Глава 1. Определение термина «деградация почв». Типы, виды и факторы деградации почв

почва деградация охрана

На сегодняшний день четкого определение термина «деградация почв» не существует. Точнее, имеется много определений и представлений. Связано это, в первую очередь, с невозможностью до конца определить, что понимать под деградацией. Однако совершенно ясно, что это понятие включает в себя процессы ухудшения свойств и качества почв с точки зрения их продуктивности. Сегодня люди, так или иначе связанные с использованием почв, знают об их деградации. Поэтому оно нуждается в четком общеприЗНАНном определении. Ниже будут приведены несколько определений этого явления, по смыслу близкие друг другу.

Европейский Почвенный научный центр (г. Вагенинген, Нидерланды, 1988): «Деградация почв - это совокупность процессов, вызванных деятельностью человека и уменьшающих способность почв к поддержанию жизни людей». Такое определение не раскрывает сущности и характера процессов, которые ее вызывают, а устанавливает только последствия.

В «Методике определения размеров ущерба и деградации почв и земель» (1994) дается следующее определение: «Деградация почв и земель представляет совокупность природных и антропогенных процессов, приводящих к изменению функций почв, количественному и качественному ухудшению их состава и свойств, снижению природно-хозяйственной значимости земель». Как и в предыдущем определении, здесь больше говорится о последствиях деградации. А понятия «почва» и «земля» ставятся в один ряд, предполагая, что это слова синонимы. Возможно, это неправомерно, поскольку деградация земель может происходить от чрезмерного их дробления, неправильного землеустройства, что никак не повлияет на деградацию почв как таковых.

Собственно почвенное определение деградации почв было предложено М.И. Герасимовой, Н.А. Караваевой и В.О. Таргульяном, (2000): «Деградация почв - изменения в почвенной системе, иили в составе и строении твердой фазы почв, иили регуляторной функции почв, имеющие результатом отклонение от экологической нормы и ухудшение параметров, важных для функционирования биоты и человека».

Деградация почв представляют собой ухудшение любых их биосферно-экологических функций под влиянием ускорения, замедления, искажения естественных элементарных почвенных процессов (Крупенников, 2008). Действительно, в почве протекает огромное число непрерывных процессов, как в органической, так и в минеральной ее частях, и любое нарушение естественных циклов может вести к деградации. Кроме того, почва постоянно взаимодействует с атмосферой и гидросферой, компоненты которых в ней всегда присутствуют в самых различных своих проявлениях, поэтому нарушения в педосфере ведут к нарушениям и в других сферах.

Н.Б. Хитров (1998) дал близкое этому определение деградации: «Деградация почв - это вызванный человеком процесс ухудшения и/или утраты свойств и качества почвы (в пределах элементарного почвенного ареала), результат которого способствует увеличению затрат различного рода ресурсов (энергетических, сырьевых, информационных и пр.) для достижения ранее получаемого количества и качества продукции и/или увеличению ограничений на дальнейшую деятельность человека». А также предложил рассматривать и оценивать ее в пределах каждого конкретного элементарного почвенного ареала. Кроме этого, он ввел ряд понятий, детализирующих проявления деградации:

Степень деградации почвы - сравнительный уровень выраженности деградации почвы в целом к фиксированному моменту времени.

Скорость деградации почвы - быстрота изменения степени деградации почвы, которая считается, как степень изменения деградации за определенный период.

Вид деградации почвы - группа процессов ухудшения свойств и качества почвы, имеющая одинаковые общие механизмы осуществления и спектр результатов воздействия

Число совмещенности - число видов деградации почвы, диагностируемых одновременно в одной почве.

То же определение может быть применено и к понятию «деградация почвенного покрова», только речь будет идти о почвенной комбинации, а не о почве. Для деградации земель, по мнению Н.Б. Хитрова, может быть также сделано аналогичное определение (1998).

Таким образом, в современном почвоведении понятие «деградация почв» рассматривается с позиции удобства и благополучия человека и окружающей его природной среды. Такой подход к проблеме критически рассматривали Г.В. Добровольский и В.Д. Васильевская. Это очень важный момент, поскольку для почв как сложных систем, их деградация в приведенном выше понимании отнюдь не всегда является деградацией с точки зрения общей теории систем, т.е. потери элементов и упрощения структуры этой системы вплоть до исчезновения самой системы. Очевидно, что системное понятие деградации отвечает понятию деградации почв в случае таких разрушающих почву воздействий и процессов, как эрозия, дефляция, дегумификация, но не вполне соотносится с ним в случае, например, формирования солонцеватых черноземов при орошении.

