CC BY
78
Э.М. Паракшина, А.И. Юсов
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ БУРЫХ ЛЕСНЫХ ОКУЛЬТУРЕННЫХ ПОЧВ ВАРМИЙСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ
Проведён анализ влияния степени эродированности почв на изменение их физических и химических свойств. Выявлены закономерности перемещения по почвенному профилю физической глины, органического вещества и других показателей почвенного плодородия в зависимости от степени эродированности почв. Установлено, что бурые лесные окультуренные почвы
имеют низкую противоэрозионную устойчивость как при воді
Всеобщий глобальный характер антропогенно обусловленных эрозионных процессов в системе экзогенеза диктует необходимость постоянного системного их изучения, прогноза развития и нанесения ущерба ландшафтной (в том числе и агроландшафтной) среде в целом и почвенному покрову в частности. Современные представления о почве и почвенных ресурсах, их устойчивости и оптимизации, о задачах почвоведения в решении экологических проблем - от разработки ландшафтно-адаптивных систем земледелия до кислородной обеспеченности биосферы - неразрывно связано с пониманием особого значения эрозии и деградации.
Детальные почвенно-эрозионные исследования на территории Калининградской области были начаты в 1999 г. В условиях глубокого кризиса сельскохозяйственного производства, с одной стороны, и
Содержание физической глины в бурых лесных ок
, так и ветровой эрозии.
складывающегося рынка земельных ресурсов, с другой, получение научных данных о развитии эрозионных процессов, также как и данных о степени эроди-рованности почв, представляется весьма важной и существенной проблемой, напрямую связанной с сохранением почвенного плодородия, оптимизацией и устойчивостью агроландшафтов.
Результаты рекогносцировочных исследований показывают, что на территории Вармийской возвышенности наиболее эродируемыми являются бурые лесные окультуренные почвы, сформировавшиеся в процессе антропогенной эволюции [1. С. 7]. Эти почвы приурочены к трансэлювиальным элементам рельефа склоновых участков с различными условиями увлажнения и характеризуются укороченным почвенным профилем (табл. 1).
Т а б л и ц а 1
этуренных почвах различной степени эродированности
Степень эродированности почв Горизонт Глубина залегания по профилю, см Глубина взятия образца, см Содержание физической глины, %
Неэродированные Асі 0-7 0-5 27,63
Аі 7-30 10-20 23,23
АВ 30-38 30-40 20,72
ВС 38-80 50-60 31,4
С 80-102 80-90 17,58
Э >102 100-110 25,74
Слабоэродированные Аі 0-20 10-20 26,37
АВ 20-46 30-40 20,41
В 46-72 60-70 28,88
ВС 72-102 80-90 33,28
Среднеэродированные АВ 0-39 10-20 35,16
В 39-85 30-40 41,93
С >85 90-100 48,35
Сильноэродированные Впах 0-22 10-20 24,49
ВС 22-45 30-40 29,51
С 45-60 50-60 35,16
Э >60 70-80 28,88
Очень сильно эродированные ВС 3-28 10-20 21,98
С 28-78 30-40 32,02
Оглинение и лессиваж считаются надёжными диагностическими признаками бурых почв, не всегда заметными при полевом исследовании [2. С. 98].
Эти признаки обнаруживаются при гранулометрическом анализе, когда видны закономерности перемещения по почвенному профилю и накоплению физической глины. В профиле лесных окультуренных почв различной степени эродированности наблюдается некоторое увеличение количества физической глины в иллювиальных горизонтах, но различия гранулометрического состава нижележащих горизонтов обусловлены неоднородностью толщи почвообразующих и подстилающих пород, т.е. двучленностью почвенного профиля, что является результатом действия водноледниковых потоков.
Данные химических анализов указывают на то, что эти почвы образовались из сильнооподзоленных почв (табл. 2). Кислотность почти везде очень высокая по профилю, а в верхних горизонтах она зависит от степени окультуренности. Содержание органического вещества в этих почвах колеблется от низкого до очень низкого и не зависит от степени эродиро-ванности в горизонтах, не выходящих на дневную поверхность; его содержание уменьшается вниз по профилю независимо от гранулометрического состава. Исключение составляет иллювиальный горизонт среднесуглинистой слабоэродированной бурой ненасыщенной почвы, где наблюдается его незначительная аккумуляция.
