Воздействие сельского хозяйства на почвы Сибири

УДК 551.4

ВОЗДЕЙСТВИЕ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА НА ПОЧВЫ СИБИРИ

© И.А. Белозерцева, Д.Н. Лопатина

Ключевые слова: трансформация почв; использование земель; Сибирь.

В связи с интенсивной хозяйственной деятельностью человека в современном мире проблема трансформации ландшафтов и их основных компонентов - почв и растительности - приобретает особую важность. В наше время очень важно изучение этого вопроса и поиск причин трансформации, способов рекультивации и сохранения земель после интенсивного использования их в хозяйственной деятельности человека для предотвращения их полной деградации. Рассмотрено негативное воздействие сельскохозяйственной техники, применения минеральных удобрений, пестицидов, скотоводческого хозяйства на почвенный покров в условиях Сибири.

Бессистемная раскорчевка лесов и распашка почв, расположенных на недопустимых по крутизне уклона, интенсивный выпас скота, несоблюдение противоэро-зионных мер в регионах Сибири сказались на усилении эрозионных процессов. В Западной Сибири 40 % пашни и 9 % пастбищ подвержено эрозии, в т. ч. 12 и 2 %, соответственно, средне и сильно. Площади сенокосов подвержены эрозии на 5 %. Опустынивание в его классическом представлении - упрощение экосистем, более всего проявляется в зоне недостаточного увлажнения на части территорий Алтайского края, Кемеровской, Новосибирской, Омской областей [1]. Пыльные бури как наиболее сильное проявление ветровой эрозии возникают в регионе свыше 30 раз в году. По данным Ю.В. Рыжова [2], в большинстве бассейнов юга Восточной Сибири смыв на пашне составляет в среднем 5-10 т/га в год, средняя густота овражного расчленения не превышает 0,05 км/км2 в год. Основная масса продуктов эрозии накапливается на склонах, а также в днищах долин рек. В водосборах малых рек в условиях расчлененного рельефа гор и плато при освоенности более 30 % отмечается резкое увеличение густоты овражной сети, площадей смытых почв, стока наносов.

Под действием эрозионных процессов сформировались почвы с плохими агропроизводственными свойствами и пониженной производительностью. Ухудшились физические, физико-химические, биологические свойства почв, снизились урожаи сельскохозяйственных культур, и ухудшилось их качество. Возросли площади бросовых земель в Сибири. С момента широкого сельскохозяйственного освоения целинных и залежных земель Сибири, перенесения сюда традиционных систем земледелия, характеризующихся обработкой почвы с помощью отвальных плугов, процессы дефляции на этих землях резко усилились.

Ветровая эрозия наиболее характерна для южных районов Западной Сибири. Наиболее сильно процессы дефляции проявляются в Омской, Новосибирской областях и Алтайском крае. Ежегодный вынос плодородной почвы в атмосферу вследствие ветровой эрозии составляет 0,37 т/га. Около 95 % освоенной части эродированных почв Сибири относится к категории слабо эродированных. По отдельным районам этот показа-

тель варьирует. Около половины слабо эродированных почв приходится на долю затронутых дефляционными процессами, 33 % - водной эрозией и 13 % - совместными проявлениями плоскостного смыва и дефляции.

По результатам исследований А.А. Козловой [3], около половины пашен, а на юге Приангарья - до 70-80 % расположены на участках с бугристо-западинным рельефом, что усиливает явления плоскостного смыва и дефляции. Сибирь с точки зрения производства сельскохозяйственной продукции относится к зоне рискованного земледелия. Площадь и продуктивность пашни здесь существенно ниже, чем в среднем по России. На исследуемой территории влияние сельскохозяйственного использования отразилось на свойствах многих почв. Прежде всего, общей тенденцией изменения всех бывших лесных почв является изменение гидролитического режима почв как результат последствия смены растительности. Воздействие сельскохозяйственной техники на факторы природной среды привело к следующим отрицательным последствиям: уплотнению почвы, разрушению почвы при основной ее обработке, выносу плодородной земли с сельскохозяйственной продукцией (например, до 30 % от общей массы картофеля), загрязнению почв, поверхностных и грунтовых вод горючим и маслами.

