CC BY
30
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2015, том 21, № 1 (62), с. 5-16.
————— СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ======
УДК 631.48
РАЗВИТИЕ АНТРОПОГЕННОГО ПОЧВОВЕДЕНИЯ, КАК САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
© 2015 г. З.Г. Залибеков1, А.Б. Биарсланов2
1 Институт геологии Дагестанского научного центра РАН Дагестанский Государственный Университет Россия, 367000 г. Махачкала, ул. Ярагского, д. 75 E-mail bfdgu@mail.ru
2Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН Россия, 367025 г. Махачкала, ул. Гаджиева, д. 45 E-mail: axa73@mail.ru
Поступила 18.05.2014
«Можно отправляясь от докучаевских идей идти к новым идеям: можно дополнять совершенствовать методы; можно расширять приложение почвоведения к новым отраслям науки и практики; иначе говоря можно неуклонно двигаться вперед и все же оставаться докучаевцем».
Б.Б. Полынов, 1956 г
Введение
Прошло более 100 лет со времени создания В.В. Докучаевым фундаментальной науки-генетического почвоведения, где одним из основных факторов почвообразования выделяется влияние человека и его хозяйственная деятельность. Основой создания науки о почве В.В. Докучаевым явилось применение факторно-генетического подхода оценки природных условий с определением их роли в почвообразовании. Современный этап развития факторно-генетического подхода подтверждает определяющую роль антропогенных воздействий в формировании и развитии новых свойств и процессов. Их влияние проявляется во всевозрастающем масштабе в локальном региональном и глобальном уровнях. Применение факторно-генетического подхода в современных условиях дало возможность определить изменения происходящие в почвенном покрове включая профильно-пространственные показатели почв сельскохозяйственных и лесных угодий. Повсеместное, изучение закономерностей их формирования, определение классификационного уровня формирующихся различий в историческом аспекте, диагностика информационных показателей почв позволяют выделить самостоятельное направление науки - «Антропогенное почвоведение» (АП). Предмет антропогенного почвоведения - освоенные почвы (пахотные, плантажированные, террасовые, искусственно созданные) изучены многими исследователями нашей страны и за рубежом (Акимцев, 1957; Герасимов, 1972; Viole and etc., 1975).
По мере накопления материала и результатов проводимых исследований расширились наши знания, формировались новые идеи, концепции. В то же время, обобщающие работы по освоенным почвам о географических, генетических особенностях вариантов, функционирующих в разных климатических условиях, до настоящего времени отсутствуют.
Обобщение существующих представлений, критический анализ их и многолетняя работа авторов по изучению почвенного покрова разных регионов страны и мира при непосредственном участии в экспедиционных работах позволили определить особенности развития почв под воздействием антропогенного фактора. Располагая фактическим материалом, в предлагаемой работе рассмотрены результаты исследований, имеющие многогранное значение. Но мы знаем, что при изложении этой проблемы невозможно было осветить все ее аспекты. Такая задача может быть решена силами большого коллектива специалистов работающих в разных регионах. При обобщении материала использованы, опубликованные и фондовые материалы с привлечением результатов географических картографических работ, выполненных в предшествующие периоды (Гюль К.К. др., 1959).
Современное почвоведение дифференцируется в различных направлениях. Развиваются новые разделы генетического почвоведения, обогащаются классические направлениями, оригинальными данными, отпочковываются отдельные разделы, имеющие фундаментальное и прикладное значение. К группе направлений интенсивно развивающихся в современных условиях относится и АП. Выделение данного направления основывается на принципах общегенетического почвоведения, развивая собственные подходы и методы, исходящих из требований фундаментальных и прикладных дисциплин: физики, химии, биологии, географии, экологии, биогеоценологии, мелиорации и др.
Антропогенные воздействия отличаются многогранностью, масштабностью; разрешаемые вопросы имеют фундаментальное значение и приоритетный характер. Признавая закономерным его, развитие мы считаем, что оно соответствует общепринятому методу генетического познания почв, основанного на принципах разработанных В.В. Докучаевым, его учениками и последователями, (Докучаев 1951, Захаров 1949, Солдатов 1956).
Приоритетный характер проблем АП объясняется резким увеличением потребностей в информации по освоенным, трансформированным почвам при разных формах землепользования, землевладения, когда новые сведения, полученные более совершенными методами, определяют необходимость дополнения прежних представлений о генезисе освоенных почв в историческом аспекте. (Залибеков 2010, 2011). В основу формирования самостоятельного направления по антропогенному почвообразованию положены объективно существующие закономерности, опирающиеся на установленные явления и процессы, направленные на развитие существующих концепций и положений. К ним относятся процессы эволюции почв при воздействии комплекса оросительных и рассолительных мелиораций, изменение физико-химических и биологических свойств пахотных почв, глубокая обработка почв для посадки многолетних насаждений, террасирование склонов и др.