Данные химических анализов бурых лесных окультуренных почв различной степени эродированности
Степень эродированности почв Глубина взятия образца, см Органическое вещество, % рНкс1 Степень насыщенности основаниями, %
Неэродированные 10-20 1,37 5,2 80,3
30-40 1,1 5 80,7
50-60 0,52 4,6 78,6
80-90 0,45 4,2 65
100-110 0,37 4 59,4
Слабоэродированные 10-20 1,62 5,2 76
30-40 1,05 5 78,2
60-70 0,5 5,1 81,6
80-90 0,7 5 80,6
Среднеэродированные 10-20 1,10 5,5 73,5
30-40 0,52 4,4 66,3
90-100 0,6 3,8 52,5
Сильноэродированные 10-20 1,9 5 71,4
30-40 0,77 4,6 64,6
50-60 0,67 4,7 57,3
70-80 0,45 4 60,7
Очень сильно эродированные 10-20 1,1 5,2 76,7
30-40 0,5 5 71,3
Вне зависимости от степени эродированности наблюдается общая закономерность - происходит значительное увеличение содержания органического вещества в горизонтах, выходящих на дневную поверхность. Эти показатели имеют прямую корреляцию с увеличением содержания в этих горизонтах физической глины, кроме очень сильно эродированных почв. Такая закономерность, по нашему мнению, является результатом латерального поступления органического вещества в процессе его водно-воздушной миграции на трансэлювиальные элементы рельефа.
Степень насыщенности основаниями достаточно высокая в неэродированных и слабоэродированных почвах с увеличением в нижележащих горизонтах. При средне-, сильно- и очень сильной эродирован-ности почвы ненасыщены основаниями, что указывает на увеличение содержания в них ионов Н+ и А13+ в большей степени, чем катионов Са2+ и М^2+. Это провоцирует увеличение кислотности почвенного раствора и ускоряет процессы пептизации в почвенных поглощающих комплексах, сопровождающиеся разрушением водопрочных структур и растворением органоминеральных соединений, что приводит к их выносу из всех горизонтов почвенных профилей.
Среди факторов, от которых зависит не только интенсивность, но и возможность проявления эрозионных процессов, противоэрозионную устойчивость почв можно рассматривать как один из основных [3. С. 9].
Противоэрозионная стойкость почв является одной из составляющей в комплексе физикогеографических условий формирования ландшафтов в системе «эродирующаяся поверхность - атмосферные явления». Относительно локальное и непродолжительное антропогенное влияние на эту систему посредством изменения биотических условий формирования ландшафтной среды выводит её из равновесного состояния и может являться при-
чиной проявления ускоренной эрозии с той или иной направленностью и интенсивностью эрозионных процессов.
Противоэрозионная устойчивость почв характеризуется интенсивностью проявления на них процесса эрозии, прямыми показателями которой (при ветровой эрозии) являются плотность ветропесчаного потока или (в случае водной эрозии) мутность водного потока. Однако существует ряд косвенных признаков (условия залегания по рельефу, ориентация склонов, вид угодья, шероховатость поверхности и т.д.), по которым достаточно точно можно определить, как развивался или как будет развиваться процесс эрозии на той или иной почве [4. С. 64]. Наиболее универсальными индикаторами эрозионных процессов являются свойства самой почвы - гранулометрический и агрегатный состав, количество хряща в верхних горизонтах и др. (табл. 3).
Исследования гранулометрического состава, проведённые методом сухого рассева, показали, что количество водопрочных агрегатов (т.е. сумма агрегатов больше 0,25 мм) в горизонтах, выходящих на дневную поверхность в бурых ненасыщенных почвах лёгкого гранулометрического состава, уменьшается с увеличением степени эродированности. В сильноэродированных почвах из них большая часть падает на долю агрегатов от 0,25 до 0,5 мм. Этот факт указывает на то, что эти почвы сильно подвержены процессам водной эрозии. На очень сильно эродированных почвах отмечается увеличение количества водопрочных агрегатов за счёт их латерального поступления при возникновении аккуму-лятивно-эллювиальных форм микрорельефа и их перемещения из нижележащих горизонтов в результате смыва мелкозёма.
Диагностика эродированных почв по развевае-мости (табл. 4, 5) включает определение интенсивности дефлируемости по коэффициенту эрозийно-сти (т.е. по соотношению суммы агрегатов более 1мм к сумме агрегатов менее 1 мм).
