Оценка деградации почв восточной части дельты Нила (Египет)

УДК 631.617

ОЦЕНКА ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ДЕЛЬТЫ НИЛА

Настоящее исследование проведено с целью количественной оценки степени и скорости деградации земель и мониторинга изменений качества почв восточной части дельты Нила путем сравнения литературных данных, полученных в 1997 г., с результатами обследования почвенно-мелиоративной ситуации в 2010 г. Результаты показали, что главные факторы негативных явлений — засоление почв и грунтовых вод, осолонцевание, подтопление и уплотнение почв; основные причины — неправильное орошение, отсутствие или плохая работа дренажной системы, неподходящее по времени использование тяжелой техники и отсутствие природоохранных мероприятий.

Ключевые слова: засоление почв, дистанционное зондирование, географическая информационная система.

Введение

Под деградацией почв понимается процесс, который понижает (качественно или количественно) их актуальную или потенциальную способность производить товары или услуги. При деградации происходит падение плодородия до низкого уровня, а также снижение продуктивности и сельскохозяйственного потенциала почв. Многие ученые считают, что деградация земель состоит в потере их устойчивости к изменению климата и землепользования [2, 7, 12, 14].

В работе [6] этот процесс трактуется как ухудшение качества почв в связи с неправильным обращением с ними человека. Ь.Я. ОИешап [8] полагает, что деградация почв — это процесс, который вызывает явления, спровоцированные человеком и понижающие актуальную или перспективную способность почвы

поддерживать жизнь последнего. Для северной части дельты Нила характерны шесть типов деградации почв — водная и ветровая эрозия, засоление, осолонцевание, уплотнение и подтопление [3].

Материалы и методы исследования

В административном отношении территория, в пределах которой проводились исследования, расположена на западном берегу Суэцкого канала и простирается от южной границы области Порт-Саида до северной части Исмаилии. Ее площадь составляет около 65062 га (рис. 1); большая часть в настоящее время мелиорируется и используется еще не полностью. Непосредственно район исследования находится к югу от канала Эл-Салам (31°02'32'' и 32°20' 02'' в.д; 30°00'00'' и 31°15'00'' с.ш.).

Рис. 1. Местоположение исследованной территории

В Порт-Саиде максимальная температура воздуха составляет 30,9° (август), минимальная 11,2° (январь), среднегодовая — 21°; среднегодовое количество осадков 73 мм. В Исмаилии максимум температуры в июле (36,1°), минимум в январе (7,8°), среднегодовая температура 22°; среднегодовое количество осадков 33 мм. По всему сезону дождей они распределены неравномерно: в Порт-Саиде их максимум (18 мм) приходится на декабрь, а в Исмаилии (7,7 мм) — на ноябрь.

Было сделано морфологическое описание почвенных профилей (согласно рекомендациям ФАО [10]) и произведен отбор образцов из 23 почвенных разрезов. Для определения геоморфологических единиц использовали программу Are GIS 9.3. Лабораторные

Критерии определения

анализы включали определение физических и химических свойств, гранулометрического состава (по [9]), электропроводности (ЭП), реакции почвы (рН), содержания легкорастворимых солей, гипса и карбоната кальция, количества гумуса, емкости катионного обмена, доли обменного натрия (по [11]).

Почву классифицировали до уровня подгруппы большой группы в соответствии с американской классификацией почв [13]. Корреляцию между физико-географическими и таксономическими единицами проводили для того, чтобы составить почвенную карту с информацией по землепользованию. Критерии определения степени, типа деградации, их классов и скорости приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

и и типов деградации по [5]

Тип деградации Показатель Единица измерения Степень деградации

нет

Засоление электропроводность дСм/м <4 4—8 8—16 16—32

класс нет слабая умеренная высокая

Осолонцевание обменный натрий % <10 10—15 15—30 30—50

класс нет слабая умеренная высокая

Уплотнение плотность г/см3 <1,2 1,2—1,4 1,4—1,6 >1,6

класс неплотный слабая плотный очень плотный

Подтопление УГВ см >150 150—100 100—50 <50

класс нет слабая умеренная высокая

Таблица 2

Критерии, используемые для определения классов и скорости различных типов деградации по [5]