Материалы и методические подходы
За последние 40-50 лет в научном обосновании ряда основополагающих принципов использования освоенных почв в земледелии, мелиорации, лесоводстве, произошли существенные дополнения и изменения. Нам представляется, что эти изменения связаны с необходимостью выяснения закономерностей формирования развития антропогенных вариантов почв, под влиянием индустрии, городского, сельского, лесного и других отраслей народного хозяйства. Многообразие антропогенно-измененных почв, динамика развития процессов выдвигают ряд проблем, которые имеют глобальное значение. Человеческое общество, как подчеркивает В.А. Ковда (1974) «живя в соответствии с социально-экономическими и политическими законами, в то же время теснейшим образом связаны с биосферой и ее системой организмы * ► почвы». Разработка биосферно-экологических проблем и методов изучения антропогенных (освоенных) почв разных природно-климатических зон оказывают содействие для расширения наших представлений о специфике новых направлений отличающихся от природного почвообразования. Изученное многообразие форм, стадий и динамики развития почв подверженных разной степени изменения по отдельным климатическим зонам, подзонам, провинциям и отдельным земельным участкам иллюстрируют наличие громадного количества разнообразия почв. Комплексное их изучение и обобщение данных по типам почв обогащают науку и могут обеспечивать ее максимальный прогресс (Черенкова, 2012).
К периоду интенсификации антропогенных воздействий и расширения, вновь осваиваемых территорий (20-70-е годы прошлого века) приурочены важные события в развитие почвенного покрова: механизированное террасирование горных склонов взамен примитивных методов основанных на применении ручного труда, рассолительные оросительные мелиорации с введением затопляемой культуры риса; опустынивание земель аридных и субаридных территорий. Эти процессы характеризуют особенности современного почвообразования и несут в своем составе, режимах и свойствах черты, характерные антропогенным воздействиям. Однако, общая тенденция появления новых процессов существовавших до освоения почв сохраняется на генетической основе и типовом уровне изменений (Акимцев, 1957, Баламирзоев и др., 1975.)
В настоящее время в развитии исследований генезиса, географии и разнообразия освоенных почв формируются 2 направления.
1. Докучаевское, основывающееся на приоритете учения эволюции и классификации почв, учитывающее роль факторов почвообразования и обусловленные ими процессы (Зонн 1983).
2. Неодокучаевское, основанное на принципах формирования почв и принимающие за основу их свойства, которые отражают развитие процессов под влиянием природных и антропогенных факторов почвообразования. Эти направления имеют преимущества и недостатки. Поэтому при изучении степени влияния антропогенных воздействий учитываются предложения о генезисе и эволюции почв, вовлеченных непосредственно в сферу сельскохозяйственного, лесохозяйственного использования. Анализируя результаты исследований, полученных в предшествующие периоды, с позиций современного генетического почвоведения мы считаем, целесообразным обосновать направления антропогенного почвоведения, как самостоятельной отрасли естественных наук.
Антропогенное воздействие на почвенный покров существенно отличается от природного многообразием влияния и как следствие возникающими процессами, протекающими в почвенном покрове. При вмешательстве человека почва адаптируется к новой изменяющийся среде с преобразованием свойств и процессов. Многоплановое воздействие с нарастающей интенсивностью обуславливает дифференциацию направлений почвообразования (Stieler, 1996; Зонн, 2008; Залибеков, 2010).
Обсуждение
Отраслевая дифференциация воздействий по отдельным направлениям, многоплановый характер и их стабильность способствуют, формированию новых признаков изменяя природные, унаследованные признаки. Показатели изменчивости признаков проявляются в морфологическом строении профиля, физико-химических, биологических и экологических свойствах с выделением устойчивых, диагностических признаков (табл. 1.).
Таблица 1. Основные отрасли фундаментальных и прикладных наук применяемые при изучении воздействий антропогенного фактора на почвенный покров. Table 1. General sectors of fundamental and branch sciences used in research of impact of anthropogenic factor on soil cover.
Отрасли науки Изучаемые показатели Внутриотраслевая дифференциация
1 2 3
Агрономические Водно-солевой, пищевой режимы содержание питательных элементов, почвенная структура корнеобитаемого слоя, освоение новых земель Агротехника, растениеводство, земледелие, лесоводство, террасирование склонов, селекция, генетика, кормопроизводство
Биологические Классификация, систематика, трансформация свойств, распределение по профилю гумуса, корневой системы растений почвенной фауны, степень изменчивости почвенных горизонтов Биология почв, оценка ресурсов, продуктивность почв, капитализация почв, биоразнообразие почв
Географические Зональное распространение почв. Ареалы типов почв и их распределение по зонам, регионам Картография, почвенное районирование, структура почвенного покрова, конвергенция почв
Экологические Система мониторинга, экологические сукцессии динамики радионуклидов, пестицидов, гербицидов, фунгицидов Токсикология, рекультивация, рациональное использование почв, биология, гигиена почв, урбанизированные почвы
Физические Анизотропия механических, термодинамических, гидрологических свойств, почвенный климат и его динамика Физика почв, гидрология почв, термодинамика свойств, усвоение растениями ФАР
1 2 3
Химические Элементный состав почв и растений, гумификация, баланс и динамика питательных элементов Агрохимия, химия почв, биогеохимия, биосферные циклы питательных элементов, динамика биофилов
Экономические Показатели рыночной оценки почв, кадастр земель Бонитировка почв, классификация земель, землеустройство
Мелиоративные Миграция воднорастворимых солей по почвенному профилю, земледелие, орошение, обводнение Галофитное растениеводство, агротехника, зональная гидропоника, лесомелиорация
Информационные ГИС-технологии Морфологические, физико-химические параметры определяющие продуктивность почв Геоинформатика, компьютерное моделирование, электронная база данных, педометрика
Развитие их приводит к формированию процессов со специфическими стадиями преобразования почв и поверхностных отложений. Новые антропогенно - измененные почвы Антропогенные изменения почвы (АИП) имеют свои пространственные, режимные и временные показатели в органоминеральном, минеральном составах с содержанием включений искусственного происхождения. Разнообразие АИП и поверхностных отложений распространено повсеместно, охватывая различные зоны и регионы. Наиболее яркое проявление антропогенного преобразования почв с нарастающей и убывающей последовательностью отмечается в аридных (засушливых) регионах мира, с радикальным преобразованием почв. Исследование новых признаков и свойств, связано с применением методов фундаментальных и прикладных дисциплин.
