Вальков - Почвоведение

466 П о ч в о в е д е н и е

движением воздуха высоко вверх, а при поземке они перекатываются ветром по поверхности почвы или перемещаются скачкообразно на небольшой высоте от почвы.

При перекатывании и скачкообразном движении частицы ударя­ ются и трутся друг о друга, что усиливает их разрушение. Это спо­ собствует усилению дефляции.

Районы распространения эрозии. Водная эрозия наиболее рас­ пространена в зонах серых лесных почв, черноземной, каштановой, в земледельческих районах таежно-лесной зоны, в горных областях.

Ветровая эрозия распространена преимущественно в районах не­ достаточного увлажнения и низкой относительной влажности возду­ ха: в районах неустойчивого увлажнения, в засушливых областях, в пустынях и полупустынях.

Экологические последствия эрозии. В результате эрозии проис­ ходит снижение плодородия почв (при поверхностной водной эро­ зии и дефляции) или полное уничтожение почвенного покрова (при линейной водной эрозии). Снижение плодородия связано с посте­ пенным удалением наиболее плодородного верхнего слоя и вовле­ чением в пахотный горизонт менее плодородных нижних горизон­ тов. Степень снижения плодородия зависит от степени смытости или сдутости.

В результате эрозии ухудшаются физические, химические и био­ логические свойства почвы. Снижается содержание и запас гуму­ са, часто ухудшается и его качественный состав, снижаются запасы элементов питания (азота, фосфора, калия и др.) и содержание их подвижных форм. Ухудшаются структурное состояние и сложение, уменьшается пористость и увеличивается плотность, что приводит к снижению водопроницаемости, увеличению поверхностного стока, снижению влагоемкости и запасов доступной для растений влаги. Потеря верхнего наиболее гумусированного и оструктуренного слоя ведет к снижению биологической активности почв: уменьшается чис­ ленность микроорганизмов и мезофауны, снижается микробиологи­ ческая и ферментативная активность почв.

Кроме того, водная эрозия сопровождается рядом других небла-^ гоприятных явлений: потерей талых и дождевых вод, уменьшением запасов воды в почве, расчленением полей, заилением рек, ороси­ тельных и дренажных систем, других водоемов, нарушению дорож­ ной сети и т. д.

В конечном счете, ухудшение плодородия эродированных почв приводит к снижению урожая сельскохозяйственных растений.

Условия развития эрозии. Различают природные и социальноэкономические условия развития эрозии. В первом случае сами при­ родные условия предрасположены к проявлению эрозионных процес­ сов. Во втором случае развитию эрозии способствует неправильное использование земель человеком. К природным условиям относят­ ся климат (количество, интенсивность и величина капель дождевых осадков; мощность снегового покрова и интенсивность его таяния), рельеф (крутизна, длина, форма и экспозиция склона), геологическое строение местности (характер горных пород — их податливость к размыву, смыву и дефляции, наличие плотных подстилающих по­ род), почвенные условия (гранулометрический состав, структурность, плотность и влажность верхнего горизонта) и растительный покров (присутствие и характер растительного покрова, наличие дернины и подстилки).

Классификация и диагностика эродированных почв.

При диагностике эродированных почв учитывают, какие горизон­ ты почвы снесены при развитии водной или ветровой эрозии, за счет каких горизонтов образуется пахотный слой и каково его плодоро­ дие.

Почвы, подверженные водной эрозии, разделяются на слабо-, сред­ не- и сильносмытые («Классификация и диагностика почв СССР»,

1977). Ниже приводится диагностика почв разной степени смытости для основных типов почв.

Дерново-подзолистые и светло-серые лесные почвы Слабосмытые — вспашкой затронута верхняя часть горизонта

А2В, пахотный слой заметно осветлен и имеет буроватый оттенок, на поверхности почв редкая сеть промоин; залегают на пологих склонах (уклон не более 3е).

Среднесмытые — в пашню вовлечены целиком или частично гори­ зонты А2В и Вь цвет пашни бурый и сильнопятнистый; поверхность почвы размыта частой сетью промоин; залегают на покатых склонах (с уклоном 3—5°).

Сильносмытые —распахана средняя или нижняя часть горизонта В2, встречаются отдельными участками на сильнопокатых волнистых склонах с уклонами до 5—8°; поверхность почвы отличается бурым цветом и сильно выраженной глыбистостью.

Серые и темно-серые лесные почвы с установившейся глуби­ ной их вспашки не менее 20—25 см при первоначальной мощности гумусовых горизонтов (А1+А1А2) 30—40 см.

Слабосмытые гумусовые горизонты смыты не более чем на 1/3 первоначальной мощности, горизонт А2В в пашню не вовлекается со­ всем или очень слабо, на поверхности пашни мелкие промоины.