Другой проблемой является то, что исследователи не могут сойтись в едином мнении по поводу принципов разделения процессов деградации на группы.

Ниже представлены одни из основных, на сегодняшний день, карты деградации земель составленные различными авторами (рис.1, рис.2).

На рисунке 1 представлена карта GLASOD, она была создана в 1990 году. В ней представлены основные типы деградаций почвы: водная эрозия, ветровая эрозия, ухудшение химических свойств, ухудшение физических свойств, а также отмечены зоны на территориях этих группах, в которых степень деградации отмечается как «серьезная».

На рисунке 2 представлена карта основных процессов деградации земель России, составленная В.В. Снакиным. В отличие от предыдущей карты, где авторы старались разделять области деградации по типу деградаций почв конкретных областей, в основе этой карты лежит принцип дифференциации земель по преобладающим процессам деградации почвы в каждой конкретной административно-территориальной единице Российской Федерации. Это такие процессы, как подкисление, заболачиваемость, ветровая и водная эрозии, опустынивание, деградация природных кормовых угодий, радиоактивное и техногенное загрязнение, а также переувлажнение, засоление, осолонцевание и каменистость.Если попытаться сравнить две карты, то можно отметить ряд сходств и различий. Карта GLASOD объединяет в себе самые распространенные проблемы деградации почв всего земного шара. И если мы говорим о проблемах деградации почв России, то по сравнению с картой Снакина, ее можно отнести к обзорному варианту карты. На рис.1, территория восточнее Уральских гор и севернее 55 параллели, отмечается как стабильная, тогда как на рис.2 территория разделена на районы по преобладающим в них процессам деградации почв. Сходства между картами можно увидеть на европейской части страны, особенно в средней и южной физико-географических областях Русской равнины. Авторы сходятся во мнении, что преобладающими процессами деградации почв здесь являются процессы водной и ветровой эрозии.

Рисунок 1. Карта «Glasod»

(www.fao.org/landandwater/agll/glasod/glasodmaps.jsp).

Рисунок 2.Карта «Основные процессы деградации земель России». (Составлена В.В. Снакиным, Национальный атлас России, 2000)

Рисунок 3. Карта «GLASOD европейской части территории России и легенда к ней». (World map of the status of human-induced soil degradation. Составлена L.R. Oldeman, R.T.A. Hakkeling, W.G. Sombroek. 1991г.)

Рисунок 4. Карта «Основные процессы деградации земель европейской части России». (Составлена В.В. Снакиным, Национальный атлас России, 2000).

Рассмотрим эти сходства и различия более внимательно. Для этого возьмем фрагменты этих карт на европейскую территорию страны (рис.3 и рис.4). Вообще, граница между Европой и Азией весьма условная. Несмотря на то, что мы брали карты на одну территорию, площадь выделенных областей на рис.4 несколько больше, и в ней присутствуют области из азиатской части страны. Это связано прежде всего с тем, что В.В. Снакин в основе деления областей деградации использовал административно-территориальные единицы страны. А значит, что выделенные им процессы деградации земель распространяе

Существуют разные критерии выделения групп процессов деградации. Ниже мы попытаемся рассмотреть наиболее распространенные.

Большинство исследователей деградационных явлений склоняются к мысли, что все виды деградации условно можно разделить на три группы: физическая, химическая и биологическая. Представленная ниже классификация заимствована из системы GLASOD В.В. Снакиным и другими авторами (2002).

Физическая деградация почвы

Характеризуется нарушением строения почвенного профиля, которое определяется по уменьшению мощности гумусового горизонта. Оно отражает воздействие водной и ветровой эрозии, механическое нарушение почвенного покрова (Снакин и др., 2002).

Другим видом нарушения почвенного профиля являются посторонние наносы, ухудшающие продукционную функцию почвы. При этом степень деградации почвы зависит от мощности абиотического наноса.

Использование сельскохозяйственной техники является следствием ухудшение структуры и увеличения плотности почвы, слитизации, коркообразования и ряда других негативных процессов.