Почвы, сформированные при вмешательстве человека, становятся не только биологическим объектом, но и результатом преобразования почв в течение длительной многоотраслевой деятельности человека. В этой связи изучение АИП имеет научное и практическое значение, как предмет самостоятельной отрасли естественных наук.
Приведенная характеристика используемых подходов отраслей естественных наук по изучению основных направлений почвенных процессов, показывает огромное разнообразие методологических подходов распознавания изменений происходящих в почвенном покрове. Развитие их связано с вмешательством человека в целях получения максимальной биологической продукции. Сложившийся ранее в естественных условиях поток энергии, обмен веществ и биогеохимический круговорот веществ сопровождаются глубокой дифференциацией почвенных процессов, параметры и свойства которых укладываются в рамке классических естественных наук: физики, химии, биологии, географии и др. Обобщение данных по характеристике свойств почв, подверженных изменению при дифференциации гумусовой оболочки Земли, миграции, аккумуляции биофильных элементов, широкое применение удобрений, химических средств защиты растений и отчуждении продуктивных площадей почв способствует развитию научных основ культурного почвообразовательного процесса. Многообразие отличий формирующихся в фоновом состоянии водно-физических, технологических свойств и круговороте химических элементов (^ P, ^ Ca, Mg, Al, Fe) иллюстрирует фундаментальность исследований проводимых в системе почва - культурная растительность.
Приведенная схема изучаемых показателей и отраслевой дифференциации почвенных исследований не является исчерпывающей. Однако, использование, систематизация методических подходов, новых свойств и признаков по изложенной схеме дают возможность охарактеризовать степень внедрения исследовательских работ почвенного направления в классические отрасли естествознания.
Биологические показатели ландшафтов характеризуются разнообразием изменений в видовом и флористическом составе растительности, почвенной фауны, эволюции, трансформации свойств почв и поверхностных отложений (Вернадский, 1944). Организмы и почвы слагаются в сложные экологические системы, изменяющиеся по классификационным признакам в пределах определенного географического ареала. Наиболее существенные изменения в их составе наблюдаются в направлении от горных территорий к равнинным и от луговых ландшафтов к пустынным и полупустынным. Классификационные единицы почв и переход от низших подразделений к высшим
(от различий видового уровня к типовым) характеризуют важнейшие процессы по трансформации гумуса, размещении корневой системы растений, почвенной фауны и расширение функций во времени и пространстве, обеспечивая непрерывное биогенное накопление и перераспределение солнечной энергии. При этом поддерживаются круговорот веществ и процессы синтеза биологической продукции. Отмеченные функции осуществляются биологическими процессами, происходящими в почвах, создавая ресурсы и разнообразие растительных сообществ. В современных условиях рыночной экономики, синтезируемая биомасса, в том числе ее хозяйственная часть используется как продукт капитализации хозяйственного потенциала, в целях удовлетворения потребностей человека. В приложение к биологическим функциям от фотосинтезированной фитомассы до конечных продуктов минерализации (воды, углекислоты, нитратов, окислов N Fe, Al, Si) и других компонентов, агрономическими прикладными разделами реализуются мероприятия включенными в программу научных исследований, предусмотренных внутриотраслевой дифференциацией антропогенных воздействий.
Географические аспекты направления исследований характеризуются результатами влияния антропогенного фактора на примере распространения основных типов почв Дагестана. Освоенные массивы (до 90%) каштановых почв распространены в равнинной зоне и предгорьях. В горных условиях освоены склоновые земли, преимущественно, в среднегорной полосе, созданием искусственных террасовых почв с насыпным грунтом.
