Оценка экологической устойчивости почв

Устойчивость функционирования почв

В настоящей работе для почв — буферных открытых динамичных систем, связанных с окружающей средой потоками вещества и энергии — было дано следующее определение понятия устойчивости: устойчивость — это способность возвращаться после возмущения в исходное состояние и сохранять производительную функцию в социально-экономической системе. При составлении карты были использованы теоретические и практические подходы к проблеме из ряда опубликованных работ [26, 27, 50, 220, 222].

В целом на степень устойчивости почв к различным видам антропогенных воздействий в наибольшей степени влияет комплекс таких показателей, как положение почвы в ландшафте, мощность органогенного и гумусово-аккумулятивного горизонтов, кислотность почвы, емкость катионного обмена, содержание гумуса, гранулометрический состав почв.

Карта построена на основе почвенной карты*. Для всех почв легенды этой карты по опубликованным материалам получены значения параметров, использованных для оценки устойчивости почв с позиций сохранения нормального функционирования. Абсолютные показатели были переведены в условные баллы для получения суммарной оценки устойчивости..

Следует отметить, что выбор свойств, в той или иной степени определяющих устойчивость функционирования почв, — наиболее трудная задача по следующим причинам: неполнота аналитических данных по многим свойствам большинства почв того или иного региона, недостаточное экспериментальное подтверждение их относительной роли в устойчивости функционирования почв. В связи с этим оценка носит характер экспертной и зависит от взглядов на проблему конкретных исследователей.

Полученная оценка устойчивости функционирования почв на территории России варьирует от 11 до 29 баллов. При разработке легенды к карте по интегральным балльным оценкам была построена гистограмма, показавшая их нормальное распределение в исследованной совокупности почв. Далее с выбранным интервалом в 4 балла вся cовокупность почв была разбита на 5 классов по степени устойчивости функционирования и в программе MapInfo рассчитаны площади, занимаемые каждым классом.

В группу с низкой устойчивостью попадают арктические и глее-подзолистые почвы, подзолы и дерново-подзолы, горные примитивные и ряд других почв с кислой реакцией среды, низкой емкостью поглощения и малой мощностью органогенных и гумусово-аккумулятивных горизонтов. В группу с низкой устойчивостью попадают арктические и глее-подзолистые почвы, подзолы и дерново-подзолы, горные примитивные и ряд других почв с кислой реакцией среды, низкой емкостью поглощения и малой мощностью органогенных и гумусово-аккумулятивных горизонтов.

Следующая градация устойчивости — ниже средней— охватывает группу таких почв, как арктотундровые, подбуры тундровые, подзолистые и подзолисто- и торфяно-подзолисто-глеевые, буро-таежные, палевые и дерново-подзолистые, буроземы, торфяные болотные верховые и многие другие почвы. Эта градация занимает около 50% площади России.

Средняя устойчивость характерна для тундровых глеевых и тундрово-болотных почв, дерново-подзолистых со вторым гумусовым горизонтом, дерново-карбонатных и дерново-глеевых, подбелов, серых лесных почв, солончаков, солонцов, бурых пустынно-степных, некоторых каштановых почв и др. Почвы средней устойчивости занимают одну седьмую часть площади России.

В категорию устойчивости выше средней попадают перегнойно-карбонатные почвы, каштановые, некоторые подтипы черноземов (мицеллярно-карбонатные), лугово-черноземовидные, торфяные болотные переходные и низинные, многие крио- и гидроморфные комплексы и ряд других почв с хорошо выраженным гумусово-аккумулятивным горизонтом, нейтральной реакцией, высокой емкостью поглощения и тяжелым гранулометрическим составом.

Наиболее высокой степенью устойчивости функционирования характеризуются черноземы, лугово-черноземные и луговые почвы. Наиболее высокий балл — 29 получили при оценке черноземы выщелоченные высокогумусные тяжелосуглинистого гранулометрического состава и черноземы типичные, лугово-черноземные почвы, в том числе солонцеватые и солончаковатые. Почвы выше средней и высокой устойчивости функционирования занимают около 20% площади страны.

Таким образом, на 65% территории России развиты почвы с низкой и пониженной устойчивостью функционирования.

В.Д. Васильевская, Ю.Н. Зборищук, Е.А. Погожева

• Устойчивость функционирования почв, масштаб 1:30 000 000

Источник

Оценка экологической устойчивости почв

МИНИСТЕРСТВО ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ

На правах рукописи

АЛЯБИНА Ирина Олеговна

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ИХ ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте охраны природы Минприроды РФ.

Научные руководители: академик РАЕН, д.б.н. А.Н.Тюрюканов

Официальные оппоненты: д.б.н. Л.О.Карпачевский

Ведущая организация — Российский институт мониторинга

земель и экосистем

Защита состоится «/( » 1995 г. на заседании Специа-

лизированного совета К 164.0i.01 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук во ВНИИ охраны природы МП РФ (113628 Москва, М-628, Знаменское-Садки).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ охраны природы МП РФ.

