CC BY
57
МЕТОДЫ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
УДК 631.4
А.Н. Геннадиев1, А.П. Жидкин2, К.Р. Олсон3, В.Л. Качинский4
ЭРОЗИЯ И ПОТЕРИ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА ПОЧВ ПРИ РАСПАШКЕ СКЛОНОВ5
На основе применения нового метода магнитного трассера получены данные о темпах эрозионно-аккумулятивных процессов на почвах склонов, занятых пашней и лесной/лугово-степной растительностью. Показаны различия в особенностях проявления смыва-намыва почв, возникающие при смене типов землепользования. Выявлены количественные параметры потерь органического углерода в эродируемых пахотных почвах на склонах различной конфигурации и экспозиции.
Ключевые слова: почвенные катены, эрозия почв, дегумификация, органический углерод, гумус, землепользование.
Введение, постановка проблемы и задачи исследования. Одной из актуальных задач современной географической науки является изучение глобальной взаимосвязи природных явлений, в частности анализ факторов и последствий глобального изменения климата. Так, весьма актуальна проблема, заключающаяся в том, что при возможном изменении климата в сторону потепления возникают условия для трансформации территориальной структуры землепользования, а именно для продвижения пропашных сельскохозяйственных культур в лесные и пастбищные районы, где ранее земледелие ограничивалось температурным фактором и коротким вегетационным периодом. При такой смене типов использования земель распашка вызывает ускоренную эрозию почв, которая влияет на изменение баланса почвенного углерода, на уровень его секвестрирования в почве и эмиссии в атмосферу, что в свою очередь становится фактором обратного воздействия на климатические параметры.
К настоящему времени проблему влияния почвенной эрозии на запасы органического углерода в почвах изучали многие специалисты в России и за рубежом. Наиболее общий результат этих исследований — представление о том, что эрозионные потери гумуса пахотными почвами могут быть весьма значительными и приводить к дегумификации последних [15]. Причины этого заключаются в усилении минерализации органических веществ при распашке и выносе материала гумусированного верхнего горизонта в бассейны седиментации [10]. Для различных экономических регионов России показано, что в мас-
се смытой почвы содержание валовых форм углерода колеблется от 50 до 230 кг/га в год [12]. Согласно расчетам, из всего смытого с почвенным материалом органического углерода приблизительно 70% аккумулируется в местных понижениях рельефа, около 20% в виде СО2 поступает в атмосферу и 10% выносится в аквальные системы — реки, моря, океаны [18—20]. Однако точных данных о результатах эрозии почвенного покрова при переводе земель из лесных или пастбищных в пахотные, о степени дегумификации почв и перераспределении гумуса на пахотных землях в связи с их смывом пока явно недостаточно.
В свете сказанного представляются актуальными следующие задачи: а) сравнение на количественном уровне скорости смыва пахотных и неосвоенных почв на сопряженных и сопоставимых участках и определение потерь гумуса (органического углерода) при сменах типа землепользования; б) выявление зон выноса/аккумуляции переносимого почвенного материала на склонах или вне склонов; в) оценка процессов гомогенизации и гетерогенизации почвенного покрова по содержанию органического углерода (Сорг) в результате эрозии почв.
Объекты и методы. Для оценки эрозионно-аккумулятивных процессов в данном исследовании использовались специфические микрокомпоненты почв, маркирующие механическую миграцию вещества, — сферические магнитные частицы (СМЧ). Метод магнитного трассера применительно к задачам изучения эрозии почв был апробирован в США около 20 лет назад [16], а в России 10 лет назад [3—7, 21,
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра геохимии ландшафтов и географии почв, профессор, докт. геогр. н., e-mail: [email protected]
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра геохимии ландшафтов и географии почв, мл. науч. с., e-mail: [email protected]
3 Департамент природных ресурсов и экологических наук Иллинойсского университета, США, профессор, e-mail: [email protected]
4 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра геохимии ландшафтов и географии почв, аспирант, e-mail: [email protected]
5 Работа выполнена при поддержке РФФИ и Американского фонда гражданских исследований и развития (проекты РФФИ 10-05-00532-а и РФФИ-АФГИР 09-05-92513-ИК_а).
