ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2011, № 7, с. 861-869
ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ ^^^^^^^^^^ И ОХРАНА ПОЧВ
УДК 631.4:632.125
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ПОЧВЕННО-ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ РАВНИНЫ*
© 2011 г. В. Н. Голосов1, А. Н. Геннадиев1, К. Р. Олсон2, М. В. Маркелов1, А. П. Жидкин1, Ю. Г. Чендев3, Р. Г. Ковач1
Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы, 1 2Департамент природных ресурсов и экологических наук Иллинойского университета, США, 61801, Иллинойс, Урбана, Саус Гудвин авеню, 1102 3Геолого-географический факультет Белгородского государственного университета,
308015, Белгород, ул. Победы, 85 Поступила в редакцию 11.01.2011 г.
Приводятся и анализируется данные о скорости эрозионно-аккумулятивных процессов в пределах склоновых сопряжений почв, изученных на ключевых участках в Тульской, Курской и Белгородской областях. На основе использования метода разновозрастных трассеров, характеризующих смыв—намыв почв в последние 140—150 лет (магнитный трассер) и в последние 20—25 лет (радиоце-зиевый трассер), установлены пространственно-временные особенности перераспределения наносов на типичных склонах различных частей лесостепной зоны Восточно-Европейской равнины. Выявлен отчетливый тренд уменьшения интенсивности смыва почв в данной зоне в последние 20— 25 лет по сравнению со средними темпами за последний 140-150-летний период распашки, что обусловлено потеплением климата и резким сокращением поверхностного стока в период весеннего снеготаяния, а также возрастанием почвозащитной роли сельскохозяйственных растений, входящих в севооборот в связи с уменьшением в нем доли пропашных культур. Полученные результаты подтверждают неразрывность процессов эрозии и аккумуляции вещества почв при перемещении наносов, заключающуюся в чередовании на склонах зон смыва и отложения материала.
ВВЕДЕНИЕ
За последние десятилетия произошло значительное продвижение вперед в области количественных оценок эрозии пахотных почв, что связано с совершенствованием методов таких оценок. Так, в странах Центральной и Западной Европы интенсивность смыва почв в различных ландшафтных условиях [38] выявлялась на основе проведения мониторинга стока наносов на склоновых площадках [36] и склоновых водосборах [39], по объему накопления наносов в водозадер-живающих прудах [40], путем расчета темпов эрозии почв с помощью эрозионных моделей [26]. Однако наиболее значительный прогресс был достигнут при использовании различных микрокомпонентов почв в качестве трассеров (маркеров) их эрозии, особенно таких, как радиоизотопы [7, 21—25, 33, 34] и сферические магнитные частицы [3—6, 27, 29—32]. Достоинством методов радиоактивного и магнитного трассеров является возможность с их помощью достоверно оцени-
* Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Американского фонда гражданских исследований и развития (проекты РФФИ 10-05-00532-а; РФФИ-АФГИР 09-05-92513-ИК_а; CRDF Award RUG1-2948-M0-09).
вать среднемноголетние темпы эрозионно-акку-мулятивных процессов за известный интервал времени: в частности, для радиоцезиевого метода — за последние 25—50 лет, для метода магнитного трассера — за порядка 100—150 лет. Это особенно важно при изучении трендов в изменении темпов смыва и аккумуляции вещества почв в связи с флуктуациями климата и сменой условий землепользования. Наличие данных о темпах эрозии почв в различные периоды времени позволяет более адекватно прогнозировать потери почвенной массы, гумуса и питательных веществ в зависимости от колебаний климатических характеристик, смены севооборотов и способов обработки почв, и соответственно разрабатывать более эффективные системы почвозащитных мероприятий. Не менее важны подобные оценки для выявления негативных воздействий выноса почвенного материала, а также содержащихся в нем пестицидов, удобрений и других поллютантов, на качество поверхностных вод, что является одной из приоритетных экологических задач в России, а также в Европейском сообществе, Канаде, США и ряде других развитых стран [19].
В пределах лесостепной зоны Восточно-Европейской равнины под естественной растительно-
стью, особенно на залуженных участках, поверхностный сток практически не формируется. Это обусловлено хорошей водопроницаемостью почв и высоким проективным покрытием их поверхности травянистой растительностью [8]. Темпы склонового смыва в таких условиях не превышают первых килограммов почвенного вещества в год с одного гектара [11]. Только в результате выпадения ливневых дождей после длительных периодов засухи под лесом при разреженном напочвенном покрове может происходить локальное усиление смыва [10].
