Причины деградации почв в меняющихся гидрологических условиях

Проявление гидроморфизма у почв, в том числе и тех, которые им не обладали, объясняется рядом причин. В одних случаях данное явление связывают с увеличением на территории области за последние 30 лет количества атмосферных осадков. Действительно, в сравнении со среднемноголетними данными их количество увеличилось в среднем на 20-30 мм. Примечательно, что суммы температур воздуха остались почти такие же, какие были ранее.

Далее, изменение гидрологической ситуации на территории области связано с изменением режима рек. За два столетия (с XVIII по XX) резко уменьшилась водность рек, что вызвано увеличением степени распаханности территории, в том числе и склоновых земель (Природные ресурсы и окружающая среда, 2007).

Исчезновение воды в реках Центрального Черноземья чаще всего вызывается чрезмерным разрастанием в их бассейне густой овражной сети. В периоды весеннего половодья и ливневых дождей в реки начинают поступать громадные количества вымываемых из оврагов грунтов. Речные русла быстро загромождаются наносным материалом и мелеют, зеркало грунтовых вод оказывается ниже дна речного русла. Имеющие пруды продолжают выполнять свои функции, однако слой накопившегося в них ила настолько велик, что эти водоемы медленно эволюционируют в болотные экосистемы.

Следующей причиной изменения гидрологического режима почв считают более интенсивное развитие процессов эрозии. Смыв почвенного материала со склоновой части водоразделов и отложение его в поймах рек вызывает заиление их русла, снижение скорости течения воды. Не последнюю роль играет и разрегулированность гидрографической сети за счет строительства прудов, что вызывает повышение уровня грунтовых вод близлежащих территорий.

Следует учесть также воздействие на гидрологический режим почв и территорий орошения земель. История орошения в области приходится на начало 70-х годов прошлого века. Площадь орошаемых земель была доведена до 40,3 тыс. га.

Как считают некоторые исследователи, одним из проявлений негативных последствий мощного антропогенного пресса на ландшафты, в том числе лесостепи и степи ЦЧР, является прогрессивное нарастание степени гидроморфности природных экосистем (Паракшин и др., 1997; Безуглова, Назаренко, 1998; и др.). По их мнению, это выражается в подъеме уровня грунтовых вод, формировании "грунтовой верховодки", появлении на плакорах и склонах западинных форм рельефа с переувлажненными почвами. Такие почвы появляются пятнами среди автоморфных почв и в течение короткого времени трансформируются в почвы полугидроморфного или гидроморфного ряда. В них проявляются признаки слитости, часто засоления и осолонцевания. Все это усложняет структуру почвенного покрова, снижает агрономическую ценность пахотных земель, а иногда они вообще выпадают из пашни.

Верховодка появляется в результате образования в отдельных частях почвенного профиля слабопроницаемого для воды горизонта. Связывают это явление с сильным разрушением структуры пахотного слоя почвы при длительном нерациональном использовании. Возникновение большого количества тонкодисперсных коллоидно-илистых частиц, которые, перемещаясь вниз по профилю, скапливаются на определенной глубине и заполняют межагрегатное пространство, уменьшая тем самым внутрипочвенную фильтрацию воды. Последствием является ее накопление в верхних слоях почвы.

Параллельно с разрушением структурных агрегатов идет процесс оглинивания почвы с образованием глинистых минералов - каолинита и монтмориллонита. Они разбухают, резко увеличивают свой объем во влажном состоянии и тем самым способствуют закупорке почвенных пор, т.е. образованию водоупорного слоя.

Сезонность переувлажнения визуально прослеживается в морфологических признаках почвы. Так, на глубине почвы, где скапливаются атмосферные воды, при недостатке воздуха происходит процесс оглеения. Почва приобретает зеленовато-сизоватую окраску за счет закисных форм железа и марганца. При подсыхании почвы в нее поступает кислород воздуха и закисные формы элементов превращаются в окисные с появлением пятен охристо-ржавого цвета. Иногда встречаются железистые и марганцевые твердые конкреции небольших размеров (диметр от 0,5 до 3 см.).

Увеличение площади гидроморфных почв имеет в первую очередь антропогенную природу и является результатом высокой техногенной нагрузки на почвы. Антропогенное влияние усилено природными явлениями - увеличением количества осадков. В последние годы появились сведения, в которых к антропогенным факторам относят следующие:

·   перегораживание поверхностного и внутрипочвенного стока различными препятствиями. К ним относят лесополосы, полевые дороги, автодороги;

·   изменение водного баланса ландшафтов в сторону увеличения его приходных статей - орошение, создание оросительных систем;

·   зарегулирование стока рек, которые превращаются в цепочки стоячих водоемов и зарастают болотной растительностью;

·   уплотнение почв под влиянием тяжелой техники.

Отмеченные воздействия на ландшафт в конечном итоге ведут к изменению гидрологического режима не только почв, но и зоны аэрации в целом. В лессовой толще развиваются просадочные явления. Особенно проявляется это явление при орошении.

Скопление влаги в почве в пониженных элементах рельефа активизирует процессы элювиирования из почвенной толщи не только легкорастворимых соединений, но и карбоната кальция, соединений железа и марганца, коллоидно-дисперсного материала. В результате формируется переуплотненный водоупорный горизонт.

Систематически повторяющиеся периоды переувлажнения почв оказывают на их состояние глубокое воздействие: нарушается водный и воздушный режим, окислительно-восстановительное состояние, карбонатно-кальциевое равновесие, гумусное состояние.

Процесс трансформации черноземов в почвы полугидроморфного и гидроморфного ряда осуществляется в течение короткого времени (1-3 года). Такие почвы могут быть засоленными при близком расположении засоленных грунтовых вод или, наоборот, засоление отсутствует. Подобные вариации могут быть с солонцеватостью и карбонатностью. Однако общим является то, что в них всегда протекает процесс оглеения. Именно этот процесс, по мнению Зайдельмана (1998), ответственен за то, что черноземы при переувлажнении их в течение 2-5 лет трансформируются в почвы с четко выраженными признаками гидроморфности.

Повторное создание режима переувлажнения почв обусловливает более быстрое падение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) и более медленное восстановление окислительной обстановки. При 5-7 разовом создании кратковременного застойного режима окислительно-восстановительные процессы автоморфных почв оказываются сильно нарушенными. В них господствует восстановительная обстановка.

При рассмотрении роли гидрологического фактора, как причины деградации почв, особое внимание следует обращать на изменения их продуктивности, вызванные развитием анаэробного стресса почв и растений.