Рассмотрение закономерностей антропогенного воздействия (на примере природных зон Дагестана) позволяет отметить наличие выраженной зональности в содержании агротехники, мелиораций, гидротехнических и земляных работ в зависимости от высотного положения осваиваемых почв. Размещение сельскохозяйственных и лесных культур в основном согласуется с границами почв на уровне типовых различий. В предгорьях, включая низкогорную полосу, где распространены коричневые почвы сухих лесов и кустарников и бурые лесные мезофильных увлажненных лесов (200-800 м над уровнем моря), комплекс антропогенных воздействий сводятся к применению зональной агротехники, характерной для умеренно-влажного климата. Увеличение высотных отметок на каждые 200 м по северным склонам и 400-500 м по южным склонам почвы сменяются горно-каштановыми, горными лугово-степными; приемы освоения зональная агротехника заменяется террасированием, рыхлением и селекционным отбором зерновых и кормовых культур. Радикальные изменения отмечаются при дальнейшем повышении высоты местности до 1200-1800 м, обуславливая формирование горных черноземов, горно-луговых (субальпийских, альпийских), горных оподзоленных почв под хвойными лесами. Зависимость географического распространения антропогенных воздействий на почвенный покров определяется указанной дифференциацией, где на смену поливного земледелия с увеличением высоты местности приходят богарное земледелие и использование естественных пастбищ и сенокосов.
Общей особенностью использования горных почв является уменьшение интенсивности воздействий человека в связи с увеличением высоты их распространения. По отдельным склонам экспозиций и на разных породах наблюдаются незначительные отличия в применяемых мероприятиях. Несмотря на это антропогенный комплекс сохраняет зональную смену и направленность отраслевой дифференциации. Ареалы освоенных горных почв и закономерности изменения их площадей подвергаются изменению в высокогорных ландшафтах, подтверждая усиление влияния климатических условий при увеличении высотных отметок. В высокогорных областях наблюдается подавление антропогенного воздействия на почвы, сопровождаясь нарастанием хозяйственно-значимых геологических процессов: оползней, наводнений, каменистых осыпей и др.
Равнинная зона отличается максимальной земледельческой освоенностью с вовлечением в обработку каштановых, лугово-каштановых и луговых почв. Каштановые карбонатные почвы распространены в южной возвышенной части равнины и используются под зерновые, овощные, кормовые культуры и многолетние насаждения. Географической особенностью распространения каштановых почв является распространение в системе горизонтальной зональности. Занимаемая площадь их расположена в южной возвышенной части, протягиваясь с востока на запад в виде стыковой полосы между равниной зоны и предгорьями. Высотные отметки колеблются: в возвышенной части 0-200м, с типичными представителями каштановых карбонатных почв, а в
приморской полосе в пределах отметок 0- минус 15 м, с подтипом светлокаштановых почв остаточными признаками гидроморфизма (Фридланд, 1972).
География почв каштанового типа характеризуется сменой их ареалов в южном направлении -вертикальной зональностью в горах, включая гумидно-предгорную, аридно-предгорную в предгорьях. В северном направлении наблюдается смена их комплексов интразональными почвами, засоленными в разной степени. Признаки интразональных почв на типовом уровне в регионах Прикаспийской низменности формируются под влиянием различий гранулометрического состава и глубины залегания грунтовых вод. Влияние антропогенного фактора определяется изменениями и сменой таксономических единиц разного классификационного уровня. Основные направления изменений - влияние агротехники, орошения и сельскохозяйственных культур на биологический круговорот веществ. Формирующиеся различия в свойствах почв зависят от высотно-экспозиционной зональности. Эти особенности отражаются в картографических землеустроительных материалах и используются при районировании и бонитировке почв.
При использовании почв в различных отраслях сельского хозяйства, оценке устойчивости, продуктивности, применяются методы классической экологии. Широкий круг вопросов, охватываемых экологическими методами, разрабатываются мониторингом качества земель, выявлением сукцессий, проявляющихся в динамике радионуклидов, пестицидов, гербицидов и вредных легкорастворимых солей с высоким содержанием СО3, НСО3, Cl. Широкий диапазон подходов и значительное количество возникающих новых процессов, подвергаются изучению по направлениям формирующихся в рамке внутриотраслевой дифференциации антропогенных воздействий. При подборе и группировке экологических признаков определяющих качественное состояние почв формируются дисциплины - токсикология, рекультивация земель, биология развития, гигиена почв, урбанизация ресурсов (Герасимов, 1972).
Одной из основных отраслей естественных наук - классическая физика и ее разделы (механика, термодинамика, оптика) имеют широкое применение в изучении АИП и разработке мероприятий по рациональному использованию освоенных почв. Применение физических подходов позволяет рационально использовать почвенные ресурсы и фотосинтетическую активность (ФАР) растений. К категории воздействий физического направления относится регулирование почвенного климата с учетом потребностей возделываемых культур в показателях водно-воздушного и теплового режимов. В качестве параметров, условий необходимых для повышения продуктивности АИП являются: обеспеченность растений почвенной влагой, устранение нерегулируемого капиллярного подъема влаги в профиле почв, создание оптимальной плотностью пахотного слоя с аэрацией и воздухообменом, водопрочной структуры с капиллярной и агрегатной порозностью. Сохранение оптимума перечисленных показателей, обеспечивается практическими мероприятиями, основанными на классических закономерностях физической науки (Ковда, 1978).