Пахотные почвы обладают, в сравнении с исходными лесными почвами, большей мощностью гумусового горизонта, но меньшим содержанием гумуса. Серые почвы после сведения лесной растительности и особенно после нескольких лет распахивания очень быстро утратили признаки оподзоленности. Структура темно-серых почв характеризовалась высокой водо-прочностью в цельном состоянии. Длительное использование почв под посев сельскохозяйственных культур привело к значительному ухудшению водопрочности. Снизилась сумма водопрочных агрегатов и в особенности количество крупных комков размером 1 мм.

Большинство распаханных земель Сибири оказались малопригодными для сельскохозяйственного использования. Так, по данным О.И. Баженовой [4], в начале 1960-х гг., практически сразу после освоения целинных земель из-за катастрофического развития дефляции только в Хакасии 300 тыс. га вновь распа-

ханных земель были переведены в залежь. С 1990-х гг. наблюдался второй период консервации земель, охвативший уже весь юг Сибири. На юге Средней Сибири из пашни было исключено более 600 тыс. га.

Водная эрозия (поверхностный, или плоскостной смыв почв) по сравнению с дефляционными процессами особенно широко проявляется в пределах высокого Лено-Ангарского плато, на территориях с холмистоувалистым рельефом, а также на землях, расположенных на Иркутско-Черемховской равнине. Проявлению процессов эрозии почв в значительной степени способствуют и природные условия. Так, по данным Ш.Д. Хисматуллина [5], на территории Бурятии в разной степени эродировано до 47 % сельскохозяйственных земель, а в некоторых районах (Осинском) на Ир-кутско-Черемховской равнине - до 64 %, в лесостепной зоне - до 18 %, в подтаежно-таежной - до 10 %. В целом по территории 25 % сельскохозяйственных угодий в той или иной степени эродированы. Более половины сельскохозяйственных земель имеют сильную степень эродированности. Эрозия не только уменьшает мощность гумусового горизонта, снижает балл бонитета почв и урожайность сельскохозяйственных культур, но также существенно изменяет весь облик ландшафта, нарушает экологический баланс в биосфере. Суммарный и конечный эффект почвенной эрозии вкратце можно обозначить одним словом - опустынивание. Овражной эрозии наиболее подвержены северные регионы Западной Сибири. Это связано с интенсивной антропогенной деятельностью, наложившейся на благоприятные для развития эрозионных процессов природные условия.

Развитие водной эрозии в условиях нарушенной растительности достигло крайне высоких темпов, выражающихся в формировании разветленной системы оврагов. По данным В.А. Тармаева [6], в бассейне оз. Байкал насчитывается более 9,5 тыс. оврагов, под которыми занято 12 тыс. га земель, общая длина овражной сети составляет 8665 км.

Распашка песчаных и супесчаных почв на этапе освоения целины превратила их в массы подвижных песков, площадь которых в Байкальском регионе составляет более 100 тыс. га [7]. По данным О.И. Баженовой [4], в настоящее время насчитывается около 1500 населенных пунктов, подверженных заносу песком. По долинам рек Селенга, Чикой и Хилок эоловые формы перемещаются на юг, а в Баргузинской котловине -преимущественно на северо-восток. Большие площади развеваемых песков занимают в Баргузинской котловине, а также на Чикой-Селенгинском междуречье.

По результатам проведенных О.И. Баженовой исследований [4], в настоящее время отмечается снижение интенсивности эрозионных и эоловых процессов как следствие консервации сельскохозяйственных земель. Площади пахотных земель с 1975 г. уменьшились на 40 %, поголовье овец уменьшилось более чем в четыре раза. В Прибайкалье на ранее освоенных из-под леса сельскохозяйственных угодьях, которые затем были «заброшены», в настоящее время отмечается процесс активного лесовосстановления на стадии развития подроста сосны, березы и других мелколиственных древесных пород [8].

Подавляющее большинство пастбищ в настоящее время представляют собой сложное сочетание нарушенных участков в различной степени. На территории России используют полуоседлую и оседлую формы

скотоводческого хозяйства, которые менее экологичны, чем кочевая. На локальных участках в огражденных пастбищах при оседлой форме скотоводческого хозяйства (при пастбищной нагрузке до 4 голов/га) наблюдается средняя степень деградации ландшафтов, при которой происходит уплотнение, например, серогумусовой почвы до 1,3 г/см3 (при фоновых значениях -0,94 г/см3) и уменьшение продуктивности наземной массы разнотравно-злаковой степной растительности на 29,6 % (до 38 г/м2).

