CC BY
164
. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15, № 3 . УДК 574
ЭРОЗИЯ ПОЧВ В АГРОЛАНДШАФТАХ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ
© 2013 С.А. Ибрагимова, И.В. Казанцев
Поволжская государственная социально-гуманитарная академия, г. Самара
Поступила в редакцию 15.04.2013
Рассматриваются вопросы влияния эрозии почв на агроландшафты Самарской области. Выявлено влияние растений на развитие эрозионных процессов.
Ключевые слова: агроландшафт, эрозия почв, коэффициент эрозионной опасности, Самарская область.
Изучение влияния эрозионных процессов на состояние агроландшафтов имеет большое значение, т.к. они являются одним из основных видов их деградации. Закономерности строения и формирования эрозионных образований Приволжской возвышенности, Среднего Поволжья и Заволжья подробно рассматриваются в работах А. С. Кесь, З.С. Чернышевой, Д.Л. Армада, В.П. Лидо-ва, И.Д. Брауде, Н.М. Коротиной, Е.А. Мироновой, Л.Е. Сетунской и др. [12], однако в их работах влиянию эрозии почв на состояние агроланд-шафтов Самарской области уделено недостаточно внимания.
Эрозия наносит огромный вред сельскому хозяйству, поскольку ее развитие приводит к быстрой потере почвенного плодородия. Урожайность сельскохозяйственных культур на слабосмытых почвах снижается на 10-30%, на среднесмытых -на 30-50%, на слабосмытых - на 50-70% [3].
Изменение противоэрозионной устойчивости почв связано с их зональными особенностями. В пределах той или иной природной зоны наблюдаются ряды смены типов и подтипов почв: от наиболее устойчивых к эрозионной деградации к почвам с меньшей устойчивостью. По данным М.Н. Заславского [6], в лесостепной и степной зонах основные подтипы черноземов по степени снижения противоэрозионной устойчивости образуют следующий ряд: черноземы типичные ^ черноземы выщелоченные ^ черноземы оподзо-ленные ^ черноземы обыкновенные ^ черноземы карбонатные ^ черноземы южные.
В Самарской области состояние агроландшаф-тов можно охарактеризовать как неудовлетворительное. Из 4072,1 тыс. га сельскохозяйственных земель около 50% являются дефляционноопас-ными. Водной эрозии подвержены сельскохозяйственные угодья на площади 1132,4 тыс. га или 29,7%, в том числе пашня - 764,6 тыс. га или 29,5%. По категориям эродированности 21,8% площади сельскохозяйственных угодий составляют слабосмытые почвы, 4,6% - среднесмытые,
Ибрагимова Сакиня Абдулловна, старший преподаватель. E-mail: [email protected]
Казанцев Иван Викторович, кандидат биологических наук, доцент. E-mail: [email protected]
3,3% - сильносмытые. Кроме того, сельскохозяйственные угодья на площади 819,4 тыс. га или 21,4% являются эрозионно-опасными, в том числе пашня - 673,3 тыс. га или 22,7%. Ветровой эрозии (дефляции) подвержено 31,3 тыс. га или 0,8% сельскохозяйственных угодий, преимущественно в слабой степени, в том числе 22,9 тыс. га или 0,8% пашни. Совместному воздействию водной и ветровой эрозии повержено 0,5 тыс. га сельскохозяйственных угодий. Оврагами и промоинами (в области насчитывается 1660 растущих вершин оврагов) занято 15,0 тыс. га, под песками - 3,0 тыс. га [5].
В условиях увалистого сильно расчлененного рельефа Самарской области эрозия интенсивно развивается в Высоком Заволжье, на сыртовых возвышенностях и на левобережье Волги. Силь-ноэродированные почвы максимально распространены в Приволжском, Хворостянском и Исаклинском районах. Среднеэродированные почвы составляют максимальную долю в Иска-линском и Похвистневском районах. Слабоэроди-рованные почвы преобладают в Кинель-Черкасском и Нефтегорском р-нах. Овражная эрозия, наиболее активно развивается в районе р. Большой Иргиз, а также наблюдается в бассейнах всех рек Самарской области. Она также сильно выражена на возвышенностях Высокого и Сырто-вого Заволжья [1]. Наибольшее количество действующих оврагов отмечается на землях Борского, Кошкииского, Нефтегорского, Ставропольского и Шигонского районов [12]. Дефляция в области выраженная гораздо меньше, чем водная эрозия, что связано с тяжелым гранулометрическим составом почв и почвообразующих пород [1]. Ветровой эрозии подвержены супесчаные и песчаные почвы, распространение которых имеет место в Борском, Богатовском, Безенчукском, Кинель-ском, Красноярском, Приволжском, Ставропольском, Сызранском, Хворостянском и Шигонском районах [12].
