DEGRADATION FACTORS IN THE ASSESSMENT OF SOIL CONDITION

ФАКТОРЫ ДЕГРАДАЦИИ ПРИ ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ПОЧВ

Научная статья

Хабиров И.К.¹, Сайфуллин Р.Р.^2, *

¹ Башкирский Государственный аграрный университет, Уфа, Россия;

² НИЦ-1 Научно-исследовательский институт ФСИН России, Москва, Россия

* Корреспондирующий автор (nii.nauka[at]mail.ru)

Аннотация

В статье рассматриваются вопросы понятия деградации почв, классификации деградации почв. Даются определения таким понятиям, как вид деградации почв, тип деградации почв, скорость деградации почв, степень деградации почв, обратимость деградации. На основании экспертно-экономического подхода процессов деградации приводится классификация обратимости процессов деградации почвы. Показана зависимость тяжести рекультивационных мероприятий в зависимости от типов почв. В статье сделан вывод о том, что при оценке состояния почвы необходимо учитывать факторы деградации, вызывающие определенные типы и виды деградации, их совмещенность, степень выраженности, скорость, обратимость и устойчивость почв к дальнейшей деградации.

Ключевые слова: деградация почв, дегумификация, плодородие, рекультивация, фитомелиорация, подкисление, заболачивание.

DEGRADATION FACTORS IN THE ASSESSMENT OF SOIL CONDITION

Research article

Khabirov I.K.¹, Sayfullin R.R.^2, *

¹ Bashkir State Agrarian University, Ufa, Russia;

² Research Institute of the Federal Penitentiary Service of Russia (Research Center No. 1), Moscow, Russia

* Corresponding author (nii.nauka[at]mail.ru)

Abstract

The article deals with the concept of soil degradation and the classification of soil degradation. The study provides definitions for such concepts as the kind, type, rate, degree, and reversibility of soil degradation. Based on the expert economic approach of degradation processes, the study also provides the classification of reversibility of soil degradation processes and demonstrates the dependence of the severity of reclamation measures based on the types of soil. The article concludes that when assessing the state of soil, it is necessary to take into account the factors of degradation that cause certain types of degradation, their combination, severity, speed, reversibility, and their resistance to further degradation.

Keywords: soil degradation, dehumidification, fertility, reclamation, vegetative reclamation, acidification, waterlogging.

Введение

В настоящее время классификация деградации почв и ландшафтов в целом, не теряя своей актуальности, остается малоизученной областью почвоведения.

Понятие деградация почв применяют к разным по своей организации объектам: к конкретной почве, в пределах ее элементарного почвенного ареала, т.е. почвенной комбинации, как системе более высокого уровня. Необходимо различать понятия «деградация почвы» и «деградация почвенного покрова». Следует также выделить отдельно понятие «деградация земель», поскольку в этом случае включаются недра, приземный слой воздуха, почвенный покров, растительность, водные объекты, а также социально-экономические аспекты деятельности человека [1].

Основная часть

Тип деградации почв определяется группой процессов, ухудшающих основные режимы функционирования почвы (водного, воздушного, теплового, окислительно-восстановительного, солевого, биологического) при воздействии одного или нескольких техногенных факторов.

Вид деградации почвы, в пределах типа, характеризуется преимущественным ухудшением конкретных свойств почв на первом этапе (впоследствии, первичное изменение одного, неминуемо приведет к трансформации всего комплекса свойств почвы) или он обусловлен различиями в факторах деградации, вызывающих одинаковую реакцию (например, разные причины вызывают переувлажнение, переосушение и т.д.) или ответные реакции зависят от вида однотипного воздействия (например, при загрязнении) и т.д. [2]. Подразделение на типы и виды деградации носит достаточно условный характер.

Для оценки состояния деградированных почв многие авторы считают необходимым учитывать ряд дополнительных факторов или условий, основные из которых следующие:

Совмещенность типов деградации или «число совмещенности» – число типов и видов деградации, проявляющихся в почве одновременно. Различные типы и виды деградации могут проявляться как отдельно, так и в самых различных сочетаниях. Очевидно, что совмещение различных типов и видов деградации усугубляет общий уровень трансформированности почв и осложняют процесс их восстановления [3].

