Изучение смыва почв; особенности эродированных почв, закономерности в их распределении. Докучаев и его ученики. Костычев. Павлов. Вильямс. Картография эродированных почв

Вопросы смыва почв и аккумуляции продуктов эрозии были рассмотрены в классических трудах В.В. Докучаева (1883, 1936).

В.В. Докучаев рассмотрел влияние сортирующего действия смыва почв на почвообразование. С вершин холмов и с повышенных участков — пишет В.В. Докучаев — «всегда мыслим сток вод атмосферных, а следовательно, и снос всех легко смывающихся элементов почвы — гумуса, глины, углесолей и пр.; почва вершин, очевидно, должна будет постепенно обогащаться грубыми материалами подстилающих горных пород и никогда не может быть при всех остальных равных условиях такой мощной, как почва мест ровных» (1883, 1937, стр. 479). Однако В.В. Докучаев тут же указывает, что в ряде случаев более молодые почвы низин «будут относительно и тоньше и менее богаты гумусом, чем почвы соседних высот» (там же, стр. 480).

В.В. Докучаев детально рассмотрел распределение процессов эрозии и аккумуляции в зависимости от рельефа или относительной высоты местности (1883, 1937, стр. 471-480). «На верхних частях более или менее крутых склонов — пишет В.В. Докучаев (1891, стр. 13) — на окраинах плато и особенно на выпуклых вершинах холмов, мы обыкновенно встречаем почвы перемытые (IV класс), обедненные (конечно, относительно) перегноем, глиной и вообще мелкоземом, почвы более грубые, более скелетные и каменистые, а нередко мы находим здесь и прямо лысины подпочвы — глины, известняки и проч. Зато на нижней трети таких склонов, и особенно при их основании, преобладают почвы мелкоземистые (V класс), обогащенные мелкоземом и нередко слоистые; в подобных местах чернозем достигает мощности до сажени и более». По приведенной цитате видно, что В.В. Докучаев различал верхнюю часть склонов, подверженную эрозии, нижнюю треть склона и основание склона, где эрозия сменяется аккумуляцией, и выделял выпуклые вершины, как наиболее подверженные эрозии.

В результате работ Нижегородской экспедиции. В.В. Докучаев выделил в классификации почв особый класс почв — «Почвы перемытые» или, по современной терминологии, эродированные почвы.

33

«Как и само название показывает — пишет В.В. Докучаев (1886, а, стр. 114) — сюда относятся всевозможные (по составу) почвы, сильно выщелоченные и даже перемытые на месте, in situ; дождевая и снеговая воды уносят из них все то, что растворимо, и что более или менее легко механически взмучивается. Таким образом, перемытые почвы, хотя и остаются там, где образовались, но уже лишились значительной части из своего первоначального состава, причем эта убыль падает преимущественно на самый ценный элемент в почве — мелкозем, который мало-помалу заменяется невыветрелой подпочвой. Весьма нередко, что почвы совсем смываются, а на дневную поверхность выходят коренные породы, которые сами начинают подвергаться действию растительности, воздуха и воды. Понятно, здесь должна существовать масса переходов, множество стадий и оттенков».

Оценивая «перемытые почвы», В.В. Докучаев пишет: «…обыкновенно эти почвы Вместе с болотными являются в данной местности самыми плохими», а так как процесс смыва почв продолжается, то «перемытые почвы должны с каждым годом делаться все хуже» (В.В. Докучаев, 1886, а, в. 1, стр. 346-347). Картируя почвы Нижегородской губернии. В.В. Докучаев выделял «чернозем холмистых мест», как сборную группу почв в волнистых овражистых местностях. В эту сборную группу, по Докучаеву, входят, кроме участков типического чернозема, «многочисленные смывы, заклечь, чернозем, обогащенный песком, обнажения темно-желтых и буроватых подпочвенных глин и проч.» (1886, б, стр. 14).