Среднесмытые — гумусовый слой смыт более чем на 1/3, в паш­ ню вовлекается верхняя часть горизонта Bt; пахотный слой отлича­ ется буроватым оттенком.

Сильносмытые — гумусовый слой смыт полностью, пахотный слой представлен в основном горизонтом В и имеет бурый цвет.

Черноземные почвы А. Черноземы мощные и среднемощные всех подтипов с устано­

вившейся глубиной вспашки не менее 22 см при первоначальной мощ­ ности гумусовых горизонтов (A+Bj) > 50 см.

Слабосмытые — горизонт А смыт на 30%, пахотный слой не от­ личается по цвету от несмытых почв; на поверхности почвы мелкие промоины.

Среднесмытые — горизонт А смыт более чем наполовину; пахот­ ный слой имеет буроватый оттенок.

Сильносмытые — смыт полностью горизонт А и частично В^ па­ хотный слой имеет буроватый или бурый цвет, характеризуется глыбистостью и склонностью образовывать корку.

Б. Типичные, обыкновенные и южные черноземы с установившей­ ся глубиной вспашки не менее 20 см при мощности гумусовых гори­ зонтов до 50 см.

Слабосмытые — смыто до 30% первоначальной мощности гуму­ совых горизонтов; в пашню вовлекается небольшая верхняя часть горизонта Bt.

Среднесмытые — гумусовые горизонты смыты на 30—50%, при вспашке значительная часть или весь горизонт Bj вовлека­ ется в пахотный слой, последний подстилается переходным гори­ зонтом В2.

Сильносмытые — смыта большая часть гумусовых горизонтов, распахивается и часть горизонта В2, окраска пашни близка к цвету породы.

Каштановые почвы Слабосмытые — смыто до 30% первоначальной мощности гуму

совых горизонтов (А+В,), в пашню вовлекается верхняя часть горизонта Bt.

Среднесмытые —смыто 30—50% мощности горизонтов А-*-В1; при вспашке значительная часть или весь горизонт Bj вовлекается в па' хотный слой.

Сильносмытые — смыта большая часть гумусового слоя, распа­ хивается горизонт В2, цвет пашни приближается к цвету почвообразующей породы.

Мероприятия по защите почв от эрозии. Водная и ветровая эрозии в природе часто взаимосвязаны. Это учитывают при раз­ работке противоэрозионных мероприятий. Защита почв от эрозии включает профилактические мероприятия по предупреждению ее развития и мероприятия по устранению эрозии там, где она уже развита.

Комплекс мероприятий, направленных на защиту почв от водной и ветровой эрозии, включает организационно-хозяйственные, агротех­ нические, лесомелиоративные и гидротехнические мероприятия.

Организационно-хозяйственные мероприятия — обоснование и составление плана противоэрозионных мероприятий и обеспечение его выполнения (рациональное распределение земельных угодий, по­ чвозащитные севообороты, земледелие полосами, регулирование вы­ паса скота и др.).

Агротехнические мероприятия включают приемы фитомелио­ рации (севообороты с многолетними травами, замена чистых паров на занятые, сидеральные и кулисные), противоэрозионную обработ­ ку почвы (обработка почв по горизонтали, «контурное» земледелие, щелевание и кротование почв, обвалование, безотвальная вспашка с сохранением стерни и пожнивных остатков), снегозадержание и ре­ гулирование снеготаяния (лесные полосы и кулисы, пахота снега, прикатывание).

Лесомелиоративные мероприятия основаны на создании лесных защитных насаждений (ветрозащитные и приовражные лесных по­ лосы, полезащитные лесные и кустарниковые полосы поперек скло­ нов и т. д.).

Гидротехнические мероприятия применяют в тех случаях, ког­ да другие приемы не в состоянии предотвратить эрозию, и основаны

на создании гидротехнических сооружений, обеспечивающих за­ держание или регулирование склонового стока (террасирование склонов, выполаживание оврагов бульдозерами, закрепление скло­ нов оврагов).

Система почвозащитных мероприятий должна осуществляться с учетом зональных особенностей земледелия и природных условий проявления эрозии. Конкретный состав противоэрозионных меро приятий определяется прежде всего особенностями увлажнения тер­ ритории, продолжительностью вегетационного периода, условиями рельефа, преобладающими видами эрозии и направлением исполь­ зования почв.

4 .3.3. П р о м ы ш л е н н а я э р о з и я п о ч в

И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ

Промышленная эрозия почв — разрушение почвенного покро­ ва промышленной деятельностью человека. Ее вызывают различные виды деятельности.