Степень деградации – степень отклонения параметров от аналогичной недеградированной почвы или удаленность от оптимальных показателей, характерных для ненарушенных почв. Степень деградации в пределах одного вида можно оценивать с учетом известных градаций, шкал и санитарных нормативов. Общую или итоговую оценку степени деградации можно провести в соответствии с одним показателем для конкретного вида деградации и подразделить ее на пять степеней:

0 – недеградированные (исходные),

1 – слабодеградированные,

2 - среднедеградированные,

3 – сильнодеградированные,

4 – катастрофически деградированные.

Скорость деградации почвы – величина негативных изменений в единицу времени. Интенсивность развития типов деградации почв неодинакова. Относительно быстрые типы деградации – физическая, или механическая, загрязнение, пирогенез, ландшафтная деградация. Они могут происходить практически одномоментно, например, при снятии плодородного слоя почвы бульдозером, засыпке почвы грунтом и т.д. В течение нескольких часов развивается осолонцевание почв при попадании техногенных рассолов. За несколько суток сгорают осушенные торфяники и леса. Быстрая деградация почв обычно сопровождается резким переходом от ненарушенного состояния до очень высокой или даже катастрофической степени деградации. Относительно медленно протекает деградация следующих типов – истощение, заболачивание, пересыхание, засоление (кроме аварийных разливов техногенных рассолов). Эти типы развиваются постепенно, переходя последовательно через все степени деградации. Переход от одной степени деградации до другой может занимать месяцы, годы и десятилетия. К примеру, по данным А.И. Климентьева и В.Е. Тихонова [4, С. 117-122] в черноземах Южного Урала (типичных, обыкновенных и южных) за 85 лет в процессе дегумификации было утеряно от 1,36 до 3% гумуса, что не превышает диапазона одной градации. Знание скорости деградации необходимо для принятия адекватных мер по ее торможению и восстановлению почвы.

Обратимость деградации – определяется возможностью восстановления утраченных в процессе деградации свойств почв, характерных для данного генетического типа или восстановления плодородия почвы с принадлежностью к другому таксономическому типу или возможностью создания некой искусственной почвы, обладающей плодородием. В настоящее время оценка обратимости деградации приводится в соответствии с категориями, полученными на основании экспертно-экономического подхода:

I – легкая степень обратимости, требующая простейших агротехнических мероприятий или снятия определенной нагрузки;

II – средняя степень обратимости, требующая специальных, более дорогостоящих мероприятий, существенной смены характера использования почвы;

III – затрудненная обратимость, при которой необходимо строительство капитальных сооружений или принципиальная смена системы использования почвы;

IV – тяжелая степень обратимости, при которой восстановить свойства исходной почвы невозможно, но можно создать искусственную почву, обладающую плодородием;

V – необратимая деградация почв.

Например, к I категории относится подкисление почвы, снижение содержания питательных элементов, незначительная дегумификация, переуплотнение, временное избыточное увлажнение почв и т.п. В результате простых агротехнических мероприятий, как-то: известкование, внесение минеральных и органических удобрений, применение более легкой сельскохозяйственной техники, проведение кротования и щелевания.

К II категории можно отнести почвы средней степени эродированности, переувлажненные из-за высокой пастбищной нагрузки пойменные почвы, переосушенные торфяные почвы, для восстановления которых необходимо соответственно, временный перевод пашни под многолетние травы, культурно-технические мероприятия, перестройка осушительной системы на осушительно-увлажнительную.

К III категории можно отнести заболоченные, после строительства автомагистралей, по степному типу почвы лесостепной зоны. Для их восстановления необходимо строительство глубоких кюветов, водопропускных и водоотводных сооружений. К этой категории относятся также эродированные склоновые почвы, значительная часть которых в настоящее время уже выведена из сельскохозяйственного оборота и залужена.

Затруднена обратимость почв, деградированных вследствие загрязнения нефтью и нефтепромысловыми сточными водами. Их рекультивация предусматривает применение весьма сложной и дорогостоящей системы мероприятий: внесения биопрепаратов и биостимуляторов, систематического рыхления, гипсования, промывания почв пресной водой, фитомелиорации. При этом полное восстановление всех свойств и экологических функций почв остается проблематичным.