22]. Сферические магнитные частицы выбрасываются в воздушный бассейн при сжигании угля и некоторых других видов топлива, а затем выпадают на почвенный покров, сохраняясь там по крайней мере в течение сотен лет. На локальном уровне изначально СМЧ распределяются по территории достаточно равномерно. Период наиболее интенсивных выбросов СМЧ в окружающую среду в России, как и в других индустриально развитых странах, составляет примерно 100—150 последних лет, поскольку существенным источником СМЧ были паровые локомотивы. Под воздействием поверхностного и внутрипочвенного водного стока СМЧ перемещаются вместе с другими взвесями в горизонтальном и вертикальном направлениях, маркируя трассы миграции вещества почв.
Количественная оценка результатов латерального перераспределения СМЧ в почвенных катенах дает возможность определить интенсивность и скорость массопереноса в почвах. Метод включает магнитную сепарацию почвенного вещества, контроль за внутри-почвенными запасами СМЧ по изменению магнитной восприимчивости почвенной массы, а также прямое количественное определение содержания сферул в магнитной фракции почв с помощью микроскопа. СМЧ имеют ряд диагностических особенностей: оболочечное строение, пустотелость, металлический блеск и др., что позволяет отличать их от широкого спектра других сильномагнитных минералов. Размеры этих частиц колеблются от долей микрометра до сотен микрометров [1].
Запасы Сорг в почвах определяли с помощью бурового опробования почвенных профилей, с учетом объемной массы почв и на основе лабораторного анализа почвенных образцов. Опробование почв происходило по катенам-трансектам, приуроченным к сходным геоморфологическим условиям, но характеризующимся различными типами землепользования — лесным или пастбищным и сельскохозяйственным пашенным. Для статистической достоверности результатов трансекты дублировались, а почвенные образцы представляли собой смешанные массы почвенного материала, полученного при трехкратном бурении почвы одной и той же позиции в пределах катены.
Количественная оценка скорости смыва почв основана на определении концентрации и запаса магнитных сферул на различных участках склонов относительно опорных водораздельных позиций с учетом допущения, что выявленные между почвами различия по содержанию СМЧ возникли в течение последних 100—150 лет (с начала периода активного использования паровых локомотивов на железных дорогах). Формула расчета следующая:
У = 10BD(X: Т),
где У — ежегодный смыв или намыв вещества почвы в т/га в год (отрицательное значение означает смыв, положительное — аккумуляцию); D — мощность па-
хотного (или пахотного с подпахотным) горизонта, м; В — плотность почвы, г/см3; Т — число лет с начала выпадения компонентов-маркеров до времени отбора проб; X — относительное изменение удельного запаса компонентов-трассеров в исследуемой точке, определяемое по формуле X = (А — Аоп)/^оп, где А — измеренный удельный запас трассера в исследуемой точке, г/м2; Аоп — опорное значение запаса трассера на эталонном участке (в тех же единицах), за эталонный участок принимается местность, в максимально возможной степени не подвергавшаяся эрозии.
Ключевые участки исследования расположены в лесной, лесостепной и степной зонах Центральной России (Московская, Белгородская, Тульская, Курская, Тамбовская и другие области) и Среднего Запада США (штат Иллинойс). Они выбраны в достаточной близости к железным дорогам и предварительно тестированы на содержание в почвах СМЧ.
Методика лабораторных и полевых исследований для количественной оценки эрозии почв с помощью метода магнитного трассера опубликована ранее [6].
Обсуждение результатов. К настоящему моменту проведено довольно много исследований, посвященных влиянию распашки на эрозионно-аккумулятивные процессы. Однако единичны работы, в которых количественные данные получены на основе сопоставления смыва пахотных и сопряженных с ними почв под естественной растительностью. При этом исследователи базировались преимущественно на косвенных методах оценки эрозии почв [11, 14].
Использование прямого метода магнитного трассера позволило провести сравнительный количественный анализ проявлений эрозии в пахотных и неосвоенных (лесных, лугово-степных) почвах ряда регионов России и США.
Так, на типичных черноземах Ямской степи (Белгородская область), дерново-подзолистых почвах участка Чашниково (Московская область) и черноземах выщелоченных участка Спрингфилд [3, 22] смыв почв под естественной растительностью либо не был выражен, либо не превышал 3 т/га в год. Для белгородских типичных черноземов, формирующихся под некосимой степью, даже на крутых бортах балок с уклонами до 20°, скорость эрозии составляла всего около 1 т/га в год. В свою очередь на морфологически идентичных склонах с аналогичным, но распаханным почвенным покровом темп эрозии почв возрастал на порядок и более. Распашка участка Ямская степь привела к увеличению скорости эрозии типичных черноземов на отдельных частях склона до 25 т/га в год и более, участка Чашниково с дерново-подзолистыми почвами — до 12—15 т/га в год, участка Спрингфилд с черноземами выщелоченными — до 14 т/га в год (табл. 1).