Вследствие влияния эрозионных процессов в совокупности с другими факторами в почвах наблюдаются такие негативные процессы, как уменьшение гумусового слоя, потеря важнейших элементов питания, дегумификация. Так слабо-смытые почвы теряют более 25% мощности гуму-
сового горизонта, среднесмытые - 25-50%, силь-носмытые - более 50%. Одновременно теряются необходимые растениями питательные вещества: азота - 0,3%, фосфора - 0,15%, калия - 2% от веса смытой почвы [11].
С 1991-1992 гг. площадь подверженных водной эрозии земель возросла с 27,6% до 29,7%, ветровой эрозии - с 0,7% до 0,8% [5, 7].
Оценку сельскохозяйственных земель по степени эрозионной опасности проводят с использованием коэффициента эрозионной опасности относительно линий стока [13]. Он учитывает дополнительную водосборную площадь, образуемую каждым участком границы исследуемого участка, размещаемой под углом к линии стока. При прочих равных условиях при увеличении угла наклона поверхности увеличивается объем направленного стока и, тем самым, повышается опасность ускорения эрозионных процессов. При угле отклонения от горизонталей 50-60° коэффициент достигает максимальной величины (1), а при 80-90° или до 10° - минимальной (0,2-0,3). Его средневзвешенная величина Кср определяется по формуле:
I ЦК
к.
г =1
IЦ
г =1
где Ь - длина 1-го отрезка границы участка; К! -коэффициенты эрозионной опасности расположения 1-го отрезка границы участка; т - количество анализируемых отрезков по всему периметру участка.
Нормальный темп эрозионных процессов, протекающих под естественной растительностью под влиянием геологических и других природных причин, когда потери почв не превышают темпа почвообразования, подразумевает, что потери почвы при эрозии восстанавливаются при почвообразовательном процессе. Особую роль играет плотность почвы, например, дернина препятствует заиливанию пор. На территории области наблюдается тенденция постепенного повышения плотности и снижения пористости почвы от чернозема выщелоченного к чернозему южному, что способствует усугублению эрозионных процессов в южных районах области [8].
Ускоренная эрозия связана с хозяйственной деятельностью человека, ее появления наиболее заметны в агроландшафтах. Она развивается при уничтожении растительности и распахивании почв при крутизне склонов > 2°. Для плоскостной эрозии установлены следующие градации по интенсивности годового размыва почв: незначительная (среднегодовой смыв до 0,5 т/га), слабая (0,5-1 т/га), средняя (1-5 т/га), сильная (5-10 т/га), очень сильная (более 10 т/га). Для линейной эро-
зии - слабая (среднегодовой прирост оврагов менее 0,5 м), средняя (0,5-1,0 м), сильная (1-2 м), очень сильная (2-5 м), чрезвычайно сильная (более 5 м). Необходимо учесть, что каждый гектар оврагов постоянно выводит из строя 2-3 га прилегающих сельхозугодий [15]. Ускоренная эрозия наблюдается на территории Самарской области в пределах Приволжской возвышенности, на Общем Сырте, в Высоком Заволжье [7, 10].
Растения являются эффективным средством защиты почв от эрозии, т. к. принимают на себя ударную силу капель дождя и снижают скорость ветра. Корни растений скрепляют почвенные частицы, тем самым препятствуя смыву, размыву и сдуванию почв. Они также способствуют переводу поверхностного стока в почвы, снижая скорость водного потока [8]. Наличие растений дает возможность накопить больше снега и, таким образом ослабить промерзание почв, обеспечить лучшее впитывание воды в почву, снижает степень дефляции. Эрозионная сила ветра начинает проявляться при скорости более 8-12 м/с на высоте 10 м от поверхности почвы, а метеорологические данные на территории области свидетельствуют о том, что наблюдается скорость ветра гораздо выше предела дефляционной устойчивости почв [4, 12]. Нарушение растительного покрова приводит к развитию эрозии, которая наиболее интенсивно проявляется на склонах его лишенных.
Осадки значительно ослабляют ветровую эрозию, благодаря увлажнению почвы, но их обилие вызывает развитие водной эрозии.
