ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2014, № 5, с. 442-449
ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
УДК 911.2.551.4
ЭРОЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ГЕОСИСТЕМАХ ЮЖНОЙ ТАЙГИ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ РАВНИНЫ И ИХ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
© 2014 г. Н. С. Евсеева, З. Н. Квасникова, Е. И. Людкевич
Томский государственный национальный исследовательский университет, пр. Ленина, 36, Томск, 634050 Россия. E-mail: zojkwas@rambler.ru
Поступила в редакцию 15.05.2013 г. После исправления 15.10.2013 г.
Изучены процессы эрозии почв в геосистемах южной тайги Западно-Сибирской равнины, вызываемые талыми снеговыми водами. Охарактеризована интенсивность проявления эрозии почв на Лучановском ключевом участке.
Ключевые слова: геоэкологические исследования, эрозия почв, интенсивность смыва.
Геоэкологические исследования включают изучение почв, поверхностных и подземных вод, растительного покрова, в целом геосистем, а также происходящие в них изменения под влиянием природных и техногенных процессов. Существует ряд экологических проблем, требующих всестороннего изучения, поскольку под воздействием антропогенных факторов и природных явлений происходит или может произойти деградация, частичная или полная гибель природных геосистем [1, 7]. Одна из таких проблем - сохранение экологии почв. В течение XX в. обществом осознана и оценена роль эрозии как главного фактора деградации почвенного покрова. Деградация выражается в уменьшении продуктивности, ухудшении физических, химических, биологических свойств почв из-за ветровой или водной эрозии, долговременной утрате биоты [21].
Как известно, эрозию почв - разрушение верхних, наиболее плодородных горизонтов почвы талыми, дождевыми, оросительными водами, подразделяют на виды: плоскостная (поверхностный смыв), овражная или линейная и капельная -разрушение почвы ударами дождевых капель. Эрозия почв в антропогенных геосистемах (агро-ландшафтах) проявляется только при определенном сочетании факторов. М.Н. Заславский [13] потенциальную эрозионную опасность выразил структурной формулой:
ПОЭ = А(К; Р; Г; П; Ра; А),
где ПОЭ - потенциальная опасность эрозии, К -климатические условия, Р - условия рельефа, Г -геологическое строение, П - почвенные условия, Ра - почвозащитная роль растительности, А - хозяйственное использование земель.
Между всеми факторами, создающими условия для проявления эрозии, существует тесная связь. Но следует помнить, что при различных сочетаниях условий климата, рельефа, геологического строения, почвенного и растительного покрова эрозия может проявляться с разной степенью интенсивности.
Большинство исследований водной эрозии почв проводятся в европейской части России. В Западной Сибири изучение эрозионных процессов началось в 1960-е годы. Основное внимание было уделено исследованию эрозии в зонах степи и лесостепи - это работы А.Д. Орлова, А.Н. Каштанова, А.Ф. Путилина, В.Е. Мусохранова, А.А. Танасиенко, В.П. Герасименко и др. В агро-ландшафтах тайги Западной Сибири этот процесс изучен слабо. По данным Схемы районирования по эрозионной деградации почв России (1995), потенциальная деградация почв на юго-востоке Западно-Сибирской равнины практически отсутствует.
Цель данной работы - исследование плоскостной эрозии почв, вызываемой талыми снеговыми водами в южной тайге Западно-Сибирской равнины на примере Томь-Яйского междуречья.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
В течение 1988-2013 гг. географы, гидрологи и почвоведы Томского государственного университета исследовали плоскостную эрозию почв, вызываемую талыми снеговыми водами, в южных земледельческих районах Томской области, где сосредоточено до 70% всей пашни области. Исследования эрозии почв проводились на основе маршрутных обследований пашни и более детального изучения этого процесса в бассейне р. Басандайки (Томь-Яйское междуречье), общей площадью более 60 км2 - одной из наиболее освоенных человеком территорий вблизи г. Томска, в пределах которой расположены крупные массивы пашни, садоводческие участки, села - Предте-ченск, Богашево, Лучаново, Лоскутово и др.
В данной работе приведены примеры проявления эрозии почв на Лучановском ключевом участке (в 20 км к юго-востоку от г. Томска), приуроченному к Томь-Басандайскому междуречью. В пределах этой территории выделены ключевые участки - "Лучановский", "10 км", "Лесопитомник". Площадь Лучановского участка более 50 га.
Рассмотрим основные факторы развития талой эрозии почв, согласно приведенной выше формуле М.Н. Заславского. Особенности геологического и, в частности, тектонического строения исследуемой территории обусловлены ее положением в пределах Колывань-Томской зоны - складчатого обрамления Западно-Сибирской плиты [6, 18]. Складчатый фундамент здесь залегает близко к дневной поверхности и сложен породами палеозоя и протерозоя. Осадочный платформенный чехол сформировался в мезозое и кайнозое, сложен рыхлыми осадками - песками, глинами, алевролитами и др. С поверхности территория междуречья перекрыта плащом нерасчлененных покровных отложений - лессовидных суглинков, возраст которых, по данным Л.А. Строковой [24], поздненеоплейстоцен-голоценовый. По гранулометрическому составу покровные отложения - в основном суглинки тяжелые, в меньшей степени легкие глины, супеси, пылеватые пески, залегающие в виде прослоев и линз. Гранулометрический состав пород характеризуется преобладанием пылеватой фракции - до 88%, породы слабогуму-сированы (до 0.7%), имеют высокую степень кар-бонатности, содержание СаС03 составляет 6-7%, местами более. Покровные отложения размокают в воде в течение 2-120 мин., редко встречаются неразмокающие [24]. Мощность почвообразую-щих лессовидных суглинков изменяется от 1 до
12 м. Допустимые неразмывающие скорости течения (ДНС), определяющие начало эрозионного размыва у лессовидных грунтов, составляют 0.27-0.37 м/с [16].