Детальное исследование влияния эрозии на выщелоченные среднемощные черноземы пахотных и неосвоенных (занятых лесной растительностью) склонов выполнено на ключевом участке Диктатура в Плав-
Таблица 1
Скорость эрозионно-аккумулятивных процессов на разных участках склонов в пределах участков Ямская степь, Чашниково, Спрингфилд, т/га в год
Позиция склона Ямская степь Чашниково Спрингфилд
степь пашня лес пашня лес пашня
Водораздельная поверхность Опор* Опор* Опор* Опор* Опор* Опор*
Плечевая часть + 1 -6
Верхняя часть 0 -14 +28 -8 +3 -7
Средняя часть + 3** -26
Нижняя часть +2 -25 + 1 -10 -5 -14
Верхняя часть подножия -2 -5
Нижняя часть подножия -1 -1
Высокая пойма -3 -5
* Опорные площадки, при сравнении с которыми производился расчет скорости эрозии почв на участках склонов; ** отрицательное значение означает вынос вещества, положительное — аккумуляцию.
ском районе Тульской области вблизи пос. Диктатура. Территория характеризуется холмисто-увалистым эрозионным рельефом с интенсивным долинно-балочным расчленением — средняя относительная высота 60—70 м. Склоны междуречий имеют уклоны до 5° и протяженность 600—800 м. Почвообразующие породы представлены в основном карбонатными лёссовидными суглинками. На территории имеются небольшие лесные массивы с древостоем из ели и широколиственных пород. В пределах сопряженных лесной (TDF) и пахотной (TDС) катен опробованы почвы на 6 склоновых позициях — водораздельной и приводораздельной (разрезы 1, 2), средней (разрезы 3, 4) и нижней (разрезы 5, 6) частей склона (табл. 2).
В латеральном направлении в пределах лесной катены (TDF) не наблюдается устойчивого тренда изменения содержания и запасов СМЧ в почвах. В самом верхнем слое почв (0—7 см) содержание магнитных сферул по направлению от водораздельной к нижней части склона изменяется следующим образом: (22,5-17,3-18,0-13,3-21,7-14,4)-10-4%. В этом же направлении без выраженного тренда изменяются и запасы СМЧ в 50-сантиметровой толще: 7,4—6,8—4,1—6,9—5,1—5,2 г/м2. При этом в большинстве разрезов выявлен аккумулятивный тип радиального распределения магнитных сферул с максимумом в верхнем горизонте, что указывает на слабую турбированность облесенных черноземов.
Существенно иная ситуация в радиальном и латеральном распределении трассера выявлена при смене типа землепользования — замещении лесной
Таблица 2
Содержание СМЧ, гумуса и плотность лесных черноземов на участке Диктатура (Тульская область)
Образец Глубина, см Содержание СМЧ, п 10-4% Запас СМЧ, г/м2 в 50 см Плотность, г/м3 Сорг, %
0-7 22,5 1,1 6,14
TDF-1 7-15 15,8 7,4 1,1 3,83
15-30 7,8 1,0 3,66
30-50 13,8 1,1 3,26
0-7 17,3 1,1 5,17
TDF-2 7-15 27,2 6,8 1,2 3,75
15-30 9,0 1,1 3,54
30-50 6,5 1,1 2,05
0-7 18,0 1,0 6,56
TDF-3 7-15 10,8 4,1 1,1 4,38
15-30 3,7 1,1 3,53
30-50 5,9 1,1 2,76
0-7 13,3 1,1 4,97
TDF-4 7-15 15,8 6,9 1,3 3,55
15-30 8,5 1,1 2,51
30-50 11,3 1,2 1,67
0-7 21,7 1,2 4,99
TDF-5 7-15 8,1 5,1 1,2 3,11
15-30 6,6 1,3 2,35
30-50 4,8 1,4 1,38
0-7 14,4 0,9 6,79
TDF-6 7-15 11,6 5,2 1,0 5,50
15-30 10,8 1,1 4,00
30-50 6,8 1,2 2,85
растительности пашней, катена TDC (табл. 3). В почвах пахотной катены обнаруживаются различные типы вертикального распределения СМЧ. Максимумы содержания трассера находятся не обязательно вблизи поверхности, а на разной глубине, что указывает на значительную турбированность почв, вызванную воздействием сельскохозяйственной техники при распашке. Это подтверждается и особенностями распределения органического углерода по профилю почв. В пахотных почвах он распределен по горизонтам верхней части почв более или менее равномерно (табл. 3).