Из естественных наук основные положения, которых широко применяются в управлении технологическими процессами использования АИП, особая роль принадлежит химии почв и ее разделам: физическая, коллоидная, биологическая, аналитическая и др.
В составе почв обнаружены почти все известные элементы земной коры. Химические элементы горных пород являются источником минеральных, органоминеральных и органических соединений. При освоении, изменению подвергаются органическая часть (содержание и состав гумуса) и важнейшие для питания растений элементы C,N, S, P, K, включая Ca, Mg, Na, Al, Fe, H принимающие участие в формировании поглотительной способности почв (Kloin and etc., 1975; Зонн, 2008; Залибеков, 2010).
Химический состав почв изменяется в результате применения агротехники, оросительных и рассолительных мелиораций, удобрений и препаратов вносимых в целях защиты возделываемых культур от вредителей и болезней. Основные методы химии почв, агрохимии, применяемые при изучении АИП, сводятся к выявлению изменений происходящих в органической и минеральной части почвенной массы. Изучение органического вещества, его динамики и содержания АИП направлено: выявлению изменений в величине, групповом и фракционном составе гумуса, процессах гумификации и превращении целлюлозы и белков, как специфических особенностей почвообразования.
Применяемые методы химии органического вещества почв основаны на определение механизмов конденсации ароматических соединений фенольного типа с аминокислотами и протеинами.
Установлено, что АИП, подвергаются изменению по содержанию гумуса и соотношению гуминовых кислот к фульвокислотам, накоплению продуктов распада и метаболизма органических остатков. Классические методы изучения химических процессов применяются при разработке проблем генезиса и эволюции, плодородии, круговорота веществ освоенных почв в рамке самостоятельной отрасли фундаментальных наук.
По экономическим направлениям исследований АИП важное значение имеет разработка проблем оценки и бонитировки почв, классификации земель, земельно-кадастровых операций, значимость которых возросла в связи с развитием современных рыночных отношений. Основными источниками научной информации для характеристики экономических показателей являются материалы почвенных съемок, обследования земель, обмеры разграничения землепользований и внутрихозяйственных производственных единиц. Важное значение имеет применение космоснимков, электронной базы данных и ГИС-технологий. Картографические материалы тематической направленности по содержанию гумуса, питательных элементов водорастворимых солей, размещения мелиораций находят широкое применение при организации территории и размещении сельскохозяйственных и лесных культур.
Земельный кадастр с экономической оценкой почв представляет основу разрабатываемых мероприятий по охране земель, управлении, распределении земельного фонда на местном, региональном и федеральном уровнях. По оценочным данным составляется оценочная шкала, осуществляются экономические операции и устанавливается юридический статус каждой категории земель. Почвы, как естественноисторическое тело представляют собой основу энергетического аккумулятора суши функционирования ландшафтов, включая способы их освоения, использования. Экономические категории дифференцируются по хозяйственной ценности и правового положения АИП и их учет на основе достоверной информации о качестве земель и реальной плотности АИП представляют основу построения рынка земли. Выделение этих категорий вносит определенный вклад в развитие экономических отношений.
Влияние антропогенного фактора в аридных условиях и потребности населения в продовольствии стремительно возрастают. Освоение земель с применением различных мелиораций особенно орошение, обводнение в засушливых регионах способствуют изменению компонентов экосистем. Создавая высокопродуктивные управляемые культурные экосистемы. Оросительные, рассолительные системы обслуживают в стране площади порядка 5-8 млн. га., представляя ценные фонды пахотных земель, используемых для выращивания продовольственных культур. Сооружения плотин, водных бассейнов, оросительных и дренажных каналов, создание защитных лесонасаждений определили объекты мелиорации - освоенных почв в качестве предмета антропогенного почвоведения.
Мелиорация почв открывает новые перспективы в развитии исследований по направлению антропогенного почвообразования. Земельные ресурсы Юга России, в том числе и Республики Дагестан позволяют расширить АИП орошением, обводнением малопродуктивных почв, подверженных опустыниванию. Площади поливного земледелия аридных регионов будут расти, так как, накапливая влагу в доступной для растений форме в освоенных почвах представляют возможность использовать потенциал возделываемых культур. Кроме того, в аридных регионах большие резервы имеются в мобилизации парообразной влаги атмосферы в поверхностных горизонтах, проведением щелево-кротового дренажа, сопровождающаяся нарезкой дрен на глубине 80-90 см. Разнообразие мероприятий при глубокой и поверхностной обработке почвы, совершенствование систем водопользования с учетом потребностей растений представляется возможность поднять урожайность в 1,5-2 раза. Отсюда вытекает, что мелиорация почв среди направлений АП выполняет важную роль, как основы и преобразовательных изменений направленных на повышение продуктивности почв и борьбы с опустыниванием земель.
Развитие исследований по АИП в современных условиях применения различных форм землепользования связано с применением электронной базы данных и информационных ГИС-технологий.
Внутриотраслевая дифференциация изучаемых показателей освоенных почв и накопление фактического материала привело к формированию геоинформатики: компьютерного моделирования
и создания электронной базы данных по современному состоянию освоенных почв и условий их образования включая материалы исследований предшествующих поколений.