Масштабные и длительные загрязнения сырой нефтью или техногенными рассолами, тем более совмещенные загрязнения, вследствие которых произошло формирование битумизированных солончаков и высоконатриевых солонцов следует отнести к IV категории обратимости. Для почв, подтопленных из-за строительства водохранилищ, пирогенно-деградированных торфяников и т. п. обратимость деградации также тяжелая.

К V категории можно отнести почвы, испытывающие капиллярный подток грунтовых вод, засоленных вследствие их перемешивания с высокоминерализованными нефтепромысловыми сточными водами, которые закачивали в скважины для повышения нефтеотдачи пластов.

Устойчивость почв к деградации – способность почв противостоять внешним воздействиям. И.И. Карманов и Д.С. Булгаков [5, С. 5-7] предлагают различать потенциальную и фактическую устойчивость. Потенциальная устойчивость почв к деградации определяется, в первую очередь, их составом и свойствами, наличием или отсутствием факторов, защищающих почву от деградации.

Фактическая устойчивость, являясь в целом, величиной динамической, зависит от налагающихся друг на друга циклов состояния почвы разной продолжительности.

Рассматривая деградацию почв с точки зрения потери ими плодородия, А.С. Фрид [6, С. 399-404] под устойчивостью в этом отношении предлагает понимать способность почвы не снижать некоторый уровень плодородия в результате разовых природных и антропогенных воздействий, а также периодически повторяющихся с необратимыми последствиями. Автор подчеркивает, что устойчивость почвы к деградации по плодородию может не означать устойчивость ее к деградации в других отношениях и наоборот.

Неравные исходные функциональные возможности и конкретные свойства генетически разных почв определяют их неодинаковую устойчивость к одному и тому же типу или виду деградации.

Так, общеизвестно, что структурные почвы тяжелого механического состава и высокогумусированные более устойчивы к водной и ветровой эрозии. Почвы с насыщенным почвенно-поглощающим комплексом более устойчивы к кислотным воздействиям, загрязнению тяжелыми металлами и т.д.

В работе В.И. Савича и др., [7, С.295-297] показано, что различные типы почв, отличающиеся по гранулометрическому составу, рН, гумусированности характеризуются неодинаковой устойчивостью к почвоутомлению, накапливают и большее количество токсичных продуктов. То есть, в определенных ситуациях высокая устойчивость почв к некоторым видам воздействий может носить негативный характер и затрудняет последующую рекультивацию почв. Например, засоленные, осолонцованные хлоридно-натриевого состава серые лесные почвы, обладают высокой буферностью против подкисления и сохраняют щелочную реакцию после рекультивации (гипсование, навоз) [8].

Вопрос об устойчивости к деградации почв, в которых уже произошли некоторые отрицательные изменения требует дальнейшего рассмотрения. По-видимому, это будет зависеть от типа деградации и изменения устойчивости после нее.

Ф.Р. Зайдельманом [9] показано, что если сильно заболоченные минеральные почвы после осушения оказываются в обстановке застойно-промывного режима, то в них развивается интенсивный вынос щелочноземельных металлов, ила, сильное подкисление, уменьшение содержания несиликатного и валового железа, алюминия, увеличение содержания их подвижных форм, т.е. вторичное заболачивание вызывает интенсивное оподзоливание и их глубокую деградацию.

В нефтезагрязненных почвах в любых климатических условиях активизируются процессы оглеения [10].

После осушения перегнойно-торфяных и торфяно-глеевых почв, начавшаяся в первые годы минерализация органических веществ со времени возрастает и через 20 лет содержание общего углерода в пахотных горизонтах даже под многолетними травами снижается до 25-40% от первоначального [11].

В остальных случаях устойчивость почв по мере развития деградации может увеличиваться. С увеличением степени эродированности во всех генетических типах почв лесостепной зоны возрастает удельная поверхность почв и выделенного из них ила, что определяет повышение устойчивости почв при переходе от слабой к средней и от средней к сильной степени эродированности.

Но в целом, представляется, что инициированная техногенными факторами деградация впоследствии развивается более интенсивно и устойчивость почв к дальнейшей деградации снижается.

