Эволюция черноземных почв в современных экологических условиях юга Омской области

Биологические науки

Литература

1. Определение пределов устойчивости геосистем на примере окрестностей Мончегорского металлургического комбината / А.Д. Арманд, В.В. Кайданова, Г.В. Кушнарева [и др.] // Известия Акад. наук. Сер. геогр. - 1991. - № 1. - С. 93-104.

2. Кислотные дожди / Ю.А. Израэль, И.М. Назаров, А.Я. Прессман [и др.] - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 269 с.

3. Air pollution in the border areas Of Norway and Russia / B. Siversten, T. Makarova, L.O. Hagen [et al.] // NILU OR. - 1992. - 8/92. - 14 p.

4. URL: http://www.fil_nikel-report-bellona-2010.ru.

5. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. - М.: Наука, 1971. - 268 с.

6. Соколов И.А., Тонконогов В.Д. О почвах плато Путорана // Путоранская озерная провинция. -Новосибирск: Наука, 1975. - С. 115-121.

7. Ершов Ю.И. Почвенно-географическое районирование Красноярского края // География и природные ресурсы. - 1978. - № 2. - С. 110-118.

8. Ершов Ю.И. Мезоморфное почвообразование в таежно-мерзлотном семигумидном секторе Средней Сибири // Почвоведение. - 1994. - № 10. - С. 10-18.

9. Ершов Ю.И. Географо-генетическая систематизация и характеристика почв Субарктики Средней Сибири //География и природные ресурсы. - 1994. - № 1. - С. 117-124.

10. Ершов Ю.И. Почвы Среднесибирского плоскогорья. - Красноярск, 2004. - 86 с.

11. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. - М.: Астрея- 2000, 1999. - 768 с.

УДК 631.445.4:504 (571.13) Ю.А. Бауэр, Я.Р. Рейнгард, Т.А. Ивлева

ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕРНОЗЁМНЫХ ПОЧВ В СОВРЕМЕННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ЮГА

ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

В статье представлены расчеты запасов токсичных солей в лугово-черноземных почвах южных районов Омской области (Омский, Нововаршавский, Шербакульский, Русско-Полянский). Сделаны выводы о влиянии антропогенных факторов на засоление лугово-черноземных почв юга Омской области.

Ключевые слова: суммарный эффект, токсичные соли, гидроморфизм, генетический горизонт, грунтовые воды.

Yu.A. Bauer, Ya.R. Reingard, T.A. Ivleva

CHERNOZEM SOIL EVOLUTION IN MODERN ECOLOGICAL CONDITIONS OF THE OMSK REGION

SOUTH

The paper presents the calculations of the toxic salt stocks in the meadow-chernozem soils of the southern districts of the Omsk region (Omsk, Novovarshavsky, Sherbakulsky, Russian-Polyansky). The conclusions about the anthropogenic factor influence on the salinity of the meadow-chernozem soils of the Omsk region south are made.

Key words: total effect, toxic salts, hydro-morphism, genetic horizon, groundwater.

66

ВестникКрасГАУ 2015. №8

Введение. Россия занимает первое место в мире по количеству черноземных почв, включающих черноземы и лугово-черноземные типы. Они являются основными высокопродуктивными почвами и в Западной Сибири, на них в основном базируется земледелие. Поэтому правильный подход к их изучению, учет количества и качества этих почв, разработка рекомендаций по рациональному использованию и охране должны лежать в основе развития сельскохозяйственного производства XXI в.

На протяжении более чем вековой истории исследователи черноземных почв связывали их формирование с гидроморфностью территории, в частности большая роль отводилась уровню грунтовых вод в создании гидроморфного профиля почвы, но этот вопрос не решен и до настоящего времени [1]. Уровень грунтовых вод и их изменение, а также важнейшее практическое значение при разделении типов автоморфных черноземов и полугидроморфных лугово-черноземных почв заставляют исследователей вести постоянный мониторинг динамики уровня грунтовых вод не только в пространстве, но и во времени.

Цель исследований. Изучить условия формирования, строения профиля луговочерноземных почв, наличие зон аккумуляции солей и установить причины современной их эволюции и роста площадей этого типа на юге Омской области.

