Оценка эрозионной устойчивости пахотных почв Уймонской котловины (Центральный Алтай)

7. Рохмистров, В.Л. Изменение дерново-подзолистых почв в условиях крупного промышленного центра / В.Л. Рохмистров, Т.Г. Иванова // Почвоведение. — №5. — 1985. — С. 71-76.

8. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. / М.И. Герасимова, М.Н. Строганова, Н.В. Можарова, Т.В. Прокофьева. — Смоленск: Ойкумена, 2003. — 268 с.

9. Напрасникова, Е.В. Биохимические особенности почв в условиях постоянного техногенного воздействия /Е.В. Напрасникова // Современные проблемы загрязнения почв: сб. матер. III междунар. науч.-практ. конф. — М., 2007. — С. 405-408.

10. Строганова, М.Н. Городские почвы: опыт изучения и систематики (на примере юго-западной части г. Москвы) // М.Н. Строганова, М.Г. Агаркова // Вестник МГУ, сер. 17. Почвоведение. — 1992. — №7. — С. 16-24.

11. Пудовкина, Т.А. Почвенный покров / Т.А. Пудовкина. — Барнаул: Эндиклопедция. — Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2000. — С. 44-50.

12. Ориентировочно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в почвах. Гигиенические нормативы 2.1.7.020-94. — М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1995. — 6 с.

13. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях /А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас. — М.: Мир, 1989. — 439 с.

14. Сучков, И.А. Эколого-геохимические аспекты загрязнения почв тяжелыми металлами / И.А. Сучков, В.П. Пунько, А.О. Кравчук // Метеорология, климатология и гидрология. — 1999. — № 37. — С. 54-63.

15. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. — Л.: Агропромиздат, 1987. — 140 с.

16. Ильин, В.Б. Биогенная и техногенная аккумуляция химических элементов в почвах / В.Б. Ильин // Почвоведение.— 1988.— №7.— С. 124-132.

17. Мальгин, М.А. Биогеохимия микроэлементов в Горном Алтае / М.А. Мальгин. — Новосибирск: Наука, 1978. — 272 с.

Работа выполнена при поддержке гранта РГНФ 08-06-18005 е.

Статья поступила в редакцию 17.06.08

УДК 631.4

Д.Н. Балыкин, м.н.с. лаборатории биогеохимии ИВЭП СО РАН, г. Барнаул

ОЦЕНКА ЭРОЗИОННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПАХОТНЫХ почв УЙМОНСКОЙ КОТЛОВИНЫ

Проведена оценка эрозионной устойчивости пахотных почв Уймонской котловины на основании их основных параметров физико-химических свойств. Установлено, что наиболее устойчивыми к процессам эрозии являются пахотные почвы, сформировавшиеся на делювиальных шлейфах, а менее устойчивые являются пахотные почвы, сформировавшиеся в пределах днища котловины, вблизи русел рек.

Ключевые слова: эрозия, почвы, Алтай, Уймонская котловина.

Процесс освоения земель Уймонской котловины начался в конце XVII века. В 1798 г. на правом берегу Ка-туни возникает первый населенный пункт с оседлым населением — Верхний Уймон, вскоре на левом берегу — Нижний Уймон. Отсюда началось расселение с распашкой степных земель. К 1926 г. большая часть почв котловины была распахана. Вовлекаются в пашню также склоновые земли.

Интенсивный характер развития земледелия привел к возникновению негативных последствий, выражающихся в проявлении эрозионных процессов, снижении плодородия и деградации почв.

В условиях Уймонской котловины эрозия почв является наиболее распространенной из всех видов деградации. На возможность и интенсивность проявления эрозионных процессов оказывает влияние, как природные условия, так и хозяйственная деятельность человека, связанная с непрерывным использованием склоновых земель [1].

Эрозия проявляется в двух видах: водная плоскостная или поверхностная и ветровая эрозия или дефляция.

Водная плоскостная эрозия является преобладающим типом и развита на всех пахотных землях в очень слабой, слабой средней и сильной степени.

Линейная эрозия, относящаяся к типу водной, проявляется локально. Она в период ливневых дождей фиксируется, как правило, по постоянным водотокам в виде мелких струйчатых размывов и промоин разной глубины и ширины, размывов и обвалов приречных увалов, а также в виде небольших и редко встречающихся здесь оврагов. Наряду с водной, здесь развита и ветровая эрозия, проявляющаяся на ветроударных сухих склонах, особенно легкого гранулометрического состава (легкосуглинистый, среднесуглинистый опесчаненный).