Особенно выражено агротехногенное воздействие на почвы пахотной катены при рассмотрении данных о латеральном распределении магнитного трассера. Общие запасы СМЧ в пахотном и подпахотном 50-сантиметровом слое почв от верхней части катены к нижней изменяются следующим образом: 12,7—13,1—5,5—6,5—10,2—9,5 г/м2. В почвах трансэлювиальных позиций в верхней и средней частях склона содержание сферул оказывается в 2 раза и более ниже (5,5-6,5 г/м2), чем в автономной и близкой к ней позиции верхней части склона (12,7 и 13,1 г/м2). В нижней части склона и на залуженном борту балки содержание СМЧ вновь заметно увеличивается (около
Таблица 3
Содержание СМЧ, гумуса и плотность пахотных черноземов на участке Диктатура (Тульская область)
Образец Глубина, см Содержание СМЧ, и-10-4% Запас СМЧ, г/м2 в 50 см Плотность, г/м3 Сорг, %
TDС-1 0-7 35,7 12,7 1,3 3,66
7-15 11,7 1,2 3,79
15-30 17,9 1,4 3,62
30-50 15,9 1,4 3,50
TDС-2 0-7 21,0 13,1 1,1 4,07
7-15 42,4 1,4 3,70
15-30 14,0 1,3 3,66
30-50 16,7 1,2 2,57
TDС-3 0-7 11,8 5,5 0,9 4,33
7-15 9,8 1,3 4,18
15-30 10,8 1,3 4,13
30-50 6,7 1,2 3,53
TDС-4 0-7 12,7 6,5 1,1 3,47
7-15 9,6 1,4 3,27
15-30 17,1 1,3 3,16
30-50 4,1 1,3 2,35
TDС-5 0-7 19,2 10,2 1,0 3,00
7-15 13,5 1,4 2,97
15-30 14,7 1,3 2,55
30-50 16,8 1,3 1,67
TDС-6 0-7 27,6 9,5 1,1 4,77
7-15 23,3 1,3 4,00
15-30 14,8 1,2 3,58
30-50 9,4 1,2 3,27
10,2 и 9,5 г/м2) по сравнению с зоной склонового выноса материала.
Выявлено также, что в результате смены типа землепользования и начала сельскохозяйственного освоения в верхних горизонтах пахотных почв уменьшилось содержание Сорг (до 3—5 против 5—7% в лесных почвах) и увеличилась плотность почв (до 1,3—1,4 против 1,0—1,2 г/см3 в лесных почвах).
Для перехода от изменения концентрации компонента-маркера к среднегодовым (за последние 140 лет) величинам смыва и аккумуляции вещества почв использовали пропорциональную калибровочную модель и формулу расчета, приведенную выше. Расчетная скорость эрозии почв на лесном склоне не превышает 2—3 т/га в год. На пахотном склоне она варьирует от 8 до 22 т/га в год на различных его частях. В верхней (разрез TDC-3) и средней (разрез TDC-4) частях склона отмечается наиболее высокая скорость эрозионных процессов. Запасы СМЧ в почвах этих участков склона в 2 раза меньше, чем запасы на водораздельных позициях, что соответствует скорости смыва около 20—22 т/га в год. В нижней части склона (разрез TDC-5) скорость эрозии заметно уменьшается и составляет около 8 т/га в год. Борт балки (разрез TDC-6) не распахивается и занят есте-
ственной луговой растительностью. Однако скорость эрозии здесь составляет около 10 т/га в год. Видимо, водные потоки с пашни оказываются настолько действенным фактором эрозии, что естественная луговая растительность на склоне балки, особенно в весенний период при снеготаянии, оказывается неспособной полностью ее предотвратить.