Г ранулометрический состав бурых ненасыщенных почв различной степени эродированности
Степень эродированности почв Глубина Размер фракций, мм
Горизонт взятия образца, >10 10-7 7-5 5-3 3-2 2-1 ,5 0, - 0,5 - 0,25
см Содержание фракций, %
Аі 10-20 4,9 4,9 0 0 0 0,4 3 10,3
Неэродированные АВ 30-40 3 3 0 0 0 0,4 3,5 13,2
ВС 50-60 0 0,3 0,6 1,3 1,4 3,2 0,4 4,8
С 80-90 5 5 0 0 0 0,8 4,9 12,2
Аі 10-20 0 0 0 0 0 1,6 2,4 8,4
Слабоэродированные АВ 30-40 0 0 0 0 0 0,8 1,2 7,2
В 60-70 0,7 0,7 0 0 0 0 0,4 3,6
ВС 80-90 0,9 0,9 0 0 0 0,4 1,6 5,5
АВ 10-20 1,8 1,8 0 0 0 0 0,8 5,9
Среднеэродированные В 30-40 2,9 2,9 0 0 0 0 0,4 5
С 90-100 0 0 0 0 0 0 0,4 3,2
Впах 10-20 0 0,6 1,8 0 0 0 1,2 5,2
Сильноэродированные ВС 30-40 1,4 1,4 0 0 0 1,2 2,8 8,7
С 50-60 1,1 1,1 0 0 0 0,8 1,6 7,9
D 70-80 0 0 0 0 0 0 1,2 5,2
Очень сильно ВС 10-20 2,6 2,6 0 0 0 1,2 2,3 7,4
эродированные С 30-40 2,0 2,0 0 0 0 0 0,8 3,1
Т а б л и ц а 4
Классификация почв по развеваемости
Степень развеваемости Коэффициент эрозийности
Слаборазвеваемые 0,5-1
Среднеразвеваемые 0,2-0,5
Сильноразвеваемые 0,0-0,2
Т а б л и ц а 5
Влияние гранулометрического состава на ветроустойчивость бурых ненасыщенных почв
Ключевой участок Сумма фракций при сухом рассеве, г Коэффициент устойчивости
Более 1 мм Менее 1 мм
Неэродированные 181,9 1601,1 0,11
Слабоэродированные 24,56 1510,44 0,02
Среднеэродированные 66,24 1773,76 0,04
Сильноэродированные 35,9 1460,1 0,02
Очень сильно эродированные 123,14 1800, 86 0,07
Для этих целей была использована классификация почв по развеваемости, ранее применявшаяся в условиях Калининградской области [4. С. 51; 5. С. 120].
Анализ этих данных указывает на то, что бурые ненасыщенные почвы также можно отнести и к сильно-дефлируемым.
Таким образом, эрозия почв Вармийской возвышенности как явление физическое способствует разрушению и выносу почвы не только из верхних почвенных горизонтов за счёт действия водно-воздушных
потоков, но и из нижележащих горизонтов по причине ухудшения физико-химических свойств почв, снижения интенсивности или полного отсутствия почвообразовательных процессов и разрушения почвенных коллоидов.
Совокупным результатом этих процессов является снижение содержания водопрочных агрегатов, увеличение количества сальтирующих фракций, что является причиной появления большого количества вторичнонеразвитых почвенных разностей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Завалишин А.А. Почвенный покров Калининградской области / А.А. Завалишин, Б.В. Надеждин // Почвы Калининградской области: Сб.
науч. тр. М.: Изд-во АН СССР, 1961. С. 5-130.
2. Анциферова О.А. Морфологические особенности бурых лесных почв Калининградской области / О.А. Анциферова, Э.М. Паракшина,
М.Ю. Терентьева // Современные проблемы сельского хозяйства: Сб. науч. тр. Калининград: КГТУ, 2001. С. 96-103.
3. БараевА.И. Агротехнические рекомендации по защите почвы от ветровой эрозии / А.И. Бараев, А.А. Зайцева, Э.Ф. Госсен. М.: Колос, 1965.
С. 7-12.
4. Полоеицкий И.Я. Эрозия почв и меры борьбы с ней / И.Я. Половицкий, Э.М. Паракшина. Целиноград, 1973. 118 с.
5. Терентьева М.Ю. Эрозия почв западной части Калининградского эксклава / М.Ю. Терентьева. Калининград: КГТУ, 2005. 204 с.
Статья представлена научной редакцией «Биология» 18 января 2008 г.