Заключение

Таким образом, при оценке состояния почвы необходимо учитывать факторы деградации, вызывающие определенные типы и виды деградации, их совмещенность, степень выраженности, скорость, обратимость и устойчивость почв к деградации.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Хитров Н.Б. Деградация почвы и почвенного покрова: понятия и подходы к получению оценок / Н.Б. Хитров // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. Тезисы докладов Всероссийской конференции. М.: Почв. Институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 1988. Том.1. С. 20-26.
2. Габбасова И.М. Деградация и рекультивация почв Башкортостана / И.М. Габбасова. – Уфа: Гилем, 2004. – 284 с.
3. Столбовой В.С. Геоинформационная система деградации почв России / В.С. Столбовой, И.Ю. Савин, Б.В. Шеремет и др. // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. Тезисы докладов Всероссийской конференции. М.: Почв. Институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 1988. Том.1. С. 14-16.
4. Климентьев А.И. Оценка эрозионных потерь органического вещества в почвах степной зоны Южного Урала / А.И. Климентьев, В.Е. Тихонов // Почвоведение. 1993. №3. С.117-122.
5. Карманов И.И. Деградация почв: предложения по совершенствованию терминов и определений / И.И. Карманов, Д.С. Булгаков // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. Тезисы докладов Всероссийской конференции. М.: Почв. Институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 1998. Том.1. С. 5-7.
6. Фрид А.С. Методология оценки устойчивости почв к деградации / А.С. Фрид // Почвоведение. 1999. № 3. С. 399-404.
7. Савич В.И. Почвоутомление как фактор деградации почв / В.И. Савич, Х.А. Амергужин, Хусейн Халед Ахмед и др. // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. Тезисы докладов Всероссийской конференции, 16-18 июня. Том.1. М., 1998. С.295-297.
8. Хабиров И. К. Устойчивость почвенных процессов / И. К. Хабиров, И. М. Габбасова, Ф. Х. Хазиев – Уфа: БГАУ, 2001. – 327 с.
9. Зайдельман Ф.Р. Естественное и антропогенное переувлажнение почв / Ф.Р. Зайдельман. СПб.: Гидрометиздат, 1992. – 288 с.
10. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов / Н.П. Солнцева. – М.: МГУ, 1998. – 375 с.
11. Хазиев Ф.Х. Почвы Башкортостана. Т. 2. Воспроизводство плодородия: зонально-экологические аспекты / Ф.Х. Хазиев, Г.А. Кольцова, Р.Я. Рамазанов и др. – Уфа: Гилем, 1997. – 328 с.
12. Хазиев Ф.Х. Почвы Башкортостана. Т.1. Эколого-генетическая и агропроизводственная характеристика / Ф.Х. Хазиев, А.Х. Мукатанов, И.К. Хабиров и др. – Уфа: Гилем, 1995. – 384 с.
13. Давлетшина М.Р. Анализ устойчивости почв методами математического моделирования: автореферат диссертации кандидата сельскохозяйственных наук / М.Р. Давлетшина. Уфа: БГАУ, 2003. – 24 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Khitrov N. B. Degradacija pochvy i pochvennogo pokrova: ponjatija i podhody k polucheniju ocenok [Degradation of soil and soil cover: concepts and approaches to obtaining estimates] / N. B. Khitrov // Anthropogenic degradation of soil cover and measures for its prevention. Abstracts of reports of the All-Russian Conference [Antropogennaja degradacija pochvennogo pokrova i mery ee preduprezhdenija. Tezisy dokladov Vserossijskoj konferencii]. V. V. Dokuchaev Institute, RASKHN, 1988. Vol. 1. p. 20-26. [in Russian]
2. Gabbasova I. M. Degradacija i rekul'tivacija pochv Bashkortostana [Degradation and recultivation of the soils of Bashkortostan] / I. M. Gabbasova. - Ufa: Gilem, 2004. - 284 p. [in Russian]