Для количественной оценки изменения содержания Сорг при распашке почв рассчитаны его запасы в верхнем 15-сантиметровом слое почв лесной и пахотной катен. Различия в запасах Сорг между лесными и пахотными черноземами одних и тех же склоновых позиций указывали на величину потери органического углерода, вызванную сменой землепользования. Максимальные потери Сорг — от 13 до 15 т/га — характеризовали почвы средней и нижней частей склона. Если считать, что лесные посадки имеют возраст около 100 лет, можно оценить среднюю скорость потерь углерода на этих частях склонов в 0,13—0,15 т/га в год. Следует отметить, что в более глубоких горизонтах почв (ниже 15 см) запасы Сорг в пахотных почвах больше, чем в лесных, что обусловлено поступлением корневого отпада культурных травянистых растений.
Литературные данные свидетельствуют о различной скорости эрозионно-аккумулятивных процессов на разных по экспозиции склонах. По данным И.Д. Брауде [2], в степи и лесостепи за счет неравномерного схода снега на склонах «теплых» южных и западных экспозиций скорость эрозии выше, чем на северных. Кроме того, склоны южной экспозиции быстрее оттаивают и дольше остаются незащищенными, что увеличивает риск эрозионно-опасных событий на этих склонах из-за вероятности возникновения талодождевого смыва, при котором на порядок увеличивается мутность потока [8]. В связи с этим представляется важным количественно оценить различия в гумусовом состоянии почв на пахотных склонах разной экспозиции, подверженных агротех-ногенной эрозии.
Такие исследования проводились на трех ключевых участках: Александровка в Тульской области (максимальная крутизна склонов 6°), Грачева лощина в Курской области (до 5°) [9] и Толмачи в Тамбовской области (не более 3°).
С помощью метода магнитного трассера установлено, что скорость выноса материала пахотных почв за пределы исследованных склонов составила: на черноземах выщелоченных и оподзоленных участка Александровка на южном склоне — 15 т/га в год, на северном — 2,5 т/га в год; на черноземах типичных и выщелоченных участка Грачева лощина на южном склоне — 13 т/га в год, на северном — 5 т/га в год; на черноземах типичных и выщелоченных участка Толмачи на южном склоне — 7,5 т/га в год, на северном — 5,5 т/га в год (рис. 1). Таким образом, на всех исследованных участках эрозия почв на склонах южной экспозиции протекает интенсивнее, чем на
M
о
Алексавдровка
Грачева лощина
Толмачи
Рис. 1. Скорость эрозии почв на ключевых участках Алексавдровка, Грачева лощина и Толмачи на склонах разной экспозиции: 1 — южные склоны; 2 — северные склоны
склонах северной экспозиции. При этом на участках с крутизной склонов 5 и 6° (Грачева лощина и Алексавдровка) разница в скорости смыва почв на разных склонах составила от 2,5 до 6 раз. На слабонаклонных поверхностях с крутизной склонов до 3° на участке Толмачи различия в скорости эрозии между склонами составили всего 1,4 раза. Как видно, в целом обнаружен очень высокий уровень различий в интенсивности эрозионных процессов на противоположных склонах. Для проверки этих данных требуются дополнительные исследования в различных условиях землепользования.
По результатам проведенных работ выявлены определенные связи между скоростью эрозионно-аккумулятивных процессов, экспозицией склонов и запасами Сорг в пахотных горизонтах почв.
Так, на участках Александровка и Грачева лощина содержание Сорг на более интенсивно эродируемых склонах южной экспозиции заметно меньше, чем на склонах северной экспозиции. Оно составляло на участке Алексавдровка в среднем 3,7%, в то время как на склонах северной экспозиции — 4,1%, а на участке Грачева лощина — 3,5 против 3,6%.
На участке Толмачи с малыми уклонами поверхности и практически одинаковой скоростью эрозии почв содержание Сорг на склонах южной и северной экспозиции было практически одинаковым (в среднем 4,3%) (рис. 2).
Выявлено также, что на участках Алексавдровка и Грачева лощина на склонах южной экспозиции с высокой скоростью эрозии почв наблюдается повышенная вариабельность значений содержания Сорг — коэффициент вариации равен 11 и 12% соответственно. В то же время на склонах северной экспозиции с меньшей скоростью смыва почв разброс содержания Сорг оказывается в 1,5—2 раза меньше и коэффициент вариации составляет 5 и 8% соответственно. На слабонаклонных поверхностях участка Толмачи в связи с низкой скоростью эрозии на склонах как северной, так и южной экспозиции содержание Сорг варьировало на обоих склонах несколько меньше — значения коэффициента вариации равны 5 и 6% соответственно.