Таблица 2. Площади земель, подверженных природным и антропогенным воздействиям, млн.га. Table 2. Land area under the impact natural and anthropogenic influence, million hectares.
Процессы Воздействие Примечание
Естественное Антропогенное
РФ РД РФ РД
Эрозия 70 1.7 40 0.6 РФ - Российская Федерация РД - Республика Дагестан
Засоление 40 1.9 30 0.7
Затопление 2.7 1.9 3.7 0.2
Опустынивание 2.5 1.5 1.2 0.3
Заболачивание 26 0.1 1.5 0.2
Низкое содержание гумуса, % 56 0.4
Фосфора, мг/100 г. 28 0.4
Калия, мг/100 г. 12 0.2
Изучение освоенных почв и условий их образования осуществляется накоплением информации представляющих теоретическую основу развития АП, как самостоятельной отрасли науки. Значимость накопленной информации заключается в характеристике процессов и явлений, происходящих в почве, учет которых в хозяйственной деятельности человека, позволяет управлять почвенными процессами. В настоящее время имеющаяся информация местного и регионального уровней размещены на бумажных носителях, где отражаются площади земель, подверженных негативным воздействиям естественного и антропогенного происхождения (табл. 2). Приводимые данные Статистического управления РД за 2000 г. по площадям почв развивающихся в условиях естественного и антропогенного воздействий, на наш взгляд, несколько занижены. Но они объективно отражают общую тенденцию - преобладающее значение площадей эродированных, засоленных вариантов в ареалах освоенных почв. Почвы подверженные опустыниванию в РФ занимают 2,5 млн. га. Причем, значительная часть ареалов (80%) представлены разновидностями почв и видам угодий. Материалам по их характеристике нет доступа широкому кругу работников и в этой связи остается вне сферы обработки данных при изучении процессов антропогенного почвообразования. Поэтому создание базы данных и применение ГИС технологий при исследовании освоенных почв выступают в качестве необходимого компонента АИП. Основным условием использования информации по вариантам освоенных почв (пахотных, плантажированных, террасированных) является перевод из бумажных носителей в электронные, применением космических снимков и подготовка проспекта для составления «Почвенно-географической базы данных антропогенных измененных почв». Для создания единой основы информационной системы и базы данных по освоенным почвам рекомендуется формат функциональной структуры с включением основных элементов информации по разнообразию свойств почв и воздействующих приемов. Такой подход обеспечивает накопление, хранение, использование данных, отражая состояние почвенного покрова в зависимости от интенсивности воздействий человека в разные этапы исторического развития (Яруллина, 1983).
Одним из главных факторов определяющих значимость АП в сфере научных дисциплин является размеры площадей, охваченных хозяйственной деятельностью человека. Для оценки этого фактора рассматриваются категории земельных площадей и их соотношения на примере Дагестана. Обращает внимание большое разнообразие категорий и их пространственная удаленность (табл. 3).
Максимальная площадь приходится на долю почвенного покрова при «идеальном» его содержании 95,85%, 4,2 млн. га, где условно включены объекты техносферы.
Техносфера включает территорию занятую городскими и сельскими поселениями, дорогами всех категорий, промышленными и строительными сооружениями, разработками полезных ископаемых -10,71% от общей площади сохранившегося почвенного покрова.
Таблица 3. Структура общей земельной площади Дагестана. Table 3. The structure of total lands square in Dagestan.
Категория тыс.га % общей территории республики исследуемая отрасль науки
Ледники 7.8 0.12 гляциология
Коренные породы 9.8 0.18 геологи
Пески не закрепленные 49.6 1.02 почвоведение
Болота и плавни 41.5 0.80 болотоведение
Осушенные участки морского дна 5.8 0.12 геология
Водная поверхность (внутренние водоемы
и речная сеть) 96.1 1.91 гидрология
Почвенный покров при «идеальном»
содержании 4322.6 95.85 почвоведение
Почвенный покров, функционирующий в антропогенное
современных условиях 4285.3 85.16 почвоведение
Почвенный покров (нарушенная площадь
под техническими объектами) 539.2 10.71 землеустройство
Поверхностные отложения 208.0 4.13 геология, минералогия
Итого 5033.2 100.00
Примечание: Расчеты произведены по данным Статистического учета РД, 1996 г.
На поверхности суши функционирующие почвы с растительным покровом занимают 4285,3 тыс. га -10,71%. Поверхностные отложения на территории Дагестана (Гюль и др., 1962; Кисриев и др. 1967) занимают 208,0 тыс. га. т.е. 4,13% площади республики. Тенденция расширения площадей характерна земельным отводам для размещения объектов техносферы. Ежегодные потери продуктивных площадей почв в Дагестане составляет 1,5-1,8 тыс. га, а в Российской Федерации более 60 тыс. га. Резкое уменьшение продуктивных площадей почв отмечено в 1996-2000 гг. в результате прекращения деятельности предприятий, организаций и перевода освободившихся земель в фонды перераспределения недвижимости.