Ученый секретарь Специализированного совета, -кандидат биологических наук

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. В настоящее время деградация окружающей среды становится проблемой, требующей незамедлительного решения. Для научно обоснованного нормирования антропогенного воздействия на биосферу необходимо установление и исследование параметров и механизмов устойчивости экосистем различного уровня и их компонентов к такого рода влиянию. И в первую очередь это касается почв, являющихся жизненно важным, невосполнимым ресурсом. Важнейшей почвенной характеристикой является поглотительная способность. Она определяет плодородие почв, обеспечивает один из механизмов устойчивости почв — «глушение» воздействия, в первую очередь химического загрязнения, за счет буферных свойств. Оценка устойчивости почвенного покрова различных регионов, а также знание механизмов ее обеспечения позволит разработать научно обоснованные мероприятия по предотвращению деградации почв.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целями данной работы являются:

— разработка и использование комплекса параметров функцио-ниро вания почвы как компонента ландшафта для оценки устойчивости почв к разного рода антропогенным воздействиям;

—установление закономерностей формирования почвенного по-

гло щающего комплекса, определяющего основные экологические функции почв (плодородие, буферность, устойчивость). Для достижения этих целей решались следующие задачи:

— составление карт устойчивости почв различного масштаба с учетом вклада разных параметров в общую оценку;

— создание базы данных для выявления зависимости поглотитель ной способности почв от состав а исходных материнских пород, и характера изменения емкости поглощения во времени.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. На основе оригинального комплекса параметров для оценки устойчивости почв по отношению к хозяйственной деятельности человека составлены карты и картосхемы устойчивости почвенного покрова на территорию бывшего СССР в масштабе 1:35 млн, на территорию России в масштабах 1:2.5 млн и 1:4 млн, для одного из хозяйств Московской области в масштабе 1:10000.

Впервые установлена закономерность изменения во времени поглотительной способности почв. Доказана зависимость максимально возможной величины емкости катионного обмена почв от содержания кальция и магния в исходной материнской породе. Составлена карта содержания кальция в поверхностных почво-

образующих породах на территорию бывшего СССР в масштабе 1:35 млн.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ. Система балльных оценок устойчивости почв к антропогенному воздействию, учитывающая все многообразие факторов, их вклад в общую оценку, позволяет достаточно объективно отразить уровень устойчивости почвенного покрова различных регионов страны к антропогенному воздействию. Учет состояния и устойчивости почв необходим при решении ряда территориально-управленческих проблем. Количественный подход делает возможным создание интегральных карт устойчивости, позволяющих установить регионы с наиболее чувствительным к влиянию хозяйственной деятельности человека почвенным покровом.

Знание временных и пространственных закономерностей формирования почвенного поглощающего комплекса позволяет оценить важнейшие свойства почв: плодородие, устойчивость к разнообразным загрязнителям, буферность по отношению к кислотным воздействиям, а также прогнозировать процессы деградации почв.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации доложены на Всесоюзной конференции «Экологические проблемы охраны живой природы» (Москва, 1990), на рабочем семинаре «Биогеохимические основы экологического нормирования» (Пущино, 1992), на научно-координационном совещании «Экологическое нормирование: проблемы и методы» (Пущино, 1993), на совместном заседании лаборатории биогеохимических основ охраны наземных экосистем и лаборатории охраны почв ВНИИ охраны природы.

ПУБЛИКАЦИИ. Результаты исследований изложены в 7 опубликованных научных работах.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Работа содержит страниц и состоит из введения, трех глав и выводов. В тексте приведены 17 рисунков и 6 таблиц. Список литературы включает 461 название. Имеется 4 приложения.

Рассмотрена актуальность проблем, затронутых в работе, определены цели и задачи. Отмечена необходимость количественной оценки устойчивости почв. Указано значение поглотительной спо-

собности почв как важнейшей почвенной характеристики, определяющей ее плодородие и устойчивость, в первую очередь, к различным химическим загрязнителям.

1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Карты устойчивости почв различного масштаба были составлены автором на основе Почвенной карты СССР под редакцией Н.Н.Розова (Атлас СССР, 1969, 1:17 млн), Почвенной карты РСФСР под редакцией В.М.Фридланда, (1988, 1:2.5млн), а также Почвенной карты одного их хозяйств Подольского района Московской области (ГИЗР, 1992,1:10000). Оценка устойчивости проводилась на основе оригинального комплекса параметров, созданного при непосредственном участии автора.

Карта содержания кальция в поверхностных породах на территорию бывшего Союза (1:35 млн) разработана автором на базе литературного и картографического материалов.

Компьютерные картосхемы получены с помощью системы «Оа1аСгаГ В.В.Артюхова и А.С.Мартынова (ВНИИприрода).