Химическая деградация Увеличение засоления в единицах ЭП, дСм/мтод Увеличение солонцеватости (обменный натрий), %/год

Нет либо слабая <0,5 <0,5

Умеренная 0,5—3 0,5—3

Высокая 3—5 3—7

Очень высокая >5 >7

Физическая деградация Возрастание уплотнения, г/см3 'год Увеличение подтопления (подъем ГВ), см/год

Нет либо слабая <0,1 <1

Умеренная 0,1—0,2 1—3

Высокая 0,2—0,3 3—5

Очень высокая >0,3 >5

Результаты исследования

Геоморфологическая характеристика и почвы. Была составлена подробная геоморфологическая карта района исследования путем совместного анализа спутниковых изображений, геологической и ланд-

шафтной карт, общей крупномасштабной геоморфологической карты региона дельты Нила, а также данных полевых исследований (табл. 3; рис. 2). В результате пришли к заключению, что район изучения включает в себя флювио-морскую равнину (ФР), высокую глинистую равнину (ВГлР), умеренно высокую

Рис. 2. Геоморфологическая карта исследованной территории: 1 - ФР, 2 - ВГлР, 3 - УВГлР, 4 - НГлР, 5 - ВГипсР, 6 - НГипсР, 7 - ВПР, 8 - УВПР, 9 - НАБ, 10 - НПР, 11 - ПН, 12 - БС, 13 - ВВБ, 14 - ЧП, 15 - ГипсЗУ, 16 -

ГлЗУ, 17 - вода

глинистую равнину (УВГлР), низкую глинистую равнину (НГлР), высокую гипсовую равнину (ВГипсР), низкую гипсовую равнину (НГипсР), высокую песчаную равнину (ВПР), умеренно высокую песчаную равнину (УВПР), низкую песчаную равнину (НПР), песчаные наносы (ПН), бассейн стока (БС), «черепаховые панцири» (ЧП), высокий водосборный бассейн (ВВБ), низкий аккумулятивный бассейн (НАБ), гипсовые заболоченные участки (ГипсЗУ), глинистые заболоченные участки (ГлЗУ).

При составлении почвенной карты геоморфологические единицы согласованы с характеристиками почв и почвенной таксономией. Основные выделенные классы почв приведены в табл. 3.

Типы и степень деградации почв. Деградация почв качественно может быть выражена в терминах величин риска их ухудшения, которые представляют собой сочетание типа и степени деградации. Выделяют отсутствие деградации, слабую, умеренную и силь-

ную деградацию [5]. По этой оценке почвы прибрежных равнин подвержены сильной деградации в связи с засоленностью и осолонцеванием (химический тип), слабой - с уплотнением, умеренной - с подтоплением; последние два явления относятся к физическому типу деградации (рис. 3).

Почвы низкой глинистой равнины испытывают сильную деградацию, связанную с засолением и осо-лонцеванием, т.е. это химический тип, который в данном случае может быть обусловлен нерациональным использованием этих почв. Они также имеют слабую и умеренную деградацию из-за уплотнения и подтопления.

Почвы гипсовых равнин не подвержены деградации либо она проявляется в умеренной степени из-за засоленности и слабого осолонцевания. В данных почвах также проявляется и физическая деградация -от слабой до умеренной, вызванной уплотнением, и от умеренной до сильной из-за подтопления.

Таблица 3

Почвенный покров района исследований

Геоморфологическая единица Класс Площадь

га %

Аккумулятивные бассейны, высокая глинистая равнина Вертиковые Натриарджиды 8891,1 13,5

Умеренно высокие и высокие песчаные равнины, песчаные наносы и «черепаховые панцири» Типиковые Торрипсамменты 10 154,8 15,4

Водосборные бассейны Типиковые Торрифлювенты 1550,7 2,4

Низкая песчаная равнина Типиковые Псамаквенты 4414,2 6,6

Умеренно высокая глинистая равнина, флювио-озерные марши Типиковые Гаплосалиды 21 854,9 33,1