Объекты и методы исследований. На первом этапе картографирования почв в Омской области был стихийно распространен метод мелкого исследования почвенного профиля (до 11,5 м), в связи с чем допускались ошибки в выделении автоморфных и полугидроморфных почв. При отсутствии четкого классификационного разделения черноземных почв по уровню грунтовых вод крупнейший почвовед К.П. Горшенин [3] выступал против выделения лугово-черноземных почв как самостоятельного типа из-за быстро меняющегося в Западной Сибири уровня грунтовых вод. В настоящее время установлено [1], что сезонное их колебание от весны к осени находится еще в более широком интервале (1-4 м от поверхности), который варьирует по годам в пределах 1,5-3 м. Поэтому К.П. Горшенин [3] включал лугово-чернозёмные почвы в тип луговых почв.

Н.И. Богданов изучал эти почвы более 20 лет и доказал, что лугово-черноземные почвы представляют самостоятельный генетический тип, широко распространенный в Западной Сибири, имеющий свои провинциальные особенности [1].

Еще в 1882 г., подводя итоги обследования почв Западной Сибири, В.В. Докучаев писал, что черноземами в Западной Сибири названы и нечерноземные почвы и пространственно они прерываются солонцами, солончаками, болотными и озерными отложениями [4].

Результаты исследований. Массовое выделение типа лугово-черноземных почв в Западной Сибири началось в 1940 г. в Новосибирской области, а с 1968 г. в Омской, где в настоящее время общая их площадь на картографических материалах составляет 1620 тыс. га.

Постоянные наблюдения за уровнем грунтовых вод, которые проводятся в области А.И. Кузьминым [5], показывают, что уровень этих вод здесь непостоянен, наибольший их подъем отмечается под населенными пунктами, где образуются купола грунтовых вод, доходящие до 0,51,8 м от поверхности земли. Причем купола распространяются на окружающую территорию на площади 0,4-1,2 км, растекаясь и вызывая подъем грунтовых вод. Аналогичные явления подъема грунтовых вод отмечаются в Любинском, Омском, Таврическом, Одесском, Русско-Полянском и других районах области и свидетельствуют о значительном росте площадей полугидроморфных почв. В результате такого антропогенного гидроморфизма автоморфные черноземы эволюционируют в полугидроморфные лугово-черноземные почвы [6,10]. Поскольку породы и грунтовые воды, как правило, засолены (табл.), то происходит эволюция черноземов в направлении гидроморфизации и засоления профиля образующейся лугово-черноземной почвы, наиболее часто сульфатно-хлоридного или хлоридно-сульфатного типа [6, 7].

67

Биологические науки

«Суммарный эффект» токсичных солей в лугово-черноземных солончаковатых маломощных, малогумусных, тяжелосуглинистых почвах юга Омской области

Глубина образца, см Районы Омской области

Омский Нововаршавский Шербакульский Русско- Полянский

Ген. гор. Сэ Ген. гор. Сэ Ген. гор. Сэ Ген. гор. Сэ

0-10 Апах 0,15 Апах 0,19 Апах 0,25 Апах 0,24

10-20 0,30 0,20 0,21 0,25

20-30 АВ 0,20 АВ 0,24 АВ 0,19 В1 0,25

30-40 0,19 В1 0,26 В1 0,18 0,27

40-50 В1 0,11 0,39 0,41 В2 0,35

50-60 0,12 В2вк 0,72 В2 0,37 0,46

60-70 В2 0,16 0,84 0,75 0,67

70-80 0,40 В3вк 0,57 0,76 Ск1вд 1,01

80-90 Вз 0,78 0,97 В3 1,36 1,69

90-100 0,96 Сквд 1,43 Сквд 2,12 Ск2вд 2,24

100-120 Сквд 2,20 2,43 2,90 G 3,04

120-140 2,32 2,56 2,46 3,51

140-160 G 3,92 2,60 G 3,26 3,58

160-180 3,84 G 3,25 3,23 3,51

180-200 3,12 3,79 3,54 3,69

Примечания: ген. гор. - генетический горизонт; Сэ - «суммарный эффект» токсичных солей (в мг-экв Cl- /100 г почв); Апах - пахотный; Сквд - карбонатный гипсовый глеевый; G -третичные породы.