Добыча полезных ископаемых открытым способом сопровожда­ ется образованием карьеров, отвалов, терриконов, которые наруша­ ют растительный и почвенный покровы, гидрологический и гидрохи­ мический режимы территории. Для сохранения почвенного покрова в этом случае рекомендована селективная выемка и складирование гумусированных горизонтов почв для последующего восстановления нарушенных территорий.

Подземная добыча полезных ископаемых со временем приводит к развитию просадочных явлений, изменению рельефа и гидрологи­ ческого режима территории.

Добыча нефти ведет к загрязнению почвы сырой нефтью, нефтя­ ными водами, пластовыми водами.

Промышленное и гражданское строительство, сооружение ли­ ний электропередач, дорожное строительство сопровождается пол­ ным разрушением почвенного покрова и бессрочным изъятием земель из сельскохозяйственного пользования.

Нарушенные в результате промышленной эрозии земли подлежат рекультивации. Рекульт ивация земель —мероприятия по восста­ новлению и оптимизации нарушенных ландшафтов. Она включает комплекс горно технических, мелиоративных, сельскохозяйственных,

составляют 20—40%. Снижение содержания гумуса приводит к сни­ жению плодородия почв. Особенно сильно это сказывается при па­ дении содержания гумуса ниже 1—2%. Следует помнить, что важным является не только содержание и запасы гумуса, но и его качество.

Дегумификация почв — уменьшение содержания и запасов ор­ ганического вещества. Дегумификация наблюдается при распашке и сельскохозяйственном использовании почв. Изменения в окружающей среде неизбежно вызывают перестройку всей почвенной системы. В целинных почвах стабильно равновесие: поступление органических остатков —гумификация —минерализация гумуса. Это устоявшееся веками равновесие сохранялось до распашки почв. Резкое нарушение равновесия связано с сокращением притока органических веществ с пожнивными и корневыми остатками культурной растительности. Это неизбежно вызывает процессы дегумификации.

В разных почвах темпы дегумификации неодинаковы. Давно из­ вестен факт, что более богатые в прошлом почвы теряют гумус на­ много больше, чем малогумусные. По мере снижения содержания в почвах органического вещества темпы дегумификации снижаются. Отсюда неизбежно следует вывод, что в земледелии обязательно на­ ступает период стабилизации гумусового состояния почв в соответ­ ствии с установившейся культурой земледелия.

Развитие дегумификации определяется соотношением в севообо­ ротах пропашных культур и культур сплошного сева, удельным ве­ сом многолетних трав, применением органических и минеральных удобрений.

Охрана почв от потерь гумуса включает следующие мероприятия: применение органических удобрений, известкование кислых почв, использование в севообороте многолетних трав, регулирование соот­ ношения в севооборотах пропашных культур и культур сплошного сева, использование щадящей обработки почвы (облегчение машин, минимизация обработки).

4 .3 .5 . В то р и ч н о е засо л ен и е, о с о л о н ц е в а н и е и с л и т и за ц и я почв

Процессы вторичного засоления, осолонцевания и слитизации почв возникают на орошаемых почвах при несовершенных проектах и на­ рушении правил эксплуатации ирригационных систем.

Вторичное засоление — засоление почв при орошении ее ми­ нерализованными водами или пресными водами в результате подъема уровня минерализованных грунтовых вод. При орошении почв минерализованными водами соли, содержащиеся в воде, накапливаются в почвенном профиле. Даже если почву орошают пресными водами, но в результате фильтрации происходит повышение уровня почвен­ но-грунтовых вод, их поднятие и испарение сопровождается накопле­ нием солей в почвенном профиле.

Вт оричное осолонцевание — комплекс процессов, вызван­ ных содовым засолением: изменение реакции почвенного раствора (pH 9—11), увеличение содержания натрия в составе поглощенных катионов, пептизация коллоидов, повышение мобильности органиче­ ского вещества, ухудшение водно-физических свойств почвы, преж­ де всего структуры.

Вторичная слитизация — ухудшение структуры почв вслед­ ствие содового засоления. При орошении исходная водопрочная структура разрушается, появляется глыбистость, слитость, склон­ ность к образованию поверхностной корки после поливов и дождей. Процесс слитообразования ведет к понижению содержания доступной растениям влаги, к ухудшению воздухообмена, затрудняет обработку почвы, дренирование и промывку от солей.

Причинами деградации орошаемых почв являются бездренажное орошение, большие потери воды на фильтрацию, строительство оросительных каналов без гидроизоляции, превышение ороситель­ ных норм, неконтролируемая подача воды, полив минерализован­ ной водой.

В оросительных системах мира больше половины воды расходует­ ся не по назначению. Засолению подвергаются прежде всего те почвы, где оросительные системы не имеют дренажных устройств.