Гипсовая равнина Типиковые Гаплогипсиды 2284,8 3,5

Низкая гипсовая равнина Типиковые Аквисалиды 13 303,7 20,2

Площадь отчуждения площадь отчуждения 3565,0 5,4

Рис. 3. Распределение типов деградации земель на исследованной территории: 1 - (Сб4, Са4А), (Рс2, Р^в); 2 - (Сб2, Са3А), ^3а); 3 - (Сб4, Са4А), (Рс2, Pw3A); 4 -(Сб4, Са4А), (Рс2, Pw3A); 5 - (Рс4А, Pw3A); 6 - (Сб4, Са2), (Рс4, Pw3A); 7 - (Ег4Р), (Её40), (Рс4А); 8- (Ег4Р), (Её40/А), (Рс4А); 9- (Ег4Р), (Её40/А), (Pc4Pw3); 10- (Ег4Р), (Её4А), (Рс4А); 11 - (Сб3, Са3А), (Рс2, Pw2A); 12 - (Са4А), (Рс4А); 13 - (Са4А), (Рс2А); 14 - площадь отчуждения

Почвы песчаных наносов и равнин испытывают сильную деградацию в связи с водной и ветровой эрозией, в то время как для других территорий эти факторы деградации мало значимы. Химическая деградация в этих почвах отсутствует. Уплотнение и подтопление как физический тип деградации либо не выражены, либо сильно выражены. Последнее может быть связано с низким содержанием органического вещества. Деградация в связи с подтоплением в этих почвах не отмечается.

Почвы относительно высоких водосборных равнин имеют степень деградации от слабой, обусловленной засолением, уплотнением и подтоплением, до умеренной, связанной с осолонцеванием.

Почвы нижерасположенных территорий, представляющих собой обширные понижения, аккумулирующие сток, отличаются слабой степенью деградации, вызванной засолением и осолонцеванием. Здесь отсутствует либо в слабой степени имеется деградация, связанная с уплотнением и подтоплением.

Почвы равнины дельты выполнения1 характеризуются отсутствием деградации либо затронуты ею в слабой степени, наличие деградации здесь вызвано засоленностью и осолонцеванием. Уплотнение и подтопление как факторы физической деградации вызывают ее в умеренной степени. Причины деградации связаны с низким содержанием органического вещества в почвах и их песчаным гранулометрическим составом.

Скорость деградации почв. Этот параметр оценивали путем сравнения основных почвенных характеристик 1997 [4] и 2010 гг. (табл. 4) и на основании критериев [5]. Результаты показали, что скорость де-

градации почв, вызываемой уплотнением, демонстрирует слабое развитие (<0,1 г/см3,год). Скорость деградации почв, вызываемой засолением, осолонце-ванием или подтоплением, классифицировалась как слабая и умеренная (возрастание электропроводности в пределах 0,5—3 дСм/мтод, рост доли обменного натрия в пределах 0,5—3% в год, подъем уровня грунтовых вод составляет 1—3 см в год (табл. 5).

Ежегодный рост электропроводности, доли обменного натрия и плотности почв достигал 1,15 дСм/м, 1,04% и 0,01 г/см3 соответственно. На изученной территории ежегодный подъем грунтовых вод составлял 2,5 см.

Факторы, вызывающие деградацию. Ведущие факторы, вызывающие различные типы деградации земель, идентифицировались в ходе полевого обследования и на основании собранных аналитических данных (табл. 6).

Основными типами деградации, вызванной деятельностью человека, являются засоление, осолонцева-ние и уплотнение почв, подтопление; они возникают следующим образом.

Засоление и осолонцевание происходят по трем причинам. Во-первых, нерациональное использование оросительных систем. Высокая минерализация оросительных вод либо недостаточное внимание к планированию или эксплуатации дренажных систем обычно приводит к быстрому развитию вышеуказанных процессов. Такая аккумуляция солей в основном происходит в аридных или семиаридных условиях. Во-вторых, засоление и осолонцевание могут возникать, если морские или минерализованные грунтовые воды проникают в резервуар грунтовых вод хорошего качества. Иногда это случается в прибрежных областях

Таблица 4

Изменение почвенных свойств за период 1997—2010 гг.