Плоскостная эрозия наносит основной ущерб землям хозяйств. Ее развитию способствуют следующие факторы:

1. Эрозионно-опасный горный рельеф сильно-глубоко-расчлененный, представляющий чередование горных хребтов, речных долин и межгорных котловин. Склоны гор хорошо выражены — сильнопокатые и крутые, частоветроударные южной, западной и юго-западной экспозиций. Форма склонов сложная и разнообразная: от прямых, выпуклых до двояковогнутых и ступенчатых-террасовидных. Нижние шлейфы склонов выположены.

2. Эрозионно-опасный климат с непостоянным количеством атмосферных осадков, варьирующим по годам от 320 мм/год в 1998 г. до 591 мм/год в 2001 г., и особым режимом их поступления - более 6070% в летний вегетационный период, Нередко в виде ливневых дождей.

Степень устойчивости почв к эрозионным процессам зависит от многих факторов. В качестве современных оценочных признаков устойчивости почв к процессам водной эрозии, предложенных сотрудниками ООО НПЦ «Сибземресурсы» [2] являются следующие:

1. тип почвы и условия залегания на рельефе;

2. гидроморфность почв;

3. мощность гумусовых горизонтов;

4. содержание гумуса, %

5. гранулометрический состав почв и пород;

6. состав почвенного поглощающего комплекса и емкость катионного обмена (ЕКО) в мг-экв на 100 г. почвы;

7. структурное состояние верхнего почвозащитного слоя 0-10 см;

8. наличие водопрочных агрегатов (в % );

9. щебнистость, каменистость, галечниковатость;

10. карбонатность и комплексность почв;

11. плотность подпахатного слоя;

12. характер почвообразующих пород;

13. длительность и характер использования почв в пашне.

Из основных свойств почв, определяющих эрозионную устойчивость, относятся гранулометрический состав, мощность и гумусированность почв, а также состав ПИК.

Пахотные почвы Уймонской котловины, в основном, представлены черноземами обыкновенными.

Мощность гумусовых горизонтов пахотных почв Уймонской котловины

Мощность гумусовых горизонтов почв зависит от многих факторов, в частности, от характера отложений, на которых формируется почва, от типа растительной ассоциации, климатических условий, характера хозяйственной деятельности человека. Мощность гумусового горизонта — интегральный показатель, отражающий интенсивность процесса и характер образования гумусовых веществ почв.

Под гумусообразованием (гумификацией) понимают совокупность биохимических и физико-химических процессов, итогом которых является превращение органических веществ индивидуальной природы в специфические гумусовые вещества, характеризуемые некоторыми общими свойствами и чертами.

Гумусовые вещества почв принято называть термином «гумус», однако этот термин следует считать сугубо почвенным, он включает лишь ту часть органических веществ почвы, которая потеряла анатомическое строение исходных растительных остатков, подверглась в почве процессам гумификации и формирует гумусовые горизонты, равномерно прокрашивая минеральную массу их в темный цвет [3].

Мощность гумусовых горизонтов пахотных черноземов Уймонской котловины, развивающихся на различных геоморфологических элементах Уймонской котловины, различна (см. табл.).

Таблица

Мощность гумусовых горизонтов и содержание гумуса черноземов обыкновенных на различных геоморфологических элементах Уймонской котловины

Как правило, при движении от склонов Теректинс-кого хребта к руслу р. Катунь мощность гумусового горизонта уменьшается от 45 — 48 см до 10-18 см.

В зависимости от мощности гумусового горизонта (сумма генетических горизонтов А + АВ), эрозионная устойчивость почв подразделяются [2]:

• эрозионно сильноустойчивые — мощность гумусового слоя > 80 см;

• эрозионно среднеустойчивые — мощность гумусового слоя 80-40 см;

• эрозионно слабоустойчивые — мощность гумусового слоя 40-30 см;

• эрозионно очень слабоустойчивые — мощность гумусового слоя 30-15 см;

• эрозионно неустойчивые — мощность гумусового слоя < 15 см.

Таким образом, исходя из данной градации, наиболее устойчивые к эрозии почвы, развивающиеся на вершинах делювиальных шлейфов Уймонской котловины, а

менее устойчивые — в днище котловины и на конусах выноса рек.

Так же одним из важных критериев в оценке эрозионной устойчивости почв является содержание гумуса.