При создании базы данных, включающей 751 разрез, были использованы литературные и собственные данные (всего 237 работ). Для каждого почвенного разреза, основываясь на приведенных результатах физико-химического и валового анализов, рассчитывали следующие характеристики: в почве — содержание гумуса (%), содержание ила (%), рН, ЕКО (мг-экв на 100 г почвы), содержание Са (%), содержание Mg (%), в породе — содержание Са и

(%). Полученный материал был обработан с помощью программ ЭАС (автор — В.В.Артюхов) и «Statgraphics».

2. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВ

В.В.Докучаев (1949а) назвал почву «продуктом совокупной деятельности» пород, климата, растительных и животных организмов, возраста страны и рельефа местности. Развивая учение В.В.Докучаева о факторах и условиях почвообразования, А.А.Роде пополнил их перечень еще тремя факторами (Роде, 1947; 1958).

Во-первых, это земное тяготение, которое оказывает влияние на скорость и направление перемещения почвенных растворов в почве и твердых частиц по поверхности почвы на склонах. Во-вторых, грунтовые, почвенные и поверхностные воды, являющиеся источником вещества и энергии в процессе почвообразования. И наконец, третий «весьма важный и совершенно своеобразный» фактор, выделенный А.А.Роде (1947, с.55), — хозяйственная деятельность человека.

Человек, являясь источником веществ и энергии, одновременно видоизменяет естественные условия почвообразования, что делает его самого мощным фактором воздействия на почвы. Говоря о способности почв противостоять действию этого последнего, нередко перекрывающего влияние всех остальных, фактору, мы имеем в виду устойчивость почв к антропогенному воздействию.

Под устойчивостью почвы мы понимаем ее свойство сохранять естественное состояние и функционирование (с учетом непрерывно идущего эволюционного процесса), несмотря на разнообразные внешние воздействия.

Одним из способов оценки свойств природных комплексов, характеризующих устойчивость, является суммарная балльная оценка, складывающаяся из частных оценок отдельных факторов. Система балльных оценок устойчивости экосистем и их компонентов, максимально учитывающая все многообразие факторов, их вклад в общую оценку, позволяет достаточно объективно отразить уровень устойчивости по отношению к антропогенному воздействию, а также может быть использована при создании различных экологических карт.

Для оценки устойчивости почв нами разработан комплекс параметров функционирования почвы как компонента ландшафта (Снакин и др., 1992; Башкин и др., 1993). Каждый из параметров оценен по балльной системе, и в качестве оценки устойчивости почв к внешнему воздействию использована сумма баллов всего комплекса. Комплекс разработан с учетом опыта предшествующих исследований устойчивости экосистем (Преображенский, 1983; Куприянова, 1983; Арманд, 1983; Экосистемы. 1989), ландшаф-тно-геохимических систем (Глазовская, 1976; 1983), почвенно-растительных комплексов (Букс, 1987), почв по отношению к техногенным кислотным воздействиям (Глазовская, 1990).

В состав комплекса параметров для оценки устойчивости почв входит шесть показателей (табл. 1).

Емкость катионного обмена почвы обусловлена ее поглотительной способностью и характеризует, прежде всего, устойчивость почвы к химическим загрязнителям.

Мощность гумусового горизонта является показателем устойчивости почвы к различным физическим воздействиям.

Тип водного режима почвы характеризует геохимическую устойчивость почв, т.е. интенсивность выноса веществ за пределы данной ландшафтно-геохимической системы.

рактер и интенсивность миграционных потоков в почве.

Крутизна склона влияет на скорость самовозобновления почвы. Интенсивность биогенного круговорота в большой мере определяет скорость современного почвообразования. В качестве этого показателя использовали отношение мортмассы к годичной продукции фитомассы.

Таким образом, рассмотренные параметры учитывают физические, химические и биологические свойства почвы, а также экологические факторы и условия, обеспечивающие устойчивость почвенного покрова по отношению к антропогенному воздействию.

На основе предложенной системы количественной оценки устойчивости почв к фактору антропогенного воздействия были составлены карты и картосхемы устойчивости почвенного покрова различного масштаба: на территорию бывшего Союза в масштабе 1:35 млн, России — 1:2.5 млн, хозяйства Московской области — 1:10000.

Комплекс параметров для оценки устойчивости почв

I Параметры Балльная оценка

11. Емкость катионного обмена, мг-экв/100 г 40

2. Мощность гумусового горизонта, см 80

3. Тип водного режима почвы непромывной — периодически промывной

4. Положение почвы в ландшафте аккумулятивное — транзитное — элювиальное

5. Крутизна склона, градусы, (песок/глина) >24/39 24/39— 11/16 12/17— 6,1 6,0-2,5 15 15-6,1 6,0-2,6 2,5-1,0 Алябина, Ирина Олеговна

кандидата биологических наук

Москва, 1995

ВАК 03.00.16

Источник