Картографический контур ЭП, дСм/м Доля обменного натрия, % Плотность, г/см3 УГВ,см

1997 2010 1997 2010 1997 2010 1997 2010

ФР 44,9 55 44,7 56,1 1,29 1,34 150 60

ВГлР 13,3 7,05 14,1 19,17 1,23 1,2 90 120

УВГлР 10,1 29 14,2 42,13 1,23 1,27 110 90

НГлР 22 39,9 45 88,9 1,3 3,33 95 85

ВГипсР 1,10 19,3 4,1 42,65 1,65 1,84 150 150

НГипсР 75 9,5 43,6 13,59 1,6 1,68 20 60

ВПР 0,9 0,39 2,9 13,59 1,84 1,85 150 150

УВПР 0,85 0,2 3 2,95 1,83 1,82 150 90

НПР 3,5 1,14 6,1 5,17 1,75 1,87 150 150

ПН 4,1 3,7 17,2 6,44 1,78 1,75 150 150

БС 13 8,17 13,5 17,3 1,25 1,29 100 130

ЧП 17 3,7 24 17,9 1,8 1,9 160 150

ВВБ 8,45 0,54 18 4,6 1,4 1,3 100 100

НАБ 30,35 2,04 45,9 11,89 1,37 1,24 110 150

1 Речная дельта, формирующаяся на полузакрытых устьевых взморьях и не выступающая за пределы устьевого бара [1].

Таблица 5

Скорости деградации земель исследуемой территории

Картографический контур Засоление Осолонцевание Уплотнение Подтопление

ФР 2 2 1 4

ВГлР 1 1 1 1

УВГлР 2 2 1 2

НГлР 2 3 1 1

ВГипсР 1 1 1 1

НГипсР 1 1 1 1

ВПР 1 1 1 1

УВПР 1 1 1

НПР 1 1 1 1

ПН 1 1 1 1

БС 1 1 1 1

ЧП 1 1 1 1

ВВБ 1 1 1 1

НАБ 1 1 1 1

Примечание. 1 — слабая, 2 — умеренная, 3 — высокая, 4 — очень высокая.

Таблица 6

Оценка типов, степени и факторов деградации

Картографический контур Водная эрозия

D С D С D С D С D С D С

ФР N — N — 8У Ь8 8У Ь8 8 А М Ь8

ВГлР N — N — 8 Ь8 М А N — 8 Ь8

УВГлР N — N — 8У Ь8 8У Ь8 8 А М Ь8

НГлР N — N — 8У Ь8 8У Ь8 8 А М Ь8

ВГипсР N — N — 8У — 8У — 8У А М Ь8

НГипсР N — N — М Ь8 8 А 8У А М Ь8

ВПР 8У Р 8У О N — N — 8У А N —

УВПР 8У Р 8У О/А N — N — 8У А М —

НПР 8У Р 8У О N — N — 8У А N —

ПН 8У Р 8У О/А N — N — 8У А N —

БС N — N — М А М А 8 А 8 А

ЧП N — N — N — М А 8У А N —

ВВБ N — N — N — N — 8 А 8 А

НАБ N — N — N — 8 А 8 А N —

Примечание. D — степень деградации; С — фактор деградации. Обозначение степени деградации: N — отсутствует, 8 — слабая, М — умеренная, 8У — сильная. Обозначение факторов деградации: А — сельскохозяйственная деятельность, включающая неправильное использование земель, несвоевременное использование тяжелой техники, неправильное использование орошения и отсутствие природоохранных мероприятий; О — отсутствие растительного покрова в результате недостатка воды; Ь8 — поступление воды в результате фильтрации из озер и моря; Р — недостаток защитных сооружений, т.е. бетонных блоков и т.д. Обозначение типов деградации: Рс — физическая деградация (уплотнение), Pw — физическая деградация (подтопление), Се — химическая деградация (засоление), Са — химическая деградация (осолонцевание). Черточка — отсутствие показателя.

с чрезмерным использованием грунтовых вод для орошения, но может происходить и в закрытых бассейнах с подземными водами различной минерализации. Третья причина возникает в случае, если деятельность человека приводит к возрастанию эвапотранспирации на участках с засоленными почвообразующими породами или близко расположенными минерализованными грунтовыми водами.

Уплотнение в основном имеет место при низкой устойчивости почвенной структуры в условиях нерациональной деятельности человека. На изученной территории оно возникает при не подходящем по времени и состоянию почв использованию тяжелой техники, неправильном режиме орошения, отсутствии мониторинга качества окружающей среды, сокращении периода нахождения полей под паром.