Для орошения почв пригодны воды с концентрацией солей до 1 г/л. Большинство рек, воды которых использовали для орошения в нашей стране, имели концентрацию солей 0,2—0,3 г/л. В настоя­ щее время минерализация воды в некоторых реках увеличилась до 0,8—1,5 г/л. При этом карбонатно-кальциевый состав ее стал ме­ няться на сульфатно-магниевый, сульфатно-натриевый, хлориднонатриевый и карбонатно-натриевый. Это связано с зарегулированностью стока рек, увеличением стока дренажных и промышленных

4 7 4 П о ч в о в е д е н и е

вод, возрастанием роли испарения. В практике ряда стран (Египет, Алжир, Тунис, Марокко, Пакистан, Индия и др.) имеется опыт ис­ пользования для полива высокоминерализованных вод (5—6 г/л), но только в условиях хорошего дренажа и промывного водного ре­ жима. Предельно допустимой минерализацией для орошения почв среднего и тяжелого состава считают 2—3 г/л, а для супесчаных и песчаных — 10—12 г/л. Особенно нежелательно присутствие в поливной воде гидрокарбоната натрия. Вода с его содержанием менее 1,2 мг-экв/л пригодна для орошения, 1,25—2,5 — условно пригодна, более 2,5 — непригодна. Воды повышенной минерали­ зации и особенно щелочные воды вызывают вторичное осолонцевание почв.

С повышением концентрации солей в воде должен меняться режим орошения. На каждый 1 г соли в оросительной воде необходимо добав­ лять на дренажный сток 5—10% водозабора, при этом потребность в дренаже и вегетационных промывках возрастает. При содовых ороси­ тельных водах с концентрацией 0,3—1,5 г/л доля вывода дренажных вод повышается до 30—50% от водозабора. При этом целесообразно применение химической мелиорации воды или почв.

Для определения опасности осолонцевания и для слежения за ско­ ростью этого процесса определяют SAR оросительной воды по фор­ муле Ричардса:

где SAR — натриевое адсорбционное отношение; N a\ Са2+, Mg2+ — содержание катионов, мг-экв./л.

Опасность осолонцевания наступает при SAR > 10, 6, 4, при ми­ нерализации воды соответственно 1, 2, 3 г/л.

Охрана почв от потерь поливной воды и вторичного засоления включает следующие мероприятия: создание закрытой сети каналов, исключающих фильтрацию; создание дренажных сооружений, обе­ спечивающих удержание соленых грунтовых вод на глубине не менее 1,5—3 м; капитальные промывки почв, если они засолены, для удале­ ния солей из корнеобитаемого горизонта; регулярные вегетационные поливы с дренажными водоотводами.

Охрана почв от содового засоления и слитости включает следу­ ющие мероприятия: химическая мелиорация (внесение гипса), при­ менение физиологически кислых и кальцийсодержащих удобрений, включение в севооборот многолетних трав. Режим орошения должен ^Исключать переувлажнение и иссушение почв. При орошении необхо­ димы высокая культура земледелия для предотвращения деградации орошаемых почв и поддержания их высокого плодородия.

4.3 .6 . Загрязн ен и е п о ч в при н еп рави л ьн о м

ИСПОЛЬЗОВАНИИ УДОБРЕНИЙ

При экологически неграмотном, нерациональном использовании минеральных и органических удобрений возможно избыточное на­ копление азота, фосфора и других элементов в почве и других объ­ ектах биосферы.

Избыток азота в почве в нитратной форме возникает при непра­ вильном применении азотных минеральных удобрений. Способность к легкой миграции приводит к повышенному содержанию нитратов в продуктах питания и питьевой воде.

Избыточное содержание аммиачного азота возникает при непра­ вильном использовании отходов животноводства и городских сточных вод. Аммиачный азот также способен к миграции. Попадая в воду, он препятствует ее хлорированию, а также, окисляясь до нитратов, связывает растворенный в воде кислород, что приводит к кислород­ ному голоданию гидробионтов и порче воды.

Кроме того, избыточный азот вызывает преимущественный рост вегетативных органов растений за счет генеративных, повышает вос­ приимчивость растений к пониженным температурам.

Неправильное применение фосфорных удобрений приводит к зафосфачиванию почв. Миграция с полей соединений азота и фосфо­ ра в грунтовые воды, а оттуда — в прилегающие водоемы, вызывает эвтрофикацию последних.

Избыточное применение таких калийных удобрений, как хлорид калия, приводит к накоплению в почве ионов хлора, неблагоприят­ ных для ряда сельскохозяйственных культур.

Охрана почв от избытка удобрений включает следующие меропри­ ятия: разработка новых длительно действующих гранулированных