы. Далее, внесение минеральных удобрений — важнейший
прием повышения урожайности и, следовательно, емкости биологического
круговорота.
Наконец, в современных севооборотах даже с полями многолетних
трав нельзя обойтись без применения всякого рода органических удобрений, отходов животноводческих ферм, биотехнологических производств и
т.д. Все органическое вещество, образованное с помощью почвенного плодородия, необходимо возвращать почве. Травопольные севообороты (где
возможно), минеральные и органические удобрения, полное включение в
почвообразование растительных остатков при высокой урожайности сельскохозяйственных культур — залог бездефицитного расширенного воспроизводства гумусового состояния почв, т.н. расширенного воспроизводства
почвенного плодородия.
189
Драматизировать дегумификацию как катастрофический процесс,
полагаем, не стоит. Важнее другое: происходит ли снижение урожайности
растений при одинаковых уровнях экономических затрат. Ретроспективный
анализ урожайности зерновых культур и производства зерна на Северном
Кавказе показывает: несмотря на явные факты дегумификации чернозе-
мов, исторически, рост урожайности неизбежен.
Таким образом, дегумификация является неизбежным процессом для
почв, имеющих в естественном состоянии высокие запасы гумуса. Это в
первую очередь касается черноземов. Практика сельскохозяйственного
производства свидетельствует: при высокой культуре земледелия и насыщенности севооборотов многолетними травами малогумусные почвы имеют тенденцию к росту содержания органических веществ в корнеобитаемом слое. Высокая урожайность сельскохозяйственных растений — залог
стабилизации гумусового состояния почв. Различные растения неоднозначны по требованиям к гумусовому содержанию почв.
3.4. ВОДНАЯ И ВЕТРОВАЯ ЭРОЗИЯ
3.4.1.
Эрозия почв – процесс разрушения почвенного покрова. Эрозия почв
включает в себя вынос, перенос и переотложение почвенной массы. В зависимости от фактора разрушения эрозию делят на водную и ветровую (дефляция).
Водная эрозия – процесс разрушения почвенного покрова под дейст-
ПОНЯТИЕ ОБ ЭРОЗИИ
вием талых, дождевых или ирригационных вод.
По характеру воздействия на почву
водную эрозию делят на плоско-
стную и линейную.
Плоскостная (поверхностная) эрозия — смыв верхнего горизонта
почвы под влиянием стекающих по склону дождевых или талых вод. Ме-
190
ханизм поверхностной эрозии связан с разрушающей ударной силой дождевых капель и с воздействием поверхностного стока дождевых и талых
вод.
Линейная (овражная) эрозия — размыв почв в глубину более мощ-
ной струей воды, стекающей по склону. На первой стадии линейной эрозии
образуются глубоких струйчатые размывы (до 20-35 см) и промоины (глубиной от
0,3-0,5 до 1-1,5 м). Дальнейшее их развитие приводит к образова-
нию оврагов. Линейная эрозия приводит к полному уничтожению почвы.
В горных районах наряду с развитием обычных форм водной эрозии
могут возникать селевые потоки (сели). Они образуются после бурного
снеготаяния или интенсивных дождей, движутся с большой скоростью и
увлекают огромное количество материала в
виде мелкозема, гальки и крупных камней. Борьба с ними требует строительства специальных противоселевых сооружений.
По темпам развития различают геологическую (нормальную) и уско-
ренную эрозию.
Геологическая (нормальная) эрозия — медленный процесс смыва частичек с поверхности почвы, покрытой естественной растительностью, при
котором потеря почвы компенсируется в ходе почвообразования. Этот вид
эрозии протекает повсеместно, практически не приносит вреда, и охраны
почв не требует.
Ускоренная эрозия возникает при удалении естественной растительности, неправильном использовании почвы, в результате чего темп эрозии
резко возрастает. Этот вид эрозии приводит к снижению почвенного плодородия, а иногда и к полному уничтожению почвенного покрова, и требует защиты
почв.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]