Расчет токсичных солей, проведенный нами (табл.), показал, что профиль исследуемых почв имеет однонаправленную закономерность: содержание токсичных солей постепенно увеличивается от верхней части профиля к нижней с продвижением от Омского района к Русско-Полянскому, причем в верхних горизонтах Омского и Нововаршавского районов содержание токсичных солей на треть меньше, чем в Шербакульском и Русско-Полянском. Резко увеличивается засоление в лугово-черноземных почвах - до 1,36-2,20 мг-экв/100 г почвы - начиная с горизонтов Вз, при этом максимальное приближение к поверхности «суммарного эффекта» токсичных солей отмечается в Русско-Полянском районе, где повышенный «суммарный эффект» начинается с 60 см, то есть с горизонта В2. Максимальное содержание токсичных солей наблюдается в Русско-Полянском районе уже на глубине 70-80 см.

Поскольку хлор - особо токсичный элемент (после соды), то он определяет качество поливной воды, условия роста и развития растений, хорошо растворим и не связывается почвой, он может использоваться как экспресс-метод для определения процессов засоления - рассоления [5]. При этом мы не учитывали количество солей, приносимых с атмосферными осадками, но разделяем выводы А.А. Сенькова о их большой роли в засолении почв [9].

Выводы. В настоящее время динамика грунтовых вод затрудняет разработку конкретных рекомендаций в современных хозяйственно-экономических условиях.

В последние 20 лет многие исследователи отмечают подъем грунтовых вод, связанный с хозяйственной деятельностью аграрного сектора. Так, 18-летний опыт орошаемого земледелия показал, что за период орошения грунтовые воды с 4,0-5,5 м поднялись до 2,5-3,0 м [2]. На НовоОмской оросительной системе грунтовые воды через 20 лет орошения достигли критической отметки, и черноземные почвы эволюционировали в лугово-черноземные и черноземно-луговые, а ло-

68

ВестникКрасГАУ 2015. №8

кально даже в луговые. Нами установлено, что длительное воздействие засоленных грунтовых вод вызывает ухудшение свойств почвы, и прежде всего в них подщелачивается рН, в составе почвенно-поглощающего комплекса увеличивается доля магния и натрия, ухудшается структурное состояние пахотного слоя.

При длительном орошении возникает вторичное засоление почв, увеличивается общая сумма токсичных ионов, особенно хлора. При этом средне-глубокосолончаковатые разности лугово-черноземных почв эволюционируют в высокосолончаковатые и даже в солончаковые, в которых соли концентрируются в слое до глубины 30 см.

Длительное время освоение почв юга Западной Сибири, в том числе и Омской области, и природопользование в целом осуществлялись без достаточной проработки экологических аспектов, а нередко их просто игнорировали. В итоге произошло нарушение естественной природной обстановки. Активное вмешательство человека в природную среду способствовало ухудшению условий развития природных экосистем. Природные системы лесостепной зоны Омской области на 65—70 % изменены хозяйственной деятельностью человека за короткий период (50-60 лет), а степной на 7090 %. При этом главный тип использования земель - агроценозы зерновых и пропашных культур, которые слабо восстанавливают плодородие. Они были созданы на месте луговых, остепненных и настоящих степей.

Особый вред экосистемам нанесло крупномасштабное освоение целинных земель, повлекшее за собой развитие дефляционных и эрозионных процессов, что привело к эволюции среднемощных черноземных почв в маломощные, а маломощных в почвы укороченной мощности. В связи с распашкой почвенного покрова практически во всех районах Омской области (особенно в Русско-Полянском, Нововаршавском, Черлакском) до 80-90 % прекратился рост естественного плодородия почв пашни, что вызвало уменьшение запасов гумуса, его процентного содержания, образование резервного гумуса и определило эволюцию среднегумусных видов в малогумусные [8].

Подводя итог вышеизложенному, следует отметить, что современная эволюция почв сильно зависит от воздействия антропогенных факторов, ослабление или усиление которых оставляет глубокий след как в строении профиля, так и в их свойствах. Поэтому современные экологические проблемы почвенного покрова юга Западной Сибири должны рассматриваться своевременно и на региональном уровне [7].

Восстановление автоморфного состояния черноземных почв, эволюционировавших в тип лугово-черноземных, практически невозможно из-за наличия подстилающих и почвообразующих пород тяжелого гранулометрического состава, часто средне- и сильнозасоленных, имеющих плохие фильтрационные свойства. Такие массивы вторично образованных лугово-черноземных почв невозможно промыть от солей и удалить промывные воды с территории. Они должны исключаться из орошаемых земель и подвергаться залужению многолетними травами в севооборотах [2].