3. Stolbovoy V. S. Geoinformatsionnaya sistema degradatsii pochv Rossii [Geoinformational system of soil degradation in Russia] /V. S. Stolbovoy, I. Yu. Savin, B. V. Sheremet et al. // Antropogennaja degradacija pochvennogo pokrova i mery ee preduprezhdenija. Tezisy dokladov Vserossijskoj konferencii.[Anthropogenic degradation of the soil cover and measures of its prevention. Abstracts of reports of the All-Russian Conference]. V. V. Dokuchaev Institute of RASKHN, 1988. Vol. 1. pp. 14-16. [in Russian]
4. Klimentyev A. I. Ocenka jerozionnyh poter' organicheskogo veshhestva v pochvah stepnoj zony Juzhnogo Urala [Assessment of erosion losses of organic matter in the soils of the steppe zone of the Southern Urals] / A. I. Klimentyev, V. E. Tikhonov // Pochvovedenie [Pochvovedenie]. 1993. No. 3. pp. 117-122. [in Russian]
5. Karmanov I. I. Degradacija pochv: predlozhenija po sovershenstvovaniju terminov i opredelenij [Soil degradation: proposals for improving the terms and definitions] / I. I. Karmanov, D. S. Bulgakov // Antropogennaja degradacija pochvennogo pokrova i mery ee preduprezhdenija. Tezisy dokladov Vserossijskoj konferencii [Anthropogenic degradation of the soil cover and measures for its prevention. Abstracts of reports of the All-Russian Conference]. V. V. Dokuchaev Institute of RASKHN, 1998. Vol. 1. p. 5-7. [in Russian]
6. Frid A. S. Metodologija ocenki ustojchivosti pochv k degradacii [Methodology for assessing the stability of soils to degradation] / A. S. Frid // Pochvovedenie. 1999. No. 3. pp. 399-404. [in Russian]
7. Savich V. I. Pochvoutomlenie kak faktor degradatsii pochv [Soil fatigue as a factor of soil degradation] / V. I. Savich, H. A. Amerguzhin, Huseyn Khaled Ahmed et al. // Antropogennaja degradacija pochvennogo pokrova i mery ee preduprezhdenija. Tezisy dokladov Vserossijskoj konferencii, 16-18 ijunja [Anthropogenic degradation of the soil cover and measures of its prevention. Abstracts of the All-Russian Conference, June 16-18]. Vol. 1. M., 1998. p. 295-297 [in Russian]
8. Khabirov I. K. Ustojchivost' pochvennyh processov [Stability of soil processes] / I. K. Khabirov, I. M. Gabbasova, F. Kh. Khaziev-Ufa: BGAU, 2001. - 327 p. [in Russian]
9. Seidelman F. R. Estestvennoe i antropogennoe pereuvlazhnenie pochv [Natural and anthropogenic waterlogging of soils] / F. R. Seidelman. SPb.: Gidrometizdat, 1992. - 288 p. [in Russian]
10. Solntseva N. P. Dobycha nefti i geohimija prirodnyh landshaftov [Oil production and geochemistry of natural landscapes] / N. P. Solntseva. - M.: MSU, 1998 – - 375 p. [in Russian]
11. Khaziev F. Kh. Pochvy Bashkortostana. Vol. 2. Vosproizvodstvo plodorodija: zonal'no-jekologicheskie aspekty [The soils of Bashkortostan, vol. 2. Reproduction of fertility: zonal-ecological aspects] / F. Kh. Khaziev, Ramazanov R. Ya., et al. - Ufa: Gilem, 1997. - 328 p. [in Russian]
12. Khaziev F. Kh. Pochvy Bashkortostana. Vol.1. Jekologo-geneticheskaja i agroproizvodstvennaja harakteristika [The soils of Bashkortostan, vol. 1. Ecological-genetic and agricultural characteristics] / F. Kh., Khaziev A. Kh., Khabirov I. K., et al. - Ufa: Gilem, 1995. - 384 p. [in Russian]
13. Davletshina M. R. Analiz ustojchivosti pochv metodami matematicheskogo modelirovanija: avtoreferat dissertacii kandidata sel'skohozjajstvennyh nauk [Analysis of soil stability by methods of mathematical modeling: abstract of the dissertation of the Candidate of agricultural Sciences] / M. R. Davletshina. Ufa: BGAU, 2003. - 24 p. [in Russian]