CC BY
55
УДК 87.03.07, 87.35.91
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Татьяна Шалвовна Фузелла
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический 10/3, кандидат географических наук, младший научный сотрудник, тел. (903)915-18-39, e-mail: fts10@yandex.ru
С помощью энергетического анализа и с использованием ГИС-технологий проведена оценка пространственного распределения энергетического потенциала почвенного покрова Томской области. По нашей оценке, в почвах Томской области сосредоточено 1,6Ы023 Дж энергии. Расчеты, проведенные с данной позиции, дают объективную оценку природного потенциала почвенного покрова и могут быть использованы при реализации инвестиционных проектов, направленных на использование биоресурсов.
Ключевые слова: почвенный покров, энергетическая оценка, картографирование. SPATIAL DIFFERENTIATION OF SOIL POTENTIAL FOR TOMSK REGION Tatiana Sh. Fuzella
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems Siberian Branch of RAS, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Academichesky ave., Ph. D., senior research officer, tel. (903)915-18-39, e-mail: fts10@yandex.ru
With the help of energy analysis and GIS technology an assessment of spatial distribution of soil energy potential on the basic types of Tomsk region soils has been conducted. According to
23
preliminary estimates in soils of the Tomsk region 1,61*1023 J of energy are focused. Calculations carried out from a position of energy analysis provide an objective assessment of the nature potential of soils. It can be used for the design and implementation of investment projects aimed at the use of biological resources.
Key words: soil covering, energy estimation, mapping.
По словам В.И. Вернадского, влияние человека на природные системы стало реальной геологической силой, приводящей за историческое время к эффектам, достижимым лишь за геологическое время. Природа представляет собой основу для жизнеобеспечения общества, которое с начала своего существования использовало природные ресурсы. Многие природные блага не имеют цены - такие, как воздух или вода, что привело к их чрезмерному использованию. Одним из недостатков современной экономики является неполная экономическая оценка природных благ, приводящая к расточительности в экономике. Однако, природные блага, формально не являясь товаром и находясь вне рыночной системы, становятся производственным фактором, и попадают в эту систему, принося чистую прибыль. Предприятия бесхозяйственно используют средства производства природного происхождения, не неся за это никакой экономической ответственности. Например, на территории Томской области учтено более
450 больших и малых карьеров, в которых добывают гравий, песок, глину, полезные ископаемые и строительные материалы. Причем после завершения эксплуатации продуктивность и хозяйственная ценность восстанавливается лишь для незначительной части почвенного покрова.
В такой ситуации энергетическая оценка почвенного покрова на региональном уровне становится одним из основных факторов рационального неис-тощительного природопользования. Благодаря такому уникальному свойству как плодородие, почва становится в ряд важнейших природных ресурсов, а подобная оценка способна дать представление о потенциальных возможностях почвы.
Почвенный покров является аккумулятором гумуса, являющегося питательным веществом для продуцентов первого порядка. Энергетика почв связана не только с поступлением, преобразованием и отдачей солнечной энергии, но и с биохимической аккумуляцией и миграцией веществ, и с другими формами энергомассообмена. Периодом саморазвития почвы называют время образования зрелого почвенного профиля, иногда этот период занимает десятки, сотни и тысячи лет. Темп дальнейшего развития почв значительно снижается, и почвенное тело постепенно переходит в равновесное или квазиравновесное состояние. Длительность периода относительно неизменного состояния может во много раз превышать длительность периода саморазвития почвы (Соколов, Таргульян, 1976). Таким образом, почва поступательно накапливает свой энергетический потенциал. Основным источником энергии для процессов превращения в почве минеральных соединений, биосинтетических реакций, жизнедеятельности микроорганизмов, роста и формирования растений является гумус, он выполняет роль геохимического аккумулятора, главного хранителя солнечной энергии на земном шаре. Гумусовая оболочка — «гумусосфера», по
ЛЛ
данным В. А. Ковды, содержит п-10 ккал энергии (Ковда, 1981). В нем сосредоточено 98% запасов почвенного азота, 60% фосфора, 80% калия и содержатся другие минеральные элементы питания растений в сбалансированном состоянии. В инертном гумусе пахотного слоя заключено до 87,5% энергии. Теплотворная способность гумуса для всех типов почв условно равна 4000 калорий на 1 г.
Л
Общая территория Томской области составляет 316 900 км , что составляет 0,02% от территории России и 0,13% от площади Западно-Сибирского экономического района. Особенности почвенного покрова подтаежной зоны Сибири в границах Томской области обусловлены тем, что 51% общей площади занимают преимущественно хвойные леса и 31% - болота. Серые лесные почвы представляют основу пригодных для пашни земель области, составляя 74% пашни. До 1990 г. сельхозугодия занимали 668 тыс. га. За четверть века произошло снижение посевных площадей на 34%. Имея большой стратегический резерв для освоения - более 18 млн. га пахотнопригодных земель под лесом и около 10 млн. га почв болотных экосистем, земли Томской области должны рассматриваться в перспективе их использования как потенциальных сельскохозяйственных угодий.