Перемытые (т. е. эродированные) почвы, по Докучаеву, «залегают обыкновенно в виде большей или меньшей величины островков, лент и лысин, среди всевозможных других почв и притом всегда по обрывам рек и оврагов, на куполообразных вершинах гор и холмов и на более или менее крутых склонах» (1886, б, стр. 115).

В.В. Докучаев отметил также, что на эродированных почвах в распашку поступают нижележащие горизонты (1886, б, стр. 118), вследствие этого смытые почвы носят у местных жителей уже другие названия. В Арзамасском уезде эродированные лесные земли, где в распашку поступил ореховатый горизонт, носят название «орешка» (там же, стр. 118). В Сергачском уезде при распашке на эродированных пространствах вязкого переходного горизонта чернозема или мало измененной юрской глины почва получает название «заклечи» (Н.М. Сибирцев и В.В. Докучаев, 1884, стр. 109).

Ф.Ю. Левинсон-Лессинг по Васильсурскому уезду отмечал, что типичные лесные суглинки под влиянием умеренной эрозии приобретают черты чернозема и становятся более гумусными и плодородными (1885, стр. 187 и 190).

Ф.Ю. Левинсон-Лессинг, невидимому, первый расчленил влияние выпуклой и вогнутой формы поверхности склона на эрозию и аккумуляцию: «...выпуклая форма склона обусловливает смывание или сильное перемывание почвы, которое в таких случаях захватывает иногда и окраину плато; вогнутость склона, напротив того, способствует намыванию почвы» (там же, стр. 185—191).

Н.М. Сибирцев указывает (1884, стр. 174), что в Арзамасском уезде «по оврагам и крутым склонам нередко видны буроватые лысины — подпочвенной глины (смывы)». «В крестьянском хозяйстве такие участки часто, но не всегда, оставляются под «непашь»; почти у каждого селения, лежащего в полосе лесных суглинков, есть полоски, попавшие в надел, но негодные для обработки» (1884, стр. 240).

34

Интересны наблюдения П.Ф. Баракова и Н.Н. Бурмачевекого в Семеновском уезде Нижегородской губернии над обогащением пахотного горизонта валунами в результате эрозии. «Во всех тех пунктах, где было замечено скопление валунов в верхнем горизонте дилювия, там мы видим их массами и на поверхности, что и понятно. Песок, подвергаясь элювиальным процессам и размыванию, обнажает погребенные в нем валуны, которые таким образом появляются на поверхности. Этим объясняется существование среди крестьян поверья, что камни растут: много раз приходилось слышать от местных жителей, что как они ни выбирают с поля камни, а через несколько лет последние опять появляются» (1886, стр. 111).

П.Д. Земятченский, изучая под руководством В.В. Докучаева почвы имения «Пады» Саратовской губернии, установил пять основных признаков, отличающих эродированные или, как он называл их подокучаевски, «перемытые» почвы от почв «неэродированных». Эродированные почвы отличаются: 1) более светлой окраской, 2) плотным сложением, 3) обилием валунов, покрывающих поверхность эродированных почв вследствие выноса мелкозема, 4) меньшей мощностью и 5) меньшим содержанием гумуса. По окраске верхнего горизонта и по содержанию гумуса эродированные черноземы сходны с горизонтом «В» нормального чернозема (1894, стр. 163-164).

П.А. Земятченский установил, что «на более крутых, выпуклых склонах перемытые почвы отличаются наименьшей мощностью» (подчеркнуто мною.— С.С.), и подтвердил данными механического анализа, что обогащение эродированной почвы щебенкой наблюдается только там, где почва до смыва содержала щебенку; там же, где почвы глинисты и не содержат щебенки, и эродированные почвы содержат ничтожное количество более или менее крупных кварцевых зерен (стр. 164).