Многообразие используемых направлений при исследовании категорий почвенного покрова показывает комплексный междисциплинарный характер, в составе которого ведущее место принадлежит измененным вариантам функционирующих под растительным покровом площадей почв. Смежный характер изучаемых явлений на поверхности суши, связанных с антропогенными воздействиями, способствует поддержанию процессов круговорота веществ и биогенного их накопления; синтезе, превращении и минерализации органической части почв; избирательном поглощении и концентрировании химических элементов с их аккумуляцией.
Перечисленные процессы и явления обусловливают общепланетарные функции освоенных, обрабатываемых почв и измененных вариантов природных кормовых угодий без нарушения вертикального профиля, получивших распространение в аридных регионах. Природные кормовые угодья в наибольшей степени подвергаются изменению при выпасе скота. Общая площадь пастбищных земель составляет в России - 30,6 млн. га. Дагестане - 2,0 млн. га. За последние два десятилетия использование пастбищных земель характеризовалось перераспределением нагрузок в отдельных районах и хозяйствах и изменением форм землепользования, землевладения. Общее количество выпасаемого поголовья скота практически не изменилось, сохраняя нагрузки в пределах 2,5-3,0 овец/га. Основной тенденцией изменений в структуре и численности выпасаемого скота является одностороннее увеличение овцепоголовья путем сокращения количества крупного рогатого скота, лошадей, верблюдов. Это привело к обеднению видового разнообразия сельскохозяйственных животных, ухудшению состояния пастбищной растительности и разрушению поверхностного слоя почв. Смена различных форм землепользования привела к увеличению численности населения с созданием жилищных и транспортных комплексов.
Анализируя состояние природных кормовых угодий можно отметить, что при выпасе скота (с превышением нагрузок) уменьшаются содержание гумуса, усиливаются процессы засоления, эрозии. Максимальные показатели накопления солей и образование негативных последствий эрозии и уплотнения почв отмечаются при нагрузках 3-4 условных овец/га. Из опыта работы южных регионов России (Республики Дагестан, Калмыкия, области - Астраханская, Волгоградская) при регулировании нагрузок в пределах 1,0-1,5 овец/га, состояние травостоя улучшается, плодородие почв повышается. Почвы природных кормовых угодий при пастьбе скота сохраняет профильное строение горизонтов, их структуру, сложение. Происходящие изменения при этом сильно отличаются от показателей АИП пахотных, плантажированных террасированных почв. Устойчивый характер изменений происходящих в физико-химических свойствах почв, выпасаемого количества скота и тенденции вторжения объектов техносферы позволяют выделить в отдельный раздел современной эволюции почв природных кормовых угодий аридного климатического режима - в качестве самостоятельного раздела АП.
Выводы
Обобщены результаты изменения, преобразования почв и почвенного покрова под влиянием огромного разнообразия антропогенных воздействий. Процессы явления формирующиеся в почвах при вмешательстве человека рассматриваются с позиций оценки их в рамке самостоятельной отрасли естественных наук.
1. Антропогенное почвоведение, как отрасль естественных наук относится к многофункциональному направлению исследований по эволюции почв, системных и антропогенных процессов, происходящих на суше Земли. Как дисциплина синтезирующая взаимосвязь и взаимодействие человека с природой ставится цель оптимизации биологических процессов с адаптацией почв к местным природным условиям. Сложное сочетание природных и антропогенных факторов и их измерение по природным зонам выдвигают новые проблемы, являющиеся предметом исследования антропогенного почвоведения.
2. Современный уровень исследований и хозяйственная деятельность человека дают основание сформулировать универсальное положение о сложном сочетании в почвах функций необходимых для человека и его общества. Освоенный почвенный покров, как особый источник энергии и взаимодействий биосферы, геосферы и общества представляет неотъемлемую часть планеты. Изучение закономерностей развития и способов использования освоенных почв представляет первостепенную задачу в развитие докучаевских принципов почвоведения.
3. Сложившийся в естественных условиях поток энергии, обмен веществ и биогеохимический круговорот веществ сопровождается глубокими изменениями в почвенных процессах, параметры которых укладываются в рамке естественных наук. Обобщение данных по характеристике свойств освоенных почв, поджверженных изменению при формировании гумусовой оболочки Земли, миграции, аккумуляции биофильных элементов, применение удобрений, химических средств защиты растений включая отчуждение продуктивных площадей почв способствует развитию научных основ культурного почвообразовательного процесса.
4. Внутриотраслевая дифференциация изучаемых показателей, освоенных почв свидетельствует о широком применении закономерностей выявляемых методами естественных наук. Из исследований такого направления следует отметить накопление запасов парообразной влаги атмосферы в верхних горизонтах почв, повышение фотосинтетической активности растений, оптимизация плотности и содержания элементов минерального питания в корнеобитаемом слое почв. Агрохимическими, экологическими направлениями воздействий обосновываются рекультивация земель, гигиена почв, урбанизация среды и прогноз ареалов концентрации радионуклидов, пестицидов, гербицидов и вредных легкорастворимых солей.