Насыщение почвенного профиля влагой способствует проявлению признаков гидроморфизма и приводит к формированию гидроморфных почв. Среди причин, вызывающих процесс вторичного заболачивания, основной является повышение уровня грунтовых вод. Поскольку заболачивание приводит не только к изменению водно-физических свойств, но и к изменению физико-химических параметров, в качестве индикатора заболачивания В.В. Снакин и соавторы предлагают использовать снижение, по сравнению с нормой, величины окислительно-восстановительного потенциала почвы на глубине 15-20 см (Снакин и др., 2002). Говоря о таких глубинах, авторы скорее всего имели в виду мощность почвенного профиля, используемого в сельском хозяйстве.

Химическая деградация почвы

Истощение почвы в результате нерационального использования в сельскохозяйственном производстве может привести к существенному снижению ее плодородия. Этот процесс отражается в первую очередь снижением содержания питательных элементов (NPK).

Процесс снижения содержания гумуса, который происходит вследствие неумеренного использования земель, также свидетельствует о деградации почвы. Однако ввиду того, что при распахивании целинной почвы происходит резкое скачкообразное изменение этого показателя, и в дальнейшем он колеблется в зависимости от внесенных органических удобрений и вида возделываемой культуры, установление эталонных значений содержания гумуса для агропочв затруднено.

Содержание легкорастворимых солей отражает процесс вторичного засоления. Показателем процесса вторичного осолонцевания является увеличение содержание обменного натрия в ППК, а критерием деградации почвы - увеличение его доли в составе обменных катионов.

Снижение величины ОВП почвы, обычно вследствие орошения, может привезти к уменьшению продуктивности экосистемы. ОВП - количественный показатель окислительно-восстановительного потенциала почвы, отражающий совокупность химических и физико-химических показателей почвы. Его уровень определяет преобладание окислительных или восстановительных процессов в почве.

Загрязнение почвенного покрова различными токсичными веществами является причиной снижения, как количества, так и качества урожая. Для экотоксиологической оценки земель используют показатель предельно допустимой концентрации загрязняющего вещества (ТМ, пестициды, и др.) в почве. Степень загрязнения почвы по кратности превышения величины ПДК целесообразно дифференцировать в соответствии со степенью токсичности анализируемого поллютанта.

Биологическая деградация

Почвенные организмы играют ключевую роль в круговороте питательных веществ, разложении остатков в почве, детоксикации загрязнителей и подавлении патогенных форм микроорганизмов.

Микробиологические тесты, являющиеся раннедиагностическими, позволяют за короткое время, даже при незначительных изменениях окружающей среды, оценить отклонения в функционировании почвенной системы и поэтому могут служить показателями степени деградации почвы. Уровень активной микробной биомассы (это масса живых микроорганизмов в почве) является информативным показателем состояния почвенной микробиоты.

Биологическое загрязнение почв может характеризовать показатель, отражающий содержание патогенных форм микроорганизмов, т.е. их доли от общего пула микроорганизмов.

Показателем состояния почвенной биоты, который зависит от суммарного загрязнения почвы, содержания фитопатогенных и токсикогенных микроорганизмов, является фитотоксичность почвы.

Кроме нее следует выделить генотоксичность почвы - ее способность влиять на структурно-функциональное состояние генетического аппарата почвенной биоты, включая микроорганизмы, растительность, почвенную фауну. На примере пестицидов прослеживается четкое влияние вносимых в почву веществ - мутагенов на здоровье населения: повышенная заболеваемость, обусловленная вновь возникающими мутациями в клетках человека или патологической реакцией на экзогенетические факторы. Мутагенное действие показывают 80% пестицидов, испытанных на клетках млекопитающих (Снакин и др., 2002).

Другой способ выделения групп деградаций почв предлагают Г.В. Добровольский, В.Д. Васильевская и др. авторы (Деградация…, 2002). Они считают, что на сегодняшний день в качестве причин возникновения процессов деградации почвы выделяются 2 основных фактора: антропогенный (агрогенный и техногенный) и природный.

М.Н. Заславским еще в начале 30-х годов прошлого века было сформулировано понятие «почворазрушающие процессы» - процессы и явления, снижающие плодородие почв, ухудшающие условия сельскохозяйственного использования земель, увеличивающие эрозионную опасность и интенсивность эрозии, разрушающие почвенный покров. Хотя эти слова относились автором только к эрозии почв, можно считать их предпосылкой зарождения представлений о деградации почв.

Были выделены процессы, проявление которых не может быть предотвращено человеком, т.е. природные, и которые могут вести к деградации почв и нарушениям или уничтожению почвенного покрова. Это землетрясения, извержения вулканов, различные склоновые процессы и т.п.