Поскольку есть опасность глобального изменения климата, то есть и необходимость разрабатывать новые системы земледелия, учитывая современную эволюцию почв.

В настоящее время нельзя не учитывать усиление климатического гидроморфизма, обусловленного потеплением климата, таянием льдов, подтоплением низинных степных, лесостепных и таежных территорий.

Литература

1. Богданов Н.И. Черноземные и лугово-черноземные почвы Западно-Сибирской провинции: дис. ... д-ра биол. наук. - Новосибирск, 1976. - 286 с.

2. Бойко В.С. Влияние приемов интенсификации на плодородие орошаемых черноземных почв // Мат-лы Междунар. конф. по экологии (27-28 мая 1997, г. Омск). - Омск, 1997. - 150 с.

3. Горшенин К.П. Почвы южной части Сибири (от Урала до Байкала). - М.: Изд-во АН СССР, 1955. - 592 с.

4. Докучаев В.В. Русский чернозем // Избр. соч. гос. изд-ва с.-х. лит. - М., 1954. - 708 с.

69

Биологические науки

5. Кузьмин А.И. Экологические аспекты подтопления населенных мест // Роль России и Сибири в развитии экологии на пороге XXI века: мат-лы Междунар. конф. по экологии (27-28 мая 1997, г. Омск). - Омск, 1997. - 159 с.

6. Мищенко Л.Н., Рейнгард Я.Р. Антропогенная трансформация почв Омского района // Стратегические направления регионального развития Российской Федерации: мат-лы Всерос. науч.-практ. конф. - Омск: иА «Курьер», 1999. - С.140-142.

7. Рейнгард Я.Р. Деградация почв экосистем юга Западной Сибири. - Лодзь, 2009. - 636 с.

8. Рейнгард Я.Р. Изменение экологии почвенного покрова территории Омской области // Состояние окружающей природной среды Омской области в 1999 г. - Омск: Гос. комитет по охране окружающей среды Омской области, 2000-а. - С. 121-123.

9. Сеньков А.А. Галогенез степных почв. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. - 152 с.

10. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической обстановки и зон экологического бедствия. - М.: Мин-во охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, 1992. - 50 с.

УДК 551.8; 551.79; 631.42 О.В. Турыгина, Г.А. Демиденко

ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧВ СРЕДНЕГО ТЕЧЕНИЯ р. ЕНИСЕЙ В ГОЛОЦЕНОВОЕ ВРЕМЯ

В статье представлены материалы исследования эволюции палеопочв среднего течения р.Енисей в голоценовое время на примере Татышевского педокомплекса.

Ключевые слова: эволюция, голоцен, Татышевский педокомплекс, палеопочвы, палеопедологический метод исследования, включения.

O.V. Turygina, G.A. Demidenko

THE SOIL EVOLUTION IN THE YENISEI RIVER MIDDLE REACHES IN THE HOLOCENE

The research results of the paleo-soil evolution of the Yenisei river middle reaches in the Holocene on the example of the Tatyshev pedocomplex are presented in the article.

Key words: evolution, Holocene, Tatyshev pedocomplex, paleo-soils, paleo-pedological research method, inclusions.

Введение. В голоцене - современном межледниковье - происходили природные процессы, оказавшие наибольшее влияние на современную природную обстановку [1, 3-8, 10].

Экологический мониторинг позволяет наблюдать за эволюцией пойменных экосистем в голоценовое время. Пойменные экосистемы долины реки Енисей, эволюционирующие в голоцене, содержат комплекс информации о природной среде и служат основой модели для межледниковья. Реконструкция эволюции палеоэкосистем в голоцене соответствует глобальному изменению климата в Приенисейской Сибири.

В палеопочвах законсервированы и надолго сохранены продукты почвообразования и следы жизнедеятельности растений, животных и человека. Погребенные почвы содержат наиболее полный комплекс диагностических признаков, по которым возможно достаточно достоверно реконструировать природную (биоклиматическую и почвообразование) обстановку [2, 3-8, 10].

Район исследования - о. Татышев - осадочного происхождения, расположен в долине среднего течения р. Енисей в черте г.Красноярска.

70