В пределах Лучановского участка в агропро-изводство вовлечены в основном серые лесные суглинистые почвы. На возможность и интенсивность проявления эрозии почв большое влияние оказывают такие свойства как противоэрозион-ная устойчивость и водопроницаемость почв. Существуют разные приемы определения про-тивоэрозионной устойчивости почв. Например, М.Н. Заславский [13] отмечал, что чем больше в поверхностном слое почв гумуса, глинистой фракции, поглощенного кальция и меньше карбонатов, пылеватой и мелкопесчаной фракций, тем выше ее противоэрозионная устойчивость. Содержание гумуса в почвах Лучановского участка варьирует от 1.7 до 6.25%, велико содержание пылеватой фракции (32-68%). По данным Г.Е. Пашневой и др. [19], водопроницаемость почв низкая, в среднем за 6 ч она составляет (мм/мин): для темно-серых лесных оподзолен-ных почв 0.82-4.74; серых лесных - 0.28-3.88; светло-серых лесных - 0.26-1.03.
Х. Беннет, изучая почвы США, пришел к выводу, что почвы, обогащенные полуторными окислами и имеющие отношение SiO2/R2O3 меньше 2, характеризуются прочной комковато-зернистой структурой, большой водопроницаемостью и малой податливостью к эрозии [4, 5].
Проведенный авторами расчет показателя Х. Беннета выявил значительную эрозионную опасность почв исследуемого района, для них величина SiO2/R2O3 больше 2: для дерново-подзолистых почв характерны значения - от 4 до 6.2; светло-серых лесных - от 3.7 до 5.8, а темно-серых и серых лесных почв - от 3.2 до 4.8.
Большое влияние на развитие плоскостной эрозии оказывает рельеф, особенно крутизна, форма, длина склонов и расчлененность. В геоморфологическом отношении Лучановский участок приурочен к озерно-аллювиальной равнине ранне-средненеоплейстоценового возраста с абсолютными высотами 100-170 м. Рельеф сформирован с участием новейших блоковых тектонических движений, характеризуется значительным расчленением. Суммарное горизонтальное расчленение рельефа достигает 2 км/км2. Основу горизонтального расчленения рельефа составляют балки (до 1.2 км/км2). Относительные превышения изменяются от первых метров до 60 м, реже более. Форма склонов чаще прямая и сла-
бовыпуклая, а длина их варьирует от 10-50 м до 300-500 м. В пределах пашни доминируют склоны крутизной 0-9°, местами более [15]. Согласно А.Ф. Тимофееву [25], степень эрозионной опасности склонов более 3° выше средней, а склонов крутизной 7° и более - очень большая.
Главные составляющие климатической группы факторов при развитии эрозии почв, вызываемой талыми снеговыми водами, - это запасы воды в снежном покрове, интенсивность снеготаяния, глубина предвесеннего промерзания почв и др. Среднегодовое количество осадков на исследуемой территории составляет 591 мм [17]. В отдельные годы оно может достигать в максимуме 865 мм, а в сухие годы - 301 мм [2, 26]. В зимнее время выпадает от 22 до 34% от их общего количества за год. Образование снежного покрова (СП) обычно приходится на конец октября и удерживается 176-182 суток. По данным 100-летних наблюдений (1891-1980 гг.) декадная высота снежного покрова по постоянной рейке изменяется в пределах (см): средняя 34-62, минимальная -17-34, максимальная -70-90 [17].
По данным наблюдений авторов за 1988-2012 гг. [9, 11, 12, 20], на Лучановском ключевом участке в 52-60% наблюдались зимы, по высоте и влагоза-пасам превышающие среднемноголетние значения, малоснежными были зимы в 1996 и 2012 гг.; многоснежными - зимы 1997, 2007 и 2010 гг.
Мощность СП в среднем за годы наблюдений составила 59 см для кедрового леса, а на пашне -от 38 до 55 см. Залегание СП на пашне весьма неравномерно и зависит от ее микрорельефа, ме-телевого переноса, наличия лесополос, колков и др. Запас воды в снежной толще - один из основных факторов развития эрозионных процессов в агроландшафтах. На склонах полей северной и южной экспозиции запасы влаги в СП изменялись от 51 мм (2012 г.) до 205 мм (2010 г.), при сред-немноголетнем значении - 137-146 мм. Глубина промерзания почв варьирует от 0.5 до 1.5 м. Сход снега весной происходит разновременно: вначале СП сходит на склонах южной экспозиции, потом на северных, позднее в депрессиях и у лесополосы и лишь затем в кедровом лесу. Интенсивность снеготаяния за годы наблюдения на Лучанов
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.