В зависимости от содержания гумуса в гумусовом горизонте (сумма генетических горизонтов А + АВ), эрозионная устойчивость почв подразделяются:

• эрозионно сильноустойчивые — гумуса >9 (тучные, многогумусовые);

• эрозионно среднеустойчивые — гумуса 9-6% (среднегумусовые);

• эрозионно слабоустойчивые — гумуса 6-3 % (малогумусовые);

• эрозионно очень слабоустойчивые — гумуса 31,5% (критический уровень).

Поскольку почвы делювиальных шлейфов отличаются более высоким содержанием гумуса, их устойчивость к эрозионным процессам, должна быть более высокая, в отличие от почв днища котловины.

Другой не мало важный показатель, характеризующий эрозионную устойчивость почв — гранулометрический состав.

В соответствие с общепринятыми нормативами [3] считается:

• эрозионно сильноустойчивые — глинистый структурный грансостав;

• эрозионно среднеустойчивые — среднесуглинистый структурны грансостав;

• эрозионно слабоустойчивые — легкосуглинистый структурный грансостав;

• эрозионно очень слабоустойчивые — супесчаный, песчаный структурный грансостав.

Гранулометрический состав пахотных почв Уймонс-кой котловины изменяется от песчаного-супесчанного до суглинистого, что связано с особенностями почвообразующих пород. Пахотные почвы обширных шлейфов Уймоской котловины, примыкающие к склонам Терек-тинского хребта, как правило, средне суглинистый гранулометрический состав, поэтому эрозионная устойчивость данных почв более высокая. Гранулометрический состав пахотных почв днища Уймонской котловины, а также почв формирующихся вблизи русел рек более легкий — легкосуглинистый, супесчаный. Поэтому данные пахотные почвы больше подвержены эрозионным процессам и являются эрозионно слабоустойчивыми.

Наличие в почвах карбонатов, также является одним из показателей эрозионной устойчивости почв, при этом карбонатные почвы эрозионно менее устойчивые, чем бескарбонатные их разности. Широкое распространение карбонатных почв усиливает их обычную податливость к процессам эрозии [2].

Пахотные почвы Уймонской котловины в той или иной степени содержат карбонаты. Содержание карбонатов в них колеблется от 1-20-25 % . Свыше 20% СаС03, как правило, содержат карбонатные В (Вк горизонты) пахотных почв.

Состав почвенно-поглощающий комплекса также является одним из основных показателей, определяющий эрозионную устойчивость почв. В зависимости от степени насыщенности ПИК Са и М§, меняется степень эрозионной устойчивости почв:

• ППК насыщен кальцием, магнием на 80-90 % — эрозионно сильноустойчивые;

• ПИК на 60-70 %, на 20-30% магнием — эрози-онно средне устойчивые;

• ППК — насыщен менее 60 % кальцием, 20-35 % магнием — эрозионно слабоустойчивые.

В поглощающем комплексе верхних горизонтов пахотных почв Уймонской котловины преобладает кальций, степень насыщенности составляет 60-95 % от емкости обмена. В нижних горизонтах черноземов ППК

Элемент рельефа А+АВ, см Содержание гумуса, %

Делювиальны шлейфы ; вершина основание конуса выноса рек 45-48 25-37 25-33 2,8-9,9 7,6-7,7 5,3-5,8

Днище плоская поверхностг конуса вытоса рек 20-30 10-18 3,7-7,0 4,0-7,0

больше насыщен магнием, степень насыщенности составляет 60-70 %.

Кроме названных показателей, важное значение для оценки эрозионной устойчивости почв имеет структурное состояние почв.

По данным В.А. Хмелева [5], оструктуренность верхних горизонтов пахотных почв Уймонской котловины хорошая, но водопрочность структурных агрегатов, хотя и находится в агрономически благоприятных пределах, слабая, что является неблагоприятным фактором и может способствовать развитию эрозионных процессов.

Другим отрицательным фактором в развитии эрозионных процессов в Уймонской котловины является наличие скелетных включений в почвенном профиле пахотных почв, количество которых, как правило, увеличивается с глубиной.

Потенциальным условием для развития эрозионных процессов в Уймонской котловине служит также

наличие склоновых поверхностей, крутизной от < 1 до 10о

Таким образом, говоря об оценке устойчивости пахотных почв Уймонской котловины к эрозионным процессам, необходимо отметить наличие многих факторов и условий способствующих развитию эрозионных процессов. Исходя из основных особенностей физико-химических и физических свойств пахотных почв, более устойчивыми являются почвы, формирующиеся на делювиальных шлейфах котловины, а менее устойчивые почвы, формирующиеся в днище котловины и вблизи временных водотоков и русел рек.