По сравнению с сопредельной территорией, например с северной Монголией, где максимальная пастбищная нагрузка в 5 раз больше (более 10 голов/га) [9], деградация ландшафтов в Бурятии еще не достигла критического уровня, при котором происходят необратимые изменения в ландшафтах. Однако неконтролируемое использование под выпас пастбищ с чрезмерной нагрузкой может привести к значительным нарушениям структуры и продуктивности растительных сообществ, механическому разрушению дернины, эрозии и уплотнению верхнего горизонта почв, микротеррасированию склонов и закочкариванию [10].

Вследствие применения минеральных удобрений, утечке из двигателей сельскохозяйственной техники горюче-смазочных материалов на местах их работы, а также наличия продуктов коррозии металлов в сибирских регионах наблюдается загрязнение почв Zn, Си, Мп, Со, Cd, Щ, Т^ Ва, Сг и РЬ. Например, концентрация Sr в почвах пахотных угодий Осинского района Иркутской области превышает кларк литосферы и фоновое содержание в 2-3 раза. Наблюдается повышенное содержание Т и Сг, превышающие кларк литосферы от 3,6 до 4,5 раз во всех исследованных почвах, в т. ч. и на фоновой территории Осинского района. Однако концентрации Т и Сг в агроземах превышают кларк литосферы до 6,8 раз. Содержание Ва и Sr в темногумусовой почве пастбищ, на территории площадки после лесозаготовительных работ, составляет 1670 и 685 мг/кг, соответственно, что превышает фон в 4 и 2 раза, а также кларк литосферы в 2 раза. Концентрация РЬ в агроземах находится на уровне ПДК и превышает фоновое содержание в 3 раза.

Наибольше количество тяжелых металлов содержится в фосфорных, сложных и смешанных удобрениях, наименьшее - в азотных и калийных. Около 70-85 % кадмия, содержащегося в удобрениях, остается в пахотном слое. Коэффициент полезно использования химических удобрений (Ы, Р и К) колеблется от 30 до 60 %, остальная часть выносится с поверхностным и внутрипочвенным стоком. Внесение некоторых физиологически кислых удобрений на дерново-подзолистых почвах вызвало существенно изменение геохимических условий и способствовало усиленному выносу не только элементов, внесенных с удобрениями, но и тех, что находились в относительном устойчивом состоянии (Са, Mg и др.). Их миграционная способность повысилась в два-пять раз. Азотные удобрения подкислили почву больше всего.

Несбалансированное применение азотных удобрений обусловило накопление нитратов в почвах и растениях, в которых они преобразуются в весьма токсичные соединения - нитрозамины. Диоксин, оказывающий канцерогенное действие, разрушающий эндокринную и иммунную системы человека, накопился в почве благодаря предприятиям химического, агрохимического, электрохимического профилей, а также целлюлоз-

но-бумажной промышленности. Особенно загрязнены диоксином почвы городов Кемерово, Иркутск, Улан-Уде, Новосибирск и др.

Большую тревогу вызывает загрязнение почв Сибири пестицидами. По данным Министерства природных ресурсов и экологии РФ [11-12], наиболее загрязнены пестицидами почвы в Омской (7,6 % обследованной площади), в Иркутской, Новосибирской областях (не более 3 % обследованной территории). По данным Ю.З. Карновского [1], эколого-токсикологическая оценка почв сельскохозяйственных угодий на содержание тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов, нитратов и других токсикантов показывает, что массивы почв с содержанием тяжелых металлов и мышьяка выше предельно допустимой концентрации отмечаются в Кемеровской области. Применение пестицидов вызвало целый ряд проблем: приспосабливае-мость и развитие устойчивости вредителей к применяемым препаратам; восстановление и вторичные вспышки численности вредителей, повышение их агрессивности; отрицательное воздействие на природную среду и здоровье человека.

