CC BY
40
№ 322
УДК 441.4.042
ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
Май
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Н.С. Евсеева, З.Н. Квасникова
2009
ЭОЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ХОЛОДНОГО ПЕРИОДА В АГРОЛАНДШАФТАХ ЮГО-ВОСТОКА ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ РАВНИНЫ И ИХ ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Рассматриваются динамика и интенсивность эоловых процессов холодного периода года в агроландшафтах юго-востока Западно-Сибирской равнины. Установлено, что дефляция почв на пашне развивается ежегодно, имеет прерывистый характер, различную интенсивность и очаговое распространение. Аккумуляция отложений развита повсеместно и связана как с локальными, так и регионально-глобальными процессами, происходящими в атмосфере.
Ключевые слова: эоловые процессы; ландшафтно-геохимические аспекты.
Эоловые процессы в агроландшафтах юго-востока Западно-Сибирской равнины в холодный период года (ХПГ) делятся на деструктивные и аккумулятивные. Факторы их развития освещены в ряде работ [1-4].
Деструктивные процессы ХПГ (октябрь-апрель) представлены дефляцией, имеющей очаговое развитие. Дефляции подвержены наветренные склоны повышений микро- и нанорельефа пашни, а также гребни пашни в случае глубокой осенней вспашки. Эоловая аккумуляция развита практически повсеместно: наблюдения показывают, что в годы с активным развитием эоловых процессов эоловая рябь (волны) покрывает 7090% поверхности снега в поле.
Дефляции на пашне подвергаются в основном суглинистые разности серых лесных и дерново-подзолистых почв. М.И. Долгилевич отмечает, что почвенный покров Сибири уязвим к сильным ветрам, т.к. содержание агрегатов менее 1 мм в почвах достигает 40-88%, т.е. они характеризуются высокой распыленностью [5]. Противо-дефляционная устойчивость почв, рассчитанная по зависимости Г.А. Ларионова, в основном не велика и изменяется у дерново-подзолистых почв от 10 до 49, а у серых лесных почв - от 24 до 67 [6].
Интенсивность эоловых процессов в ХПГ имеет две стадии развития: 1 - от установления устойчивого снежного покрова до периода его максимального снегонакопления (в основном 2-я декада марта); 2 - в период снеготаяния, совпадающего с весенним максимумом буревой деятельности.
За период наблюдений с 2000 по 2008 г. эоловые процессы были активны в ХПГ в 2000-2001, 20022003, 2003-2004 и 2004-2005 гг., т.е. в 71% случаев, слабое их развитие отмечалось в 2005-2006, 2006-
2007 гг. (28%) и умеренное - в 2007-2008 г. (1%).
Величина аккумуляции эоловых отложений в первую стадию развития за период наблюдений изменялась на пашне от 2,5-2,7 г/м2 (2005-2006 г.) до 824 г/м2 в ХПГ 2002-2003 г. Согласно классификации интенсивности эоловой миграции вещества Е.М. Любцовой, на пашне исследуемой территории развивается эоловая миграция: слабая - менее 50 г/м2, умеренная - 50-100, средняя - 100-200, сильная - 200-500 и очень сильная - 500-1000 г/м2 [7, 8].
Необходимо отметить, что в кедровом лесу, окаймляющем ключевой участок «Лучаново» с востока, в
толще снега в первую стадию накапливалось не более 18,8 г/м2 мелкозема. Во вторую стадию развития интенсивность эоловых процессов бывает значительна, носит прерывистый характер, обусловленный высокой изменчивостью температуры воздуха и почвы, скоростей ветра, выпадением снега и др. Отбор проб с поверхности снега по опорным профилям показывает, что за короткие промежутки времени на пашне может накапливаться значительная масса эолового материала: от 0,83 до 224,5 г/м2 , а в кедраче - от 0,285 до 1,0 г/м2.
В случае бурных ветров (бурь) за сутки местами может накопиться до 236 г/м2 мелкозема (20.0321.03.2004 г). Гранулометрический состав эоловых отложений достаточно разнообразен, но доминируют пылеватые частицы (табл. 1).
В составе эоловых отложений содержатся различные химические элементы, в том числе и биофильные, гумус. Вследствие этого эоловые процессы, имеющие глобальное, региональное и локальное развитие, оказывают влияние на ландшафты таежной зоны ЗападноСибирской равнины, но до настоящего времени слабо изучены.
Т а б л и ц а 1 Гранулометрический состав эоловых отложений по данным 2001—2008 гг.
Фракции Содержание частиц, %
1,0-0,25 (песок средний) 0,4-9,2
0,25-0,05 (песок мелкий) 6,83-26,9
0,05-0,01 (пыль крупная) 23,1-54,8
0,01-0,005 (пыль средняя) 0,3-17,0
0,005-0,001 (пыль мелкая) 4,0-18,0
< 0,001 (ил) 8,0-30,4
Исследование данного вопроса в течение 1989-
2008 гг. показало, что дефляция и аккумуляция оказывают существенное влияние на геохимические процессы в агроландшафтах таежной зоны: происходит ускорение природно-техногенной миграции биофильных элементов и гумуса; перераспределение массы эолового материала в пределах пашни и прилегающих территориях, аккумуляция химических элементов, в том числе и тяжелых металлов и др.
В данной работе рассмотрены два аспекта влияния эоловых процессов на геохимию агроландшафтов и прилегающих к ним территорий - пылевая нагрузка и
содержание химических элементов в мигрирующей массе вещества.
В качестве показателя интенсивности воздействия эоловых процессов на природную среду нами рассчитана пылевая нагрузка на снеговой покров ключевых участков Лучановского стационара (табл. 2). Для пы-
левой нагрузки характерно пространственное изменение, обусловленное многими факторами: удаленностью от очага дефляции, микрорельефом, характером ее поверхности, структурой и динамикой воздушных потоков, неравномерным залеганием снежного покрова и др.