В отличие от климата, рельефа и типа почвы, в той или иной мере создающих потенциальную опасность эрозии, растительность уменьшает или полностью предупреждает возможность ее проявления, тем самым защищая земельные ресурсы от развития водной эрозии и дефляции. Смыв почвы под колосовыми культурами больше, чем под многолетними травами в 4-5 раз, а под пропашными - в 25 раз. Коэффициент эрозионной опасности (по сравнению с паром, равным 1) составляет: у сахарной свеклы - 0,85, у кукурузы, картофеля и подсолнечника - 0,75, у яровых зерновых - 0,5; у озимых зерновых - 0,3 и у многолетних трав - от 0,08 до 0,001 [6, 11, 13].
Коэффициент защитного воздействия на почву разных групп растений устанавливается в зависимости от режима осадков, формирующих сток, и состояния растительности. Очень большую роль в противоэрозионной устойчивости почв играет характер использования земельных ресурсов: специализация, правильность размещения севооборотов, культура земледелия и т.д. [6, 13].
В лесостепной и степной зонах по мере удаления от южной границы леса растительный покров становится все более разреженным. Если на мощ-
Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15, № 3
ных черноземах сомкнутость травостоя еще значительна и полнота покрытия 90-100%, то на темно-каштановых почвах полнота покрытия составляет величину порядка 50%. Особенно сильно нарушается сплошность дернины к концу лета, когда большая часть растений высыхает; сухие стебли обламываются ветром и поверхность почвы становится доступной непосредственному воздействию дождевых капель. Также необходимо отметить, что густота корневой системы по мере нарастания сухости климата также убывает, причем особенно значительно снижается наличие в почве корневищ в связи с резким уменьшением числа растений. Однако корневая система в среднем распространяется на большую глубину и густота корней уменьшается с глубиной равномерно. Весь гумусовый горизонт довольно прочно скреплен корневыми сплетениями. Например, средняя глубина, до которой доходит сеть корней ковылей - около 2 м, у типчаков и тонконога - около 1,21,5 м, причем отдельные корни этих трав достигают глубины 4 м [6, 13].
Характерной особенностью корневой системы культурных однолетних растений является то, что она не развивается в пределах самого верхнего слоя почвы. Мощность не занятого корнями горизонта варьирует от 1-2 см в лесостепи до 4-5 см в степи. Этот незакрепленный поверхностный слой является особенно легкой добычей склоновой эрозии. Корневая система пшеницы на черноземах проникает до глубины 1,5-1,6 м, ржи - до 1,52 м, люцерны - до 3-4 м.
Корневая масса и длина корней, приходящихся на единицу объема почвы под однолетней культурной растительностью, значительно меньше, чем под естественной степной растительностью. Корни однолетних культурных растений отличаются недолговечностью; они начинают отмирать уже после цветения и быстро теряют прочность на разрыв. Следовательно, смена естественной степной растительности посевами однолетних культур создает благоприятные условия для более интенсивного развития не только склоновой, но и русловой эрозии. Наибольшее накопление корневой фитомассы, наблюдается в черноземе выщелоченном, оно снижается в черноземе обыкновенном и еще более - в южном. Для черноземов выщелоченного и обыкновенного ее доля в слое 0-5 см составляет 60-80%, в черноземе южном -50-70% от общей фитомассы слоя 0-30 см. Таким образом, в остро засушливых условиях корни растений сосредоточены в более глубоких слоях
[14].
Показатель влияния сельскохозяйственных культур на развитие эрозионных процессов и степень их защиты в разные времена года необходимо учитывать при составлении задания на разработку структуры посевных площадей землеполь-
зования и установлении количества севооборотов и чередования культур в них.
Более продуктивным на эрозионноопасных участках южной части Самарской области является создание агростепей, т. к. растительность аг-ростепи формирует также значительное количество корневой массы. Например, в слое почвы 030 см под агростепью она может составлять до 24 т/га (на целине - 23 т/га). При этом более 50% подземной фитомассы сосредоточено в поверхностном слое почвы (0-5 см), что создает надежный защитный слой на поверхности почвы, способствуя предотвращению развития эрозионных процессов [14].
Большую роль в закреплении оврагов играют древесные породы, т. к. их корневая система проникает на большую глубину и способна сдерживать большие объемы почвы, причем их корневая система в условиях лесостепи и особенно степи заметно глубже проникает в почву, чем в условиях лесной зоны. Так, например, средняя глубина корней тополя бальзамического составляет 2 м, ильма и клена - до 2,5 м, липы до 3 м, сосны - до 4 м. Эти данные свидетельствуют о том, что в степной и лесостепной зонах древесные насаждения являются действенным средством ослабления русловой эрозии овражно-балочного звена, но не могут препятствовать подмыву оснований речных берегов, т.к. глубина речных плёсов обычно превосходит глубину распространения корневой системы.