Таким образом, минеральные и органические удобрения в большинстве случаев применяются без учета местных особенностей сибирских регионов. Слабое промывание почв способствует накоплению в почвах токсических веществ, привносимых с удобрениями, пестицидами, регуляторами роста. Сибирские регионы не обеспечены новой почвозащитной техникой, земледельцы не обладают достаточным количеством знаний. Ухудшение почв не контролируется. Превращение огромных территорий некогда достаточно плодородных почв в непригодные земли не наказывается.

ЛИТЕРАТУРА

1. Карновский Ю.З. Экология городов Западной Сибири: Новосибирск не самый худший. Но проблемы есть. 2009. "ЦКЬ:: Ьир://ехрег1$.те§ап$к.ги/:Ти11_пеш$.Ь1т1?1ё_пеш$=67

2. Рыжов Ю.В. Эрозионно-аккумулятивные процессы в бассейнах малых рек юга Восточной Сибири // География и природные ресурсы. 2009. № 3. С. 94-101.

3. Козлова А.А. Почвы бугристо-западинных ландшафтов Южного Предбайкалья. Иркутск: ИГ СО РАН, 2011. 124 с.

4. Баженова О.И. Эколого-геоморфологические последствия консервации сельскохозяйственных земель в бассейне озера Байкал // География и природные ресурсы. 2009. № 3. С. 55-61.

5. Хисматуллин Ш.Д. Эрозия на сельскохозяйственных землях Иркутской области // География и природные ресурсы. 1991. № 4. С. 49-61.

6. Тармаев В.А. Пространственно-временные закономерности овра-гообразования в Бурятии: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Улан-Удэ, 1998. 24 с.

7. Иванов А.Д. Эоловые пески Западного Забайкалья и Прибайкалья. Улан-Удэ, 1966. 230 с.

8. Белозерцева И.А., Черкашина А.А. Почвы и их использование в Тункинской котловине // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2013. Т. 18. Вып. 3. С. 945-949.

9. Белозерцева И.А., Энхтайван Д. Почвы Северного Прихубсугулья и их трансформация в процессе землепользования // География и природные ресурсы. 2011. № 2. С. 173-182.

10. Белозерцева И.А. Экологические проблемы трансформации почв и использования земель на приграничной территории России и Монголии // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 2-2. С. 70-78.

11. Государственный доклад о состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2006 г. / МПР РФ, Федеральная служба по надзору в сфере природопользования. Москва; Иркутск: Сибирский филиал ФРУНПП «Росгеофонд», 2007. 420 с.

12. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2012 году» / Министерство природных ресурсов и экологии РФ. М., 2013. 455 с.

Поступила в редакцию 17 мая 2014 г.

Belozertseva I.A., Lopatina D.N. INFLUENCE OF AGRICULTURE ON SOILS OF SIBERIA

In connection with intensive economic activities of human in the modern world the problem of transformation of landscapes and their basic components - soils and vegetation - gets special importance. Recultivation and preservations of the grounds after their heavy use in economic activities of the person, studying this question and search of the reasons of transformation, ways presently is very important for prevention of their full degradation. In work negative influence of agricultural machinery, application of mineral fertilizers, pesticides, a cattle breeding economy on a soil cover in conditions of Siberia is examined. Key words: transformation of soils; use of grounds; Siberia.

Белозерцева Ирина Александровна, Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, г. Иркутск, Российская Федерация, кандидат географических наук, зав. лабораторией геохимии ландшафтов и географии почв, e-mail: belo-zia@mail.ru

Belozertseva Irina Aleksandrovna, V.B. Sochava Institute of Geography SB RAS, Irkutsk, Russian Federation, Candidate of Geography, Head of Laboratory of Geochemistry of Landscapes and Geography of Soils, e-mail: belozia@mail.ru

Лопатина Дарья Николаевна, Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, г. Иркутск, Российская Федерация, аспирант, лаборатория геохимии ландшафтов и географии почв, e-mail: daryaneu@mail.ru

Lopatina Darya Nikolayevna, V.B. Sochava Institute of Geography SB RAS, Irkutsk, Russian Federation, Post-graduate Student, Laboratory of Geochemistry of Landscapes and Geography of Soils, e-mail: daryaneu@mail.ru