Большое значение вопросам изучения эрозии как водной, так и ветровой придавал В.В. Докучаев и в более поздний период своей деятельности — при составлении программ и при руководстве работами «Экспедиции, снаряженной Лесным департаментом под руководством проф. Докучаева» (подробнее см. С. Соболев, 1946, 1947).

В.В. Докучаев правильно оценил противоэрозионное значение зернистой структуры целинных почв. «Пашни — пишет В.В. Докучаев — занимающие теперь обыкновенно до 90% общей площади, уничтожив свойственную целинному чернозему и наиболее благоприятную для удержания почвенной влаги зернистую структуру, сделали его легким достоянием ветра и смывающей деятельности всевозможных вод» (В.В. Докучаев и Н.М. Сибирцев, 1894, стр. 5).

П.А. Костычев, полемизируя с В.В. Докучаевым, приводит ряд ценных наблюдений за смывом почв на целине и пашне. П.А. Костычев, как и В.В. Докучаев, различает следующие типы процессов почвенной эрозии: 1) вымывание, тождественное отмучиванию — «при котором вода, протекая по поверхности почвы или просачиваясь сквозь почву, удаляет из последней частицы более мелкие или же частицы, имеющие меньший удельный вес; при этом форма поверхности почвы может остаться неизменной»; 2) размывание — «когда все вообще частицы почвы сносятся водой, и тогда, следовательно, изменяется поверхность почвы...», в результате размывания могут образоваться овраги; 3) смывание — при котором «верхний слой почвы сносится весь с довольно обширных площадей, обнажая подпочву и, следовательно, не изменяя сразу и резко формы поверхности» (1886, 1937, стр. 170).

П.А. Костычев придавал наибольшее значение размыванию и смы-

35

ванию почв. Вымывание, по наблюдениям автора, имеет меньшее значение, так как при отмучивании поверхность покрывается защитным слоем более крупных частиц. Это наблюдение Костычева особенно справедливо для щебневатых почв. Костычев отмечает значение дождевых капель, механически разбивающих слипшиеся частицы и помогающих взмучиванию. Особенно ценны наблюдения Костычева над защитным действием растительного покрова. Растительность предохраняет поверхность почвы от механического действия падающего дождя капли ударяют в стебли), действует как фильтр, задерживая мелкие частицы почвы и затрудняя перекатывание более крупных частиц, замедляет течение потоков воды по поверхности почвы. Все это привело П.А. Костычева, к правильному выводу, что на целинах нет ускоренной (в современном понимании) эрозии — почва, заросшая травой, не размывается. Эрозия бурно развивается только на распаханных землях. «Обработка земель — пишет Костычев — состоящая в разрыхлении верхнего слоя почвы, в уничтожении связи между его частицами, так изменяет почву, что по отношению к воде и ее размывающему и смывающему действию почва делается крайне непрочной… распахивание чернозема превращает почву, стойкую относительно смывания и размывания, в почву, крайне непрочную в этих отношениях» (1886, 1937, стр. 175).

А.П. Павлов, невидимому, первый экспериментально изучал процессы эрозии и аккумуляции на модели плато и склонов в лаборатории при искусственном дождевании (1898, стр. 146-147). Он особенно детально изучал процессы аккумуляции продуктов эрозии на склонах и выделил новый тип континентальных отложений — делювий, от слова deluo — смываю (А.П. Павлов, 1888). К этому типу А.П. Павлов отнес «разнообразные по петрографическому составу образования, покрывающие более или менее мощным покровом склоны возвышенностей, представляющие собой продукты выветривания вышележащих коренных пород, перемещенных с вершин возвышенностей на их склоны работой дождевых и снеговых вод» (1898, стр. 108).