Процессы, интенсивность которых в большей или меньшей степени определяется антропогенным фактором: оползни, сели, эрозия почв, дефляция, пирогенная деградация и др. и вызываемые антропогенными факторами: термокарст, вторичное засоление, пересушка торфяников и т.д. (Деградация…, 2002)

Техногенные процессы: загрязнение почв токсическими веществами, затопление плодородных почв при строительстве водохранилищ, нарушения почв при геологоразведочных работах и эксплуатации месторождений полезных ископаемых, дегумификация пахотных почв и многие другие. (Деградация…, 2002)

И.А. Крупенниковым в его работе «Черноземы. Возникновение, совершенство, трагедия деградации, пути охраны и возрождения» (2002) составлена таблица «Типы и виды деградации обрабатываемых черноземов» по процессам деградации в черноземах Молдовы. Эта таблица характеризует основные группы процессов деградации черноземов. Однако представленные в этой таблице проблемы можно рассмотреть несколько шире, т.е. не только в черноземах. Для этого, мы добавили в нее последний столбец, в котором степень возможного проявления перечисленных деградационных процессов сравнивается между тремя типами почв разных природных зон: дерново-подзолистые (Пд), черноземов типичных (Ч) и пустынных серо-бурых (СБ). Ниже таблицы в тексте приведены комментарии к ней, а именно как те или иные виды деградационных процессов сказываются на рассматриваемых группах почв, и почему мы считаем, что в каких-то почвах воздействие больше, меньше или одинаково.

Таблица 1

Типы и виды деградации разных групп почв

Примечания.

«Ч» - Черноземы типичные

«Пд» - Дерново-подзолистые

«СБ» - Пустынные серо-бурые

«=» - воздействие деградационных процессов равноценно, «>», «<» - больше или меньше в одной из групп почв по сравнению с другой (другими)

Сравним основные химические деградации, характерные для разных типов почв, из перечисленных в таблице.

В процессах, под номерами 1-4 и 6 таблицы мы считаем, что воздействие дегумификации, а также отсутствие или уменьшение запаса питательных элементов (N,P,K), негативным образом сказывается для всех рассматриваемых групп почв, независимо от природной зоны и экологических условий их образования и функционирования. Вынос отдельных форм кальция (пункт 5) более негативно скажется на Пд, чем на Ч, т.к. и без того кислые Пд станут еще более кислыми, в отличие от насыщенного кальцием ППК черноземов либо полностью окарбоначенного профиля серо-бурых почв.

Деградации, связанные с повышением содержания солей в почве в результате орошения (пункты 7 и 8) одинаково негативно сказываются как на Ч, так и на СБ, учитывая, что Пд мало орошают .

Сравним основные физические деградации.

Переуплотнение почвы (пункт 11) одинаково вредно для всех типов почв, а разрушение зернистой структуры и бесполезный поверхностный сток (пункты 10 и 12) более характерны для Ч, чем для Пд и СБ. В Пд практически не встречается зернистая структура, а СБ расположены преимущественно в аридной зоне, где большие объемы воды и связанный с нею поверхностный сток - редкость.

Огрубление структуры почвы, появление «чемоданов», глыб в пахотном горизонте (пункт 13) характерно исключительно для Ч и выделено специально для этой группы почв.

Псевдослитизация нижней части пахотного слоя и ухудшение газообмена между атмосферой и почвой (пункты 14 и 15) более негативно сказывается на Ч вследствие появления в них солонцеватых свойств, чем на СБ почвах, окарбоначенных с поверхности. И отсутствует в Пд почвах

Избыточное увлажнение при подъеме уровня ГВ, иногда сопровождаемое осолонцеванием (пункт 16). Из трех типов почв Ч наиболее чувствительны к этой проблеме, поскольку для Ч в естественных условиях почвообразования совершенно не характерны процессы оглеения, слитизации, осолонцевания, и др., ведущие к резкому ухудшению плодородия. Условия развития СБ почв аридные, т.е. с недостатком увлажнения, и поэтому проявление этой проблемы здесь маловероятно. А Пд почвы развиваются во влажных условиях, и оглеение для них - абсолютно нормальное явление.

Сравним основные биологические деградации

Пункт 18, деградация растительного покрова почв, наиболее отрицательно скажется на СБ почвах, нежели на каких-то других, т.к. при характерном для них экстрааридном типе климата сильно повышается вероятность опустынивания территории.