Вплоть до середины XVII в. массовая распашка земель лесостепной зоны сдерживалась из-за угрозы татарских набегов. Затем начался бурный рост площадей пахотных земель, достигший своего максимума к концу XIX в. [16]. Следует отметить, что в первую очередь обрабатывались наиболее пригодные для земледелия сравнительно пологие склоны, и только затем подвергались распашке наиболее эрозионно-опасные поверхности с уклонами свыше 3—4° [14]. В дальнейшем произошло некоторое уменьшение площади пашни в связи с увеличением городских территорий, а также выводом из севооборота неудобий и заовраженных земель. Распашка почв способствовала резкому усилению темпов смыва, как в период весеннего снеготаяния, так и при выпадении ливневых дождей. Натурные наблюдения в лесостепной зоне проводились преимущественно в период весеннего снеготаяния. Они показали, что среднемноголетние темпы талого смыва в пределах лесостепи Среднерусской возвышенности возрастают с севера на юг по мере увеличения повторяемости явлений формирования поверхностного стока в период весеннего снеготаяния и некоторого возрастания контрастности рельефа в том же направлении. Согласно данным наблюдений на водно-балансовых и почвенно-эрозион-ных станциях, проводившихся в период с начала 1960-х до середины 1980-х годов, темпы смыва с обрабатываемых земель в период снеготаяния уменьшаются в среднем с 1.5 т/га в год в Тульской обл. до 0.4 т/га в год в Белгородской обл. [17]. При этом смыв со склонов южных экспозиций существенно превышает смыв со склонов северных экспозиций и составляет от 3—5 т/га [1] в северной части Среднерусской возвышенности до 1.5— 2 т/га в ее центральной части [15]. В последние десятилетия в связи с климатическими изменениями произошло резкое сокращение склонового стока в период весеннего снеготаяния в пределах Среднерусской возвышенности. Об этом свидетельствуют, например, данные мониторинговых наблюдений за формированием поверхностного стока на площадках Новосильской ЗАГЛОС. Коэффициент стока воды со склонов в период на-
блюдений здесь уменьшился с 0.5 в период 1959— 1990 гг. до менее 0.1 в период 1991-2008 гг. [13].
Режимные наблюдения за смывом почвы с пахотных склонов в период формирования ливневого стока в лесостепной зоне не проводились. Обрывочные сведения, полученные в результате единичных наблюдений, свидетельствуют о наиболее значительном смыве почв со склонов, занятых посевами пропашных культур и с полей, находящихся под паром. Смыв с них достигал 30-60 т/га за один случай стока [11, 20]. При этом отмечается, что в связи с пространственной неравномерностью выпадения ливневых осадков, ливневая эрозия также проявляется крайне неравномерно.
Таким образом, для территории лесостепной зоны Восточно-Европейской равнины, где проявляется сложный комплекс факторов развития во времени почвенно-эрозионных процессов, проблема установления трендов изменения интенсивности эрозии почв оказывается весьма актуальной и практически значимой [12]. И для решения этой проблемы представляется весьма перспективным сопряженное использование методов оценки почвенной эрозии, основанных на применении разновозрастных маркеров смыва почв.
В статье обсуждаются новые данные о темпах эрозионно-аккумулятивных процессов в различных частях лесостепной зоны южного мегасклона Восточно-Европейской равнины, полученные авторами на основе параллельного использования ра-диоцезиевого метода и метода магнитного трассера при исследовании типичных почвенных сопряжений, расположенных на пахотных склонах.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
В качестве объектов исследования были выбраны пахотные склоны, расположенные в различных частях лесостепной зоны в пределах Среднерусской возвышенности (табл. 1) — на ключевых участках "Диктатура" в Тульской обл., "Грачева Лощина" в Курской обл. и "Гостищево" в Белгородской обл.
Наиболее контрастный рельеф характерен для ключевого участка "Диктатура", находящегося в центральной части бассейна р. Плава в наиболее расчлененной северной части Среднерусской возвышенности. Почвенный покров представлен здесь черноземами выщелоченными среднемощ-ными и маломощными среднесуглинистыми. Исследуемая катена располагалась на выпуклом склоне южной экспозиции, ее длина составляет около 700 м.
Вторая катена была исследована на ключевом участке "Грачева Лощина", который находился в бассейне р. Воробжа (левобережный приток р. Сейм) в 20 км к югу от Курска. Почвенный по-
Таблица 1. Физико-географические условия исследованных участков
№ Участок (область) Относительные высоты, м Количество выпадающих осадков, мм в год Почвообразующие породы Почвы
1 "Диктатура" (Тульская) 40-50 500-550 Карбонатные лёссовидные суглинки Черноземы выщелоченные средне-мощные и маломощные среднесу-глинистые
2 "Грачева лощина" (Курская) 30-35 570-620 » Черноземы выщелоченные и типичные среднемощные и мощные среднесуглинистые
3 "Гостищево" (Белгородская) 20-25 470-520 » Черноземы оподзоленные средне-мощные среднесуглинистые
Таблица 2. Морфологические характеристики исследованных склонов с выпуклой формой профиля
№ Участок Экспозиция Общая длина Средний/максимальный уклон, град
1 " Диктатура" Южная 700 2/5
2 "Грачева лощина" Юго-западная 470 3.3/5
3 "Гостищево" Южная 450 1.4/2.4
кров представлен здесь черноземами выщелоченными и типичными среднемощными и мощными среднесуглинистыми. Катена располагалась на выпукло
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.