А.П. Павлов детально разобрал механизм аккумуляции продуктов эрозии и отметил значение в этом процессе уменьшения крутизны склона и впитывания воды в почву. «Представим себе — пишет А.П. Павлов — те из дождевых струек, которые начинаются несколько выше границы коренных пород и рыхлого делювия. Эти струйки могут быть сильны, быстры и сильно нагружены минеральными частицами и в виде мути и в виде обломочков, перекатываемых по поверхности. Спускаясь ниже по склону, эти струйки вступают в область рыхлых пород, образующих подошву склона, и быстро теряют здесь свою силу частью от некоторого уменьшения наклона поверхности, а главным образом вследствие всасывания воды в грунт» (А.П. Павлов, 1898, стр. 110).

Процессы смыва и аккумуляции освещены в 1902 г. В.Р. Вильямсом. «Сильное влияние на физические свойства почвы, особенно на мощность ее, оказывает склон — писал В.Р. Вильямс. — Очевидно, что чем круче склон почвы, тем сильнее будет двигаться по нему выпадающая на его поверхность атмосферная вода, и чем круче склон, тем относительно большее количество воды будет скатываться с его поверхности, не успев проникнуть в толщу почвы. Это будет происходить летом; весною же при таянии снега те же условия будут в наличности в еще большей силе; с возрастанием величины уклона температура почвы на нем также возрастает, и, следовательно, таяние снега будет идти тем энергичнее, чем круче склон, так что и летом и особенно весной

36

движение воды по склонам будет возрастать вместе с крутизной уклона почвы. Вместе с этим будет возрастать и размывающее действие воды на почву склона, но количество воды, текущей по склону, будет благодаря впитыванию уменьшаться вместе с увеличением длины пути, который прошла вода, и, следовательно, количество воды будет уменьшаться по мере приближения к подошве склона, и здесь-то и будет постепенно отлагаться все то, что унесла вода с вершины склона во время таяния снега. Вследствие этого явления мощность почвы всегда изменяется по длине склона: она всегда меньше на вершине его и возрастает к подошве склона... Совершенно так же, как вода, действует и ветер, срывая с вершины склонов частицы почвы и отлагая их у подошвы склонов и в долинах» (В.Р. Вильяме, 1902, 1941, стр. 331).

В.Р. Вильямс, развивая идеи Шишкина, Докучаева и Костычева, придавал особое значение комковатой структуре почв — «только комковатая почва может быстро усвоить выпадающую дождевую воду, не дав ей стечь по поверхности» (там же, стр. 261). В.Р. Вильямс провел ряд экспериментальных работ по изучению способности почвенных агрегатов сопротивляться размывающему действию воды (прочность структуры) и сконструировал прибор для исследования этой способности. На основании своих опытов В.Р. Вильямс пришел к выводу, что «единственной причиной, обусловливающей прочность почвы, является перегной, образующийся в почве при разложении органического вещества» (стр. 263). Опыты показали также, что распыление почвы при обработке резко снижает прочность структуры. «Если мы возьмем прочную почву — писал В.Р. Вильямс — высушим ее и разотрем в пыль, затем опять смочим ее водой и вновь образуем из нее комочки, то эти новые комочки уже оказываются совсем непрочными и опять приобретут прочность только после того, как несколько месяцев пролежат спокойно во влажном состоянии и при доступе воздуха; вероятно, при этих условиях под влиянием биологических процессов в почве образуется новое количество свежеобразовавшегося перегноя. Поэтому понятно, почему на практике мы так боимся распыления почвы — мы при этом разрушаем ее прочность, лишаем ее главного признака культурности» (В.Р. Вильямс, 1902, 1941, стр. 264).

В.Р. Вильямс изучил противоэрозионную устойчивость структуры старопахотных почв Полтавской, Тульской и Московской губерний и сопоставил с устойчивостью структуры целинных почв заливных лугов. Оказалось, что почва крестьянских полей размывалась уже через 15-30 минут, а почва заливных лугов размывалась лишь через 7-14 и даже 20 суток (там же, стр. 264). «Единственную разницу — пишет Вильямс — между непрочной и прочной почвой, старопашки и рядом лежащего луга — целины, можно было объяснить только тем, что вторая могла при отсутствии обработки накопить перегной» (там же, стр. 263).