Рис. 2. Содержание органического углерода в пахотных горизонтах почв полярно ориентированных склонов на участках Александров-ка, Грачева лощина и Толмачи: 1 — южные склоны; 2 — северные
склоны
Таким образом, интенсификация эрозионных процессов на склонах приводит к увеличению контрастности компонентов почвенного покрова по свойствам почв (по содержанию Сорг). При уменьшении скорости эрозии почвенный покров в плане гумусового состояния становится более гомогенным.
Еще один важный результат, полученный при изучении эрозии почв методом магнитного трассера, касался выявления локализации зон смыва—намыва почв на пахотных склонах различной морфологии. В этом аспекте исследовались ранее рассмотренные участки — Ямская степь, Чашниково и Спрингфилд, — а также участки Диксон-Спрингс [17] и Ганновер в штате Иллинойс (США).
Все обследованные склоны по характеру продольного профиля подразделены на 3 типа: а) выпуклые; б) прямые; в) выпуклые в верхней и вогнутые в нижней части склона. На основании изучения латерального распределения СМЧ в почвенном покрове склонов выявлена связь между морфологическим строением продольных профилей склонов и местоположением на них зон выноса и аккумуляции вещества пахотных почв (рис. 3).
На выпуклых и прямых склонах смена зон выноса и аккумуляции вещества почв отмечена на всех частях склонов. При этом анализ локализации зон выноса и аккумуляции не выявил связи ни с экспозицией склонов, ни с приуроченностью к каким-либо их частям.
На выпукло-вогнутых склонах в верхней (выпуклой) части наблюдается чередование зон выноса и аккумуляции. В нижней (вогнутой) части склона преобладает смыв вещества почв. Такой характер распределения СМЧ выявлен на всех исследованных выпукло-вогнутых склонах. Так, на ключевом участке Диксон-Спрингс запасы СМЧ на водораздельных участках составляют 15,6 г/м2, в верхней (выпуклой) части склона — 16,5-23,3 г/м2, а в нижней (вогнутой) — лишь 4,9-9,7 г/м2. У подножия склона (на верхней пойме) запасы СМЧ возрастают до 12,1 г/м2. На ключевом участке Спрингфилд запасы СМЧ на водораздельных участках составляют в среднем 33,4 г/м2, в верхней (выпуклой) части склона — 24,8,
Рис. 3. Запасы СМЧ (г/м2) в пахотных горизонтах почв выпуклого склона на участке Грачева лощина (три дублирующие трансекты): Вр — водораздельная поверхность; Вч — верхняя часть склона; Сч — средняя часть склона; Нч — нижняя часть склона. Ромбики — ряд 1, квадратики — ряд 2, треугольники — ряд 3
а в нижней (вогнутой) — 14,8 г/м2, к подножию склона они возрастают до 26,6 г/м2. На ключевом участке Ганновер запасы магнитных сферул в верхней (выпуклой) части склона составили 14,2, а в нижней (вогнутой) — 3,9 и у подножия склона — 4,9 г/м2.
Активный вынос в нижней части вогнутых склонов объясняется законом нелинейной связи [13], согласно которому после слияния ручьев на вогнутом
склоне расход наносов увеличивается в 2-3 раза по сравнению с выпуклым склоном. В результате на этих участках более чем в 2 раза увеличиваются параметры формирующихся промоин [8].
Заключение. Как показали проведенные исследования, применение метода магнитного трассера позволяет дать количественную характеристику эрозии почв, рассчитать скорость эрозионно-аккумулятивных процессов на склонах различной конфигурации и экспозиции, дифференцированно по различным частям склона выявить параметры смыва—намыва почв, установить корреляции между интенсивностью эрозии почв и процессами дегумификации, оценить влияние типа землепользования на темп потерь органического углерода почв.
Дальнейшее совершенствование метода магнитного трассера, его сопряженное использование с другими прямыми методами оценки эрозионных процессов должно способствовать получению новой качественной информации и теоретических представлений о природе, факторах и особенностях латерального массопереноса в почвах и его влиянии на свойства почв, в частности на запасы Сорг.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бабанин В.Ф., Трухин В.И., Карпачевский Л.О. и др. Магнетизм почв. Ярославль: ЯГТУ, 1995. 223 с.