С 1991-1992 гг. площадь, подверженных водной эрозии сельскохозяйственных земель возросла на 2,1%, ветровой эрозии - на 0,1%, а ежегодный прирост вершин оврагов в среднем составляет 6-8 м. Так, в Челно-Вершинском районе удельный вес эродированной пашни увеличился с 13,2% в 1969 г. до 50,1% в 2002 г., Алексеевеком районе с 18,4% до 51,9%, Красноярском с 15,6% до 32,9%, в Шенталинском с 20,8% до 40,8%, в Хворостянском с 14,8% до 20,3% соответственно [2, 12]. Таким образом, можно утверждать, что процессы эрозии почв на территории области не затухают.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абакумов Е.В. Эрозия почв // Энциклопедия Самарской области. Т. 6. Т-Я. ООО «СамЛюксПринт». - Самара, 2012. С. 310.
2. Атлас земель Самарской области / Гл. редактор Л.Н.Порошина. - М.: Федеральная служба геодезии и картографии России. 2002.
3. Гарифуллин Ф.Ш. Оптимальные параметры почв и урожай сельскохозяйственных культур // Почвенные условия и эффективность удобрений. - Уфа, 1984. С. 3-12.
4. Географическое краеведение Самарской области: учебное пособие для студентов и учителей: в 2-х частях. Часть I: История и природа / М.Н.Баранова, О.В.Воробьёва, С.А.Ибрагимова, Г.С.Калёнов,
Л. Ф.Ляховская, Ф.А.Никитин, С.АЖуравлёва, И.П.Шиманчик. - Самара: СГПУ, 2009.
5. Доклад о состоянии и использовании земель в Самарской области в 2011 г. - Самара, 2012.
6. Заславский М.Н. Эрозиоведение. - М.: Высшая школа, 1983.
7. Ибрагимова С.А., Каленов Г.С. О мониторинге эрозионных процессов в Среднем Поволжье // Межкафедральный сборник научных трудов. - Самара: СамГПУ, 2003. С. 24-28.
8. Ибрагимова С.А., Ушакова А.Г. Эрозионные процессы на территории Самарской области // Современные проблемы географии и пути их решения: Материалы Международной научно-практической конференции с элементами школы-семинара для студентов, аспирантов и молодых учёных (6-9 ноября 2012 г.). - Томск: ТГУ, 2012. С. 126-131.
9. Казанцев И.В. Борьба с водной эрозией на железнодорожном транспорте / И.В. Казанцев // Экология и жизнь: Сборник статей IX международной научно-
практической конференции. - Пенза: Приволжский дом знаний, 2006. - С.173-175.
10. Калёнов Г.С. Роль рельефа при агроландшафтных исследованиях. - Самара: ОАО ПО «СамВен», 1999.
11. Калёнов Г.С. Роль рельефа при изучении природных и антропогенных ландшафтов. - Самара: СГСХА, 2002.
12. Лобов Г. Г. Почвы Куйбышевской области. - Куйбышев: Кн. изд-во, 1985.
13. Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории Европейской части СССР и борьба с ними. -М. -Л.: Изд-во АН СССР, 1948.
14. СуюндуковЯ.Т, ХасановаР.Ф., Сальманова Э.Ф., Аб-дуллин М.Р. Повышение устойчивости агроэкосистем степного Зауралья республики Башкортостан приемами фитомелиорации // Самарский НЦ РАН. - Самара, 2012. Т. 14, № 1. С. 244-248
15. Шиманчик И.П. Эрозия овражная // Энциклопедия Самарской области. Т. 6. Т-Я. ООО «СамЛюксПринт». - Самара, 2012. С. 310.
IMPACT OF SOIL EROSION ON CONDITION OF AGRICULTURAL LANDSCAPES OF THE SAMARA REGION
© 2013 S.A. Ibrahimova, I.V. Kazantsev
Volga Region State Social-Humanity Academy, Samara
Discusses the impact of soil erosion on condition of agricultural landscapes of the Samara Region. Reveals the influence of the plant on the development of erosion processes.
Key words: agrolandscape, soil erosion, coefficient of erosion risk, Samara Region
Ibrahimova Sacinya Abdullovna, Senior Lecturer. E-mail: [email protected]
Kazantsev Ivan Victorovich, Candidate of Biology, Associate Professor. Е-mail: [email protected]