Девертебратная и мезофаунистическая деградации (пункты 19 и 20) более актуальны для Ч, чем Пд, из-за многочисленности и большого видового разнообразия почвенной фауны и мезофауны в Ч и, соответственно, более важной роли, которую они играют в развитии этих почв. В свою очередь, это практически не относится к П почвам из-за низкой распространенности педофауны в них. Однако микроорганизмы (пункт 21) и энзимы (пункт 22) одинаково широко проявляют свою деятельность во всех почвах, а значит и уменьшение их активности одинаково негативно скажется для всех типов почв.

Временное оглеение нижней части ПП при подъеме уровня ГВ или образование верховодок (пункт 24) затрудняет дыхание почвенной фауны, что негативно сказывается на развитии почв. А наиболее богаты почвенной фауной Ч, поэтому негативные последствия развития этого процесса для них наиболее существенны Рассматриваемый в п. 24 процесс деградации в гораздо меньшей степени сказывается на Пд и СБ почвах , т.к. состояние оглеенности нижней части ПП свойственно Пд, а в СБ почвах кол-во почвенной фауны очень мало.

Заражение почвы фитопатогенными микроорганизмами и веществами (пункт 23), а также уменьшение турбации материала при сокращении работы землероев и земляных червей (пункт 25), негативно скажутся на всех типах почв. В первом случае речь идет о почвоутомлении, а во втором о снижении численности почвенной фауны, что является индикатором ухудшения свойств почв.

Сравним основные профильные деградации

Пункты 26, 27, 28 и 29 схожи по своей структуре. В них речь идет о различной степени разрушения ПП вследствие гидромеханического смыва. Причиной подобных процессов могут являться как природные факторы (сильный дожди и ливни), так к и антропогенные (чрезмерное орошение). Однако Пд почвы практически не орошаются. Поэтому чаще всего подобные деградации встречаются в Ч и СБ почвах.

Сильное развитие линейной эрозии, образование склоновых оврагов (пункт 30) являются следствием дождей ливневого характера, характерные для почв гумидного и семи-аридного типов климата (Пд и Ч), чем аридного и экстра-аридного (СБ).

Пункт 31, погребение гумусированного делювия на глубину более 0,5м материалом сильноэродированных почв довольно специфический процесс, выделенный И.А. Крупенниковым для Ч Молдавии, однако теоретически Пд почвы также могут быть подвержены подобным процессам.

Пункт 32 - вертикальная турбация и горизонтальное перемещение под влиянием оползней. Подобные процессы являются следствием переувлажнения. Происходят перемещения переувлажненной почвенной массы по водоупорному горизонту. Этому виду деградации могут подвергнуться Ч и Пд почвы, но не СБ из-за малого кол-ва влаги в тех условиях, в которых последние развиваются.

Дефляция и засоление почв (пункты 33 и 34) не угрожают Пд, однако в принципе являются основной проблемой СБ почв, в связи с аридным типом климата, и менее - для Ч.

Ухудшение свойств почв в результате длительного орошения некондиционными водами (пункт 35) может случиться как с Ч, так и с СБ, но не с Пд, т.к. их не орошают в широком масштабе, и в зоне их развития нет засоленных вод.

Географические и общебиосферные деградации

Внутрипольной деградации плодородия или пестрополью, (пункт 36) могут быть подвержены все почвы. Однако, из-за малой мощности гумусового горизонта Пд и СБ более чувствительны к подобного рода деградациям.

В пункте 9, оставшихся пунктах (37-39) географических и общебиосферных деградаций, а также пунктах (40-44), относящихся к техногенным деградациям, рассматриваются виды деградаций более крупномасштабные и общего плана, вред от которых примерно одинаков для всех групп почв.

По проявлению деградационных процессов в почвах может быть выделено несколько степеней. В современных классификациях подходы к их выделению существенно различаются. Так, в Международном руководстве по деградации (Деградация…, 2002) выделяется 5 степеней каждого из типов деградации: деградации нет, слабая деградация, средняя, сильная и экстремальная. Для каждой степени даются количественные придержки изменения конкретного свойства: количество промоин и их частота, степень засоления и т.д. В ряде рекомендаций по оценке степени деградации почв в мерзлотных регионах предлагается оценивать степень нарушенности почвенного покрова по возможной скорости восстановления растительного покрова.