5. Из эколого-экономических дисциплин разрабатываются проблемы оценки и бонитировки почв, классификации земель и земельно-кадастровых операций. Применение информационных ГИС -технологий и перевод базы данных из бумажных носителей в электронные являются предметом информатики и имеют большое значение при контроле, оценке и оперативном слежении состояния освоенных почв. Информатика - основа проводимых работ по сведению в единую систему огромного разнообразия данных, полученных по динамике АИП с применением методов естественных и экономических наук.
6. В категорию почв, функционирующих при вмешательстве человека, но не вовлеченных в обработку относятся почвы природных кормовых угодий - пастбищ и сенокосов. Распространены в аридных регионах и их использование при выпасе скота приводит к изменению содержания гумуса, питательных веществ, уплотнению сложения и увеличению легкорастворимых солей. Разнообразие изменений состава и свойств почв без нарушения естественного профиля и их устойчивость характеризуются показателями, свойственными особой формой антропогенного почвообразования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Акимцев В.В. 1957. Почвы Прикаспийской низменности Кавказа. Ростов-на-Дону, 492 с. Баламирзоев М.А., Истомина А.Г. 1975. Почвы предгорной зоны Дагестана. Сб. земельные и растительные ресурсы Дагестана и пути их рационального использования. Махачкала. С. 5370.
Вернадский В.И. 1944. Несколько слов о ноосфере // Успехи современной биологии. М. С. 114-115. Герасимов И.П. 1972. Современный докучаевский подход к классификации почв и его применение на
почвенных картах СССР и мира // Почвоведение, №1. С. 3-13. Гюль К.К., Власова С.В., Кисин И.М., Тетеров А.А. 1959. Физическая география Даг. АССР. Махачкала. 344 с.
Докучаев В.В. 1951. К учению о зонах природы. Горизонтальные и вертикальные зоны. Соч. Т.4. М-Л. С. 398-414.
Залибеков З.Г. 2010. Почвы Дагестана. Изд. «Наука». 244 с.
Залибеков З.Г. 2011. Аридные земли мира и их динамика в условиях современного климатического
потепления // Аридные экосистемы. Т.17, №1. С. 5-12. Захаров С.А. 1949. Учение В.В. Докучаева в вертикальной зональности почв и его эволюции. Тр.
Юбилейной сессии, посвященной 100 летию В.В. Докучаева. М.-Л., Изд. АН СССР. С. 54-64. Зонн С.В. 1983. Современные проблемы генезис и география почв. Изд. «Наука», М. 168 с. Зонн И.С. 2008. Новый Каспий: география, экология, экономика, политика, сотрудничество. М. Восток-Запад. 544 с.
Кисриев Ф.Г., Керимханов С.У. 1978. Почвенно-климатическое районирование территории Дагестана. В кн. Система ведения сельского хозяйства Дагестана. Махачкала. Тр. Даг. НИИСХ. Вып. II. С. 8-24.
Ковда В.А. 1974. Биосфера почвы и их использование. Доклад на X Международном конгрессе
почвоведов. М. Изд. «Наука». 130 с. Ковда В.А. 1978. Земельные ресурсы СССР, их использование и охрана. Комиссия АН СССР по
разработке комплексной программы НТП. М. С. 186. Солдатов А.С. 1956. Почвенные исследования в Дагестане // Труды Отдела почвоведения. Даг.
филиала АН СССР. Махачкала. Т.3. С. 155-162. Черенкова Е.А. 2012. Анализ особенностей обширных атмосферных засух на юге Европейской части
России // Аридные экосистемы. Т.18, №4. С. 13-21. Фридланд В.М. 1972. Структура почвенного покрова. М.: Мысль. 223 с.
Яруллина Н.А. 1983. Первичная биологическая продуктивность почв дельты Терека. М.: «Наука». С. 88.
Stueler J.F. 1996. Potenzial and Yimitations ol current concepts regardind the response of clonal plants to
environmental herlergneity // Vegetatio. Vol. 127. №1 P. 55-70. Yidle M.J. Yreid-Smith P.A. 1975. Survey of tracrs in a sand dume ecosystem. J-Appl. Ecol. V. 12. № 3. P 49-58.
Kloin D.H. Androun A.W. 1975. Trace element dischardes from coal comlustion for power production. -Water. Air and Soil pollution. V. 5. № 1. P. 124-137.
DEVELOPMENT OF THE SOIL SCIENCE AS A SEPARATE BRANCH OF SCIENCE
© 2015. Z.G. Zalibekov, A.B. Biarslanov
Institute of geology of the Daghestan scientific center RAS Daghestan State University Russia 367030, Makhachkala, Yragskogo str., 75 E-mail: bfdgu@mail.ru Precaspian Institute of Biological Resources of Dagestan Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Gadjieva str., 45, Makhachkala 367000 Russia, E-mail: axa73@mail.ru
The results of researches of anthropogenic soil evolution and soil cover are summarized. Diversity of the researches their fundamental character and sphere of usage of scientific Methodius show expediency of integration of changes take part in soil under human impact in the framework of separate branch of science -"Anthropogenic soil science".
Keywords: anthropogenic influence, soil diversity, branch differentiation, monitoring, market valuation, land cadastre, fundamental science, morphological features.