2. Брауде И.Д. Рациональное использование эродированных серых лесных почв Нечерноземной зоны РСФСР. М.: Лесная промышленность, 1976. 72 с.
3. Геннадиев А.Н., Голосов В.Н., Чернянский С.С. и др. Разработка метода разновозрастных трассеров для оценки стадийности почвенно-эрозионных процессов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2008. № 3. С. 23-31.
4. Геннадиев А.Н., Олсон К.Р., Чернянский С.С., Джонс Р.Л. Количественная оценка эрозионно-аккумуля-тивных явлений в почвах с помощью техногенной магнитной метки // Почвоведение. 2002. № 1. С. 21-32.
5. Геннадиев А.Н., Олсон К.Р., Чернянский С.С., Джонс Р.Л. Почвообразование, эрозия и загрязнение почв на территории древнего поселения Кахокиа в долине р. Миссисипи (США) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2001. № 3. С. 33-38.
6. Геннадиев А.Н., Чернянский С.С., Ковач Р.Г. Сферические магнитные частицы как микрокомпоненты почв и трассеры массопереноса // Почвоведение. 2004. № 5. С. 15-25.
7. Геннадиев А.Н., Чернянский С.С., Олсон К.Р., Ковач Р.Г. Индикация параметров массопереноса в почвах по содержанию сферических магнитных частиц // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2005. № 3. С. 29-35.
8. Голосов В.Н. Эрозионно-аккумулятивные процессы в речных бассейнах освоенных равнин. М.: ГЕОС, 2006. 296 с.
9. Жидкин А.П. Оценка эрозионных процессов методом магнитного трассера в почвах малого водосбора (Курская область) // География и природные ресурсы. 2010. № 1. С. 149-156.
10. Кудеяров В.Н., Заварзин Г.А., Благодатский С.А. Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России. М.: Наука, 2007. 314 с.
11. Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. 200 с.
12. ЛитвинЛ.Ф. География эрозии почв сельскохозяйственных земель России. М.: Академкнига, 2002. 252 с.
13. Маккавеев Н.И. Основные модели развития рельефа // Геоморфология. 1986. № 3. С. 6-15.
14. Молчанов А.А. Гидрологическая роль леса. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 487 с.
15. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н. Запасы углерода органических соединений в почвах Российской Федерации // Почвоведение. 1995. № 1. С. 21-32.
16. Jones R.L., Olson K.R. Fly ash use as a time marker in sedimentation studies // Soil Sci. Soc. of America J. 1990. Vol. 54. P. 1393-1401.
17. Hussain I., Olson K.R., Jones R.L. Erosion patterns on cultivated and uncultivated hillslopes determined by soil fly ash contents // Soil Science. 1998. Vol. 163. P. 28-34.
18. Lal R., Kimble J.M., Follet R.F., Cole C.V. The potential of U.S. cropland to sequester carbon and mitigate the greenhouse effect. Chelsea, MI: Ann Arbor Press, 1998.
19. Leeden F., Van der Troise F.L., Todd D.K The water encyclopedia. Second edition. Chelsea, MI: Lewis Publishers, 1991.
20. Meade R.H., Parker R.S. Sediment in rivers of the United States. National Water Summary. 1984. SGS Water Supply Pap. 1984. P. 49-60.
21. Olson K.R., Gennadiyev A.N., Jones R.L., Chernyan-skii S.S. Erosion patterns on cultivated and forested hillslopes near Ashukino // Soil Sci. Soc. of America J. 2002. Vol. 66, N 1. P. 193-201.
22. Olson K.R., Gennadiyev A.N., Golosov V.N. Comparison of fly ash and radio-cesium tracer methods to assess soil erosion and deposition in Illinois landscapes (USA) // Ibid. 2008. Vol. 173, N 8. P. 1-12.
Поступила в редакцию 12.05.2010
A.N. Gennadiev, A.P. Zhidkin, K.R. Olson, W.L. Kachinsky
EROSION AND ORGANIC CARBON LOSS FROM SOILS DURING SLOPE PLOWING
Data on the rates of erosion and accumulation processes in soils on the slopes under plough and forest/meadow-steppe vegetation were obtained using a new method of magnetic tracer. Changes in specific features of soil wash-out and deposition under different types of land use are described. Quantitative parameters of organic carbon loss from eroded arable soils on the slopes of different shape and orientation were evaluated.
Key words: soil catenas, soil erosion, dehumification, organic carbon, land use.