Более благоприятные физико-химические и физические особенности пахотных почв (с позиции устойчивости к эрозии), сформировавшихся на склоновых поверхностях шлейфов, должны ослаблять развитие эрозионных процессов.

Библиографический список

1. Райхерт, Е.В. Почвы пахотных угодий Уймонской котловины республики Алтай и современное состояние их плодородия: авто-реф. на соискан. учен степ. кандидата с.-х. наук / Е.В. Райхерт. — Барнаул, 2004. — 25 с.

2. Схема землеустройства Усть-Коксинского района республики Алтай, 2002. — 220 с.

3. Александрова, Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. / Л. Н. Александрова. — Л.: Наука, 1980. — 288 с.

4. Хмелев, В.А. Почвы Уймонской депрессии и ее окаймлений: автореф. на соискан. учен. степ. кандидата с.-х. наук / В.А. Хмелев. — Новосибирск,1968. — 28 с.

Статья поступила в редакцию 21.05.08

УДК 631.4

А.В. Пузанов, д-р биолог.наук, проф., зам. дир. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул

Т.А. Рождественская, канд. биолог. наук, с.н.с.лаборатории биогеохимии ИВЭП СО РАН, г. Барнаул

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В ПОЧВАХ ПРЕДГОРИЙ САЛАИРА

В работе представлены результаты исследования содержания микроэлементов в почвообразующих породах и основных типах почв Присалаирья. Выявлено, что концентрации Си, РЬ, Со, 7п, Мп в педосфере не превышают кларков. Высокие содержания Сг и N1 наследуются от почвообразующих пород и связаны с металлогеническими особенностями изучаемой территории.

Ключевые слова: микроэлементы, концентрации, внутрипрофильное распределение, ПДК, Присалаирье.

Информация о содержании химических элементов в компонентах биосферы приобретает все большее значение в связи с усиливающимся загрязнением окружающей среды элементами-токсикантами. Марганец, медь, цинк, кобальт и другие элементы являются важным или даже незаменимым компонентом многих ферментов, осуществляющих метаболизм в живых организмах. В то же время в высоких концентрациях они способны оказывать выраженное токсическое действие, поэтому изучение биогеохимического поведения тяжелых металлов в компонентах биосферы — одна из важнейших задач современной экологии. Свинец биофилом не является, но относится к числу приоритетных токсикантов. Для Присалаирья информации о содержании многих тяжелых металлов в почвах практически нет.

Цель исследований — определение содержания микроэлементов в педосфере Присалаирья и изучение особенностей их биогеохимического поведения в почвах. Задачи исследования: выяснить уровень концентрации тяжелых металлов в почвообразующих породах и почвах, выявить факторы, определяющие биогеохимическое поведение элементов, дать санитарно-гигиеническую оценку сложившейся на изучаемой территории ситуации.

Объектами исследования являются почвообразующие породы и наиболее распространенные зональные и интразональные почвы Присалаирья. Район исследований представляет собой волнистую сильно расчлененную подгорную равнину с абсолютными высотами 250-400 м.

Черноземы оподзоленные приурочены к юго-западному склону Салаира; они тянутся в виде узкой полосы и примыкают с юго-запада к темно-серым лесным почвам. Развитие черноземов оподзоленных происходит в результате остепнения почв, ранее находившихся под лесом [1]. Черноземы выщелоченные распространены по плосковершинным низкогорьям, подгорным равнинам и по увалистым предгорьям; формируются под луговыми степями и остепненными лугами. Черноземы среднегумусные, имеют средне- и тяжелосуглинистый гранулометрический состав. Реакция почвенного раствора слабокислая в верхних горизонтах и щелочная в карбонатных.

Серые лесные почвы являются характерными почвами юго-западных склонов Салаирского кряжа. Основной тип растительности — осиновые и пихтово-осиновые леса. Количество гумуса в верхних горизонтах почв не превышает 6 %. Количество физической глины составляет 35-47% [1]. Реакция среды — кислая в верхней части профиля и близкая к нейтральной — в карбонатных горизонтах.

Луговые почвы встречаются на пониженных формах рельефа. Отличаются высоким содержанием гумуса. Черноземно-луговые формируются по днищам балок и логов, обильно увлажняемых водами поверхностного стока.

Таким образом, разнообразие типов почвообразования, ландшафтно-геохимических условий миграции химических элементов предопределило особенности накопления и миграции микроэлементов в почвах.