В работе предлагается оценка энергетического потенциала почвенного покрова Томской области. Нами оцениваются общие энергетические запасы почвенных ресурсов по типам почв. Анализ энергопотенциала почв позволяет выявить районы с наибольшим потенциалом и показать их территориальные особенности. Был выполнен анализ на основе статистического и картографического материалов, позволяющих провести энергетический анализ территории по почвенному покрову в среде ГИС-пакета Mapinfo, и составлена база данных по энергетическому потенциалу всех типов почв Томской области в масштабе 1:200 000. Показатель энергопотенциала может опосредованно являться индикатором продуктивности почвенного покрова. Для количественной характеристики энергетического запаса анализируется количество энергии, содержащейся в гумусовом слое почвы, на 1 га площади для каждого типа почв. Расчеты основываются на показателях среднего запаса гумуса различных почвенных типов. Для каждого типа почв Томской области значение энергопотенциала определялось по формуле Володина (2000):
Eoen=3zQ, Зг = HGV ,
где (Еовп) - энергетический потенциал почвогумуса; H - мощность гумусового горизонта (см); G -общий гумус, %; V- объёмная масса почвы, (г/см ); Q - энергетический эквивалент гумуса (Дж/га).
В результате исследования выявлено, что суммарный энергопотенциал гу-
23
муса для всех типов почв Томской области составил
1,6Ы023 Дж. Столь значительная величина объясняется, в первую очередь, длительным временем формирования гумусового горизонта, а также высокой аккумулирующей и генерирующей способностью типов почв, развитых на территории области. На рис. 1 представлен энергопотенциал тех типов почв, которые пригодны для сельскохозяйственной деятельности. Однако, наибольшие запасы сосредоточены в болотных почвах, которые занимают более 30% площади области (рис. 2). Максимальными значениями характеризуются торфянисто- и торфяно-подзолистые, болотные верховые и болотные низинные почвы, в которых наблюдаются значительные запасы органического вещества.
По значениям потенциала почвы, пригодные для сельского хозяйства, были разделены на несколько групп. Наибольший потенциал имеют черноземы, лугово-черноземные, обладающие высокой емкостью катионного обмена. Данные типы встречаются только на юге области - в Кожевниковском и Шегар-ском районах. Минимальные значения энергопотенциала гумуса почв соответствуют глеево-подзолистым и подзолистым почвам, преобладающим на востоке и юго-востоке области. Пространственная дифференциация почв по показателю энергопотенциала в большей степени объясняется особенностями аккумуляции энергии гумуса в почвенных типах, зависящих от характерных процессов почвообразования, а также территориальной неоднородностью и особенностью ведения сельскохозяйственной деятельности, при этом прослеживается влияние гидрологических особенностей рельефа и климата.
■■ 3,0-4,0 ■ более 9.0
■ 4,0-5.0 Ш более 5.0
Рис. 1. Энергопотенциал гумуса в почвах Томской области: 1) почвы, пригодные для сельскохозяйственной деятельности; 2) болотные почвы
В результате проведенного исследования установлено, что вариабельность
энергопотенциала гумуса различных типов почв Томской области находится
12 12
в пределах от 1,2-10 до 10,5-10 Дж/га. По нашей оценке, в почвах Томской
23
области сосредоточено 1,61-10 Дж энергии. В современных условиях нарастающего дефицита ископаемых энергоресурсов, почва как источник энергии приобретает особую значимость. В связи с этим актуальным становиться вопрос исследования скорости аккумуляции и пространственного распределения энергии в почвах. Территориальную дифференциацию почв по энергетическому потенциалу следует учитывать при реализации инвестиционных проектов, направленных на использование биоресурсов. Расчеты, проведенные с позиции энергетического анализа, дают объективную оценку почвенного покрова Томской области и могут быть использованы для для проектирования и осуществления противоэрозионных мероприятий с учетом энергетических факторов почвообразования, что позволит в ряде случаев более разумно учитывать естественный потенциал среды в процессе восстановления почвенного профиля.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 13-05-98060 р_сибирь_а).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Володин В.М. Экологические основы оценки и использования плодородия почв / В.М. Володин. М., 2000. - 334 с.
2. Ковда В.А. Почвенный покров, его улучшение, использование и охрана./ В.А. Ков-да - М.: Наука, 1981, 1981. - с. 5 - 15.
3. Соколов И. А., Таргульян В. О. Взаимодействие, почва память и почва момент // Изучение и освоение природной среды. М.: Наука, 1976. - с. 150-164.
© Т. Ш. Фузелла, 2015