Т а б л и ц а 2
Пылевая нагрузка (мг/м2 сут) на снеговой покров опорного профиля Лучановского стационара (на примере ряда лет) за разные отрезки времени
Точка отбора проб Годы и период наблюдения
1990 25.03-04.04 2002 14.04-17.04 2003 13.03-30.03 2004 13.03-21.03 2005 19.03-27.03 2007 16.03-15.04 2008 15.04-20.04
Сильно-загрязненная эоловая волна 7364 74833 10184 26238 6454 563 306
Средне-загрязненная эоловая волна - 17033 3144 8951 4884 55 229
Фоновый участок 1655 9533 от 119 до 1235 131 от 14 до 131 123 208
Лесополоса - - 65 489 - - -
Наветренный склон - - 5 - 36 0,3 192
Кромка кедрача 9309 - - - - - 1597
Кедрач 164 - - - 36 33 76
Среднее значение по профилю 4623 34900 3659 8963 2277 132 900
По величине пылевой нагрузки и концентрации тяжелых металлов в снеговой пыли в соответствии с ориентировочной шкалой аэрогенных очагов загрязнения можно судить о санитарно-гигиеническом состоянии приземного слоя атмосферы и об опасности воздействия аэрогенных выпадений на различные компоненты ландшафтов.
По нашим данным, пылевая нагрузка, соответствующая очень высокому уровню загрязнения [9] (> 800 мг/м2сут) наблюдалась в агроландшафтах в годы максимального развития эоловых процессов (20022003, 2003-2004 и 2004-2005 гг.).
В 10-50 м от очага дефляции (бесснежные участки пашни) по профилю (рис. 1) наблюдаются сильнозаг-рязненные эоловые волны, в которых накапливается до 75 г/м2 в сутки мелкозема. В лесополосе, наветренных склонах сугробов за лесополосой, кедровом лесу пылевая нагрузка соответствует низкому уровню загрязнения - менее 250 мг/м2 сут, что еще раз подтверждает происхождение загрязненных участков снежной по-
верхности не антропогенным атмосферным выпадением (в большей степени), а локальным эоловым переносом почвенных частиц внутри агроландшафтов, во время бурь, характерных для весенних месяцев.
Эоловые процессы способствуют механической миграции химических элементов. Из очагов дефляции выносятся и перераспределяются по агроландшафтам важнейшие для сельскохозяйственных растений макроэлементы: кальций, магний, азот, фосфор, калий, а также микроэлементы - медь, цинк, барий, ванадий и др. (рис. 1).
Содержание перечисленных химических элементов в эоловых отложениях агроландшафтов за годы наблюдений, за исключением 2001 г., достаточно однообразно. Анализируя данные по количественному составу микроэлементов за 2002-2007 гг., нами сделан вывод, что среднее содержание ряда тяжелых металлов в снеге кедрового леса в 1,5-5 раз меньше их количества в снежной толще пашни.
Рис. 1. Содержание ряда тяжелых металлов в твердом нерастворимом остатке снега по опорному профилю ключевого участка Лучановского стационара
Ежегодный вынос тяжелых металлов и их аккумуляция в пределах пашни, у кромки леса и дальнейшая транспортировка талыми, дождевыми водами приводят к нарушению химического и минерального баланса почв, способствуют их локальному накоплению не только в почве, но и в
поверхностных и грунтовых водах, растениях. При избытке этих элементов в почве снижается продуктивность растений, повышается их содержание в сельскохозяйственной продукции, употребление в пищу которой может вызвать серьезные заболевания животных и человека.
ЛИТЕРАТУРА
1. Евсеева Н.С. Цикличность проявления дефляции почв холодного периода года в агроландшафтах юго-востока Западно-Сибирской равнины
// Вестник Томского государственного университета. 2005. № 15. С. 168-170.
2. Евсеева Н.С., Квасникова З.Н. Осинцева Н.В., Ромашова Т.В. Интенсивность эоловых процессов в холодный период года на пашне юга Том-
ской области и их геохимический аспект // География и природные ресурсы. 2003. № 3. С. 101-105.
3. Евсеева Н.С., Квасникова З.Н., Осинцева Н.В. Миграция вещества при развитии эоловых процессов в таежной зоне юго-востока Западно-
Сибирской равнины // Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменения окружающей среды: Материалы Меж-дунар. школы. Новороссийск, 2003. С. 197-198.
4. Евсеева Н.С., Квасникова З.Н., Осинцева Н.В. Оценка эоловых процессов в таежной зоне юго-востока Западно-Сибирской равнины (на при-
мере Томь-Яйского междуречья) // Самоорганизация и динамика геоморфосистем: Материалы XXVII Пленума Геоморфологической комиссии РАН. Томск: Изд-во Ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2003. С. 300-302.
5. Долгилевич М.И. Особенности ветровой эрозии почв и применение агролесомелиоративных мероприятий в Западной Сибири // Защита почв
Сибири от эрозии и дефляции. Новосибирск, 1981. С. 15-22.
6. Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция: основные факторы и количественные оценки: Автореф. дис. ... д-ра геогр. наук. М., 1991. 53 с.
7. Любцова Е.М. Эоловая миграция вещества и ее роль в распространении фтора в ландшафтах юга Минусинской котловины // География и
природные ресурсы. 1994. № 2. С. 86-91.
8. Любцова Е.М. Эоловые процессы // Пространственно-временной анализ динамики эрозионных процессов на юге Восточной Сибири. Ново-
сибирск, 1997. С. 132-177.
9. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея, 1999. 730 с.
Статья представлена научной редакцией «Науки о Земле» 7 апреля 2009 г.