Картографические работы, показывающие распределение смытых, эродированных почв, также были начаты в описываемом периоде работами В.В. Докучаева. Как уже отмечалось, на «схематической карте черноземной' полосы Европейской России» 1883 г. В.В. Докучаев выделил менее гумусные, эродированные почвы «ближайших побережий всех главнейших рек» (1883, 1936, стр. 483).

Эродированные почвы выделены на почвенной карте Нижегородской губернии, составленной В. Амалицким, П. Барановым, П. Земятченским, Ф. Левинсоном-Лессингом, Н. Сибирцевым и А. Ферхминым под общей редакцией В.В. Докучаева (1886 г.). На этой карте, в масштабе 1:420 000, вне остальных условных знаков легенды выделен особым

37

условным знаком «чернозем холмистых мест» (см. выше). Такой чернозем, в комплексе с эродированными почвами, показан на карте на левобережье р. Суры, близ устья р. Пьяны, в излучине и на правом берегу р. Пьяны, южнее г. Сергача и на правобережье р. Алатыря.

Эродированные почвы под докучаевским названием «перемытых почв» были выделены вдоль балок П.А. Земятченским в 1894 г. на почвенной карте имения «Пады» Балашовского уезда Саратовской губернии, составленной под редакцией В.В. Докучаева. «Перемытые почвы — пишет П.А. Земятченский — располагаются весьма узенькими полосками вдоль балок, оврагов и речек, занимая верхние части более или менее крутых склонов. Ширина их обыкновенно едва достигает сотки саженей, и только местами доходит до полверсты. Выше по склону, по мере поднятия на равнинное плато, этого рода почвы постепенно сливаются с нормальным черноземом, а ниже по склону — переходят в почвы намытые» (1894, стр. 163).

Почвоведом Экспедиции для исследования источников главнейших рек Европейской России Н.А. Богословским на почвенных картах, составленных при участии А.И. Романова, специальными знаками показаны неразвитые почвы по прибрежным полосам. Кроме смытых почв сюда включены и выходы коренных пород (1897, стр. 25).

Полосы менее гумусных, но более песчанистых (суглиносупесь, супесь), а стало быть, более подверженных ветровой эрозии черноземов и буроватых почв южных сухих степей выделены на почвенной карте Европейской России, составленной, по инициативе и по плану проф. В.В. Докучаева, проф. Н.М. Сибирцевым, Г.И. Танфильевым и А.Р. Ферхминым и изданной департаментом земледелия в 1900 г. Такие полосы показаны вдоль Днестра, Ю. Буга, Ингула, Ингульца, Днепра, Самары, Ворсклы, Псла, С. Донца, Дона, Хопра, Волги и других более мелких рек. Как и ранее, на схематической карте черноземной полосы Европейской России (1883), в полосу менее богатых органическим веществом почв побережий попали, с одной стороны, эродированные почвы правобережий рек, а с другой стороны, более песчанистые почвы левобережных террас. На этой же карте 1900 г. были уточнены также границы разрушенных ветровой эрозией рыхлых бугристых песков, границы щебневатых почв и границы наиболее подверженных ветровой эрозии песчаных и супесчаных почв.

М.Г. Румницкий и К.К. Фрейберг (1902—1908) на почвенных картах Орловской губернии выделяли «смывы почвы (лысины) среди пашни» и «замеченные растущие овраги и размоины».

На карте размыва водосборов рек Зуши, Плавы и Труды Тульской гидрологической экспедиции (1912) также показан «смыв почв» вдоль отдельных долин.

Эродированные почвы были отражены на рукописных почвенных картах А.И. Набоких, исследовавшего почвы Подольской, Харьковской, Херсонской и Бессарабской губерний. К сожалению, окончание работ А.И. Набоких было прервано войной 1914 года.