Подтопление, как правило, возникает при орошении в связи с избытком оросительной воды при недостаточном дренаже и плохом его состоянии, что приводит к застаиванию на поверхности почвы, переполнению дренажной сети оросительными водами. Особенно часто это наблюдается на участках с глинистыми почвами при отсутствии закрытого дренажа.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Котляков В.М., Комарова А.И. География. Понятия и термины. М., 2007.

2. Ayoub A.T. An assessment of human induced soil degradation in Africa // Second African Soil Sci. Soc. Conf. Cairo, Egypt, 1991.

3. El-Baroudy A.A. Using remote sensing and GIS techniques for monitoring land degradation in some areas of Nile Delta. Tanta, Egypt, 2005.

4. El-Nahry A.H. Using aerial photo techniques for soil mapping in some areas east of the Nile Delta. M. Sc. Thesis. Cairo, 1997.

5. FAO/UNEP methodology for assessing soil degradation. Rome, 1978.

6. Lal R., Stewart B.A. Advances in soil science. Soil degradation. N.Y, 1990.

Выводы

Основными видами антропогенной деградации земель восточной части дельты Нила являются засоление, осолонцевание, подтопление и уплотнение. Почвы этой территории испытывают деградацию, развивающуюся с низкой или умеренной скоростью в случаях проявления засоления и осолонцевания. Деградация, связанная с уплотнением, отличается низкой скоростью, подтопление характеризуется большим разнообразием данного процесса - от низкой до высокой. Описанные типы деградации развиваются в результате нерационального орошения и подъема минерализованных грунтовых вод, не подходящего по времени и состоянию почв использования тяжелой техники, отсутствия природоохранных мероприятий. В целом восточная часть дельты Нила может быть охарактеризована как неустойчивая экосистема, подверженная деградационным явлениям в связи с климатическими особенностями, рельефом, свойствами почв и нерациональным использованием земель.

7. Mashali A.M. Land degradation and desertification in Africa // Second African Soil Sci. Soc. Conf. on Soil and Water Management for Sustainable Production. Cairo, Egypt, 1991.

8. Oldeman L.R. The global extent of soil degradation // Soil Resilience and Sustainable Land Use. Wallington, UK, 1994.

9. Richards L.A. Diagnostic and improvement of saline and alkali soils. Washington, 1954.

10. Soil survey staff. Keys to soil taxonomy. Washington, 1999.

11. Soil survey staff. Soil survey manual. Washington, 1951.

12. UNEP staff. World atlas of decertification. L., 1992.

13. USDA. Keys to soil taxonomy. 9th ed. Washington, 2003.

14. Warren A., Agnew C. An assessment of desertification and land degradation in arid and semi arid areas // Intern. Inst. foe Environ. Develop. 1988. N 2.

Поступила в редакцию 15.12.2010

ASSESSMENT OF SOIL DEGRADATION FOR AREA EAST NIL DELTA

E.S. Mohamed

The main types of human induced land degradation in the investigated areas are, salinization, alkalinization, soil compaction and water logging. Quantitative assessment of human induced land degradation and monitoring the changes in land qualities in east Nile delta during the period of 1997 to 2010 are the main objective of this study. Land degradation rate, relative extent, degree, and severity level in the study area were assessed. The results indicate that the most active land degradation features are: salinization, alkalinization, water logging and compaction. The main causative factors of human induced land degradation types in the studied area are over irrigation, human intervention in natural drainage, improper time use of heavy machinery and the absence of conservation measurements.

Key words: soil salinity, remote sensing, GIS.

Сведения об авторах.

Мохамед Елсайед Саид, аспирант каф. общего почвоведения ф-та почвоведения МГУ; тел.: 8 (495) 939-27-40.

Моргун Евгений Георгиевич, канд. биол. наук, доцент каф. общего почвоведения ф-та почвоведения МГУ; тел.: 8 (495)-27-40.

Ковда Ирина Викторовна, канд. геогр. наук, ст. науч. сотр. Ин-та географии РАН; тел. 8 (495) 959-00-28.