|
Оглавление
Введение
Большинству почв присуща разновременная изменчивость с периодической активизацией основных процессов их функционирования и развития. Играя важную роль в жизни почв и наземных экосистем, она всегда была в центре внимания ученых и практиков землепользования. В настоящее время лучше отработаны методические вопросы изучения кратковременной динамики почв: их суточных, сезонных и годичных циклов. С другой стороны, традиционно большое внимание уделяется исследованию многовековой эволюции почв, с явно выраженными трендами развития. С выходом в свет целого ряда обобщающих методологических работ двух последних десятилетий [Процессы почвообразования..., 1985; Геннадиев, 1990; Козловский, 1991; 2003; Крупеников, 1992; Элементарные почвообразовательные..., 1992; Quantitative modeling..., 1994; Карпачевский, 1997; Duchaufour, 1998; Структурно-функциональная роль..., 1999; Handbook..., 2000] были заложены новые методические основы для активизации исследований в области средневременных (n × 101–102 лет) интервалов развития и изменения почв. В подобных исследованиях за рубежом активно используется понятие почвенных сукцессий. В российском почвоведении оно еще слабо укоренилось и нуждается в уточнении соответствующего понятийного аппарата. Особое значение при анализе средневременных изменений почв имеют закономерности пространственно-временного варьирования элементарных процессов почвообразования (ЭПП) и функционального качества почвы – напрямую связанные с эффективностью среднесрочных прогнозов состояния наземных экосистем и рисков землепользования. Повышенная актуальность этих исследований в бореальных и суббореальных регионах России обусловлена преобладанием здесь сравнительно молодого почвенного покрова, высоким разнообразием условий природных и антропогенно измененных экосистем, ускорением и усложнением процессов деградации почв в условиях нарастающих глобальных и локальных изменений наземных экосистем. Объективные затруднения в количественном описании ЭПП и функционально дифференцированной оценке качества используемых почв, значительное варьирование результатов – серьезно усложняют их применение в теоретических концепциях почвоведения и на практике землепользования. В данной работе представлены результаты исследования закономерностей развития ряда представительных почвенных сукцессий таежных и антропогенно измененных лесостепных экосистем – с оценкой скорости доминирующих в них ЭПП и функционального качества измененных почв. При их проведении решались следующие методические и аналитические задачи: 1. Формализация разновременных составляющих общей модели почвообразования и уточнение понятийного аппарата почвенных сукцессий. 2. Систематизация почвенных сукцессий и методов выделения их "чистых линий" – для количественного анализа ЭПП на объектах исследования. 3. Морфогенетические исследования ветровальных и склоновых почвенных сукцессий в центре ЕТР и Средней Сибири. Уточнение их вклада в общее развитие и функционирование таежных подзолистых почв. 4. Сравнительно-географический анализ агрогенных, агрогенно-эрозионных и мелиоративных сукцессий черноземов в лесостепи ЦЧР и Молдавии. 5. Оценка скорости развития антропогенно активизированных ЭПП в техногенных почвенных сукцессиях Кишинева, Курска и медного рудника Копэ Бэйсн (в штате Теннеси, США). 6.Развитие информационно-методического обеспечения комплексного анализа и прогноза экологического состояния и функционального качества антропогенно измененных почв – с количественной оценкой лимитирующих факторов и параметров их состояния на разных стадиях сукцессий. Основным предметом исследований стали почвенные сукцессии, наблюдаемые при их изучении скорости процессов почвообразования, трансформации функционального качества и экологического состояния таежных и антропогенно измененных лесостепных почв. Наиболее полно и целенаправленно исследованы ветровальные сукцессии таежных подзолистых почв и агрогенные сукцессии лесостепных черноземов. В меньшей мере – агрогенно-эрозионные, агрогенно-ирригационные и техногенные сукцессии черноземов и серых лесных почв, а также склоновые турбогенные сукцессии буроземов, подзолистых почв, крипоземов и первичные сукцессии в техногенно-намытых грунтах. Основное внимание уделяется логическому и фактологическому обоснованию следующих ключевых положений: 1.Базовое определение термина: почвенные сукцессии – развитие почв на элементарном участке почвенного покрова (ЭПА, ПСЭ, ЭСПП) с последовательной сменой почвенных таксонов в течение десяти–столетних периодов педогенеза. Операционное определение: ПС – локальные средневременные (n ×101-2 лет) ряды почв с последовательной сменой таксонов. 2. В области кратковременной динамики (n ×100лет) почвенные сукцессии граничат с легкообратимыми флуктуациями, вбирая их последствия. В масштабе многовековой эволюции (n ×102-4лет) ПС являются отдельными звеньями эволюционной траектории педогенеза на конкретном участке. Комбинации сукцессий во времени определяют особенности развития конкретной почвы, в пространстве – особенности формирования почвенного покрова. 3. Свойственные разновозрастным таежным лесам ветровальные сукцессии являются одним из ключевых элементов формирования и развития подзолистых почв. В ходе этих сукцессий наблюдается резкая активизация (на порядок!) трансформационных и миграционных ЭПП, постадийное разрушение вовлеченного в элювиальную часть профиля материала иллювиальных горизонтов и отчетливое углубление элювиальных горизонтов. 4. В агрогенных сукцессиях лесостепных почв ЦЧР и Молдавии доминируют процессы эрозии, дегумификации, переуплотнения и дезагрегации, подкисления или подщелачивания, выщелачивания и карбонатизации. Они значительно активизировались (до 2–5 раз) за последние десятилетия – в результате качественного изменения землепользования (распашка и террасирование склонов, орошение, интенсификация агротехнологий и т. д.). 5. Техногенные (рекреационные, хемогенно-деградационные, абрагенно-стратогенные и др.) почвенные сукцессии лесостепной зоны значительно расширяют известные диапазоны скоростей целого ряда ЭПП: дегумификации и гумификации, выщелачивания и карбонатизации, засоления и рассоления, профильной миграции и аккумуляции полуторных окислов и металлов. Полученные результаты значительно дополняют известные данные по скорости развития основных ЭПП таежных подзолистых почв, антропогенно измененных серых лесных почв и лесостепных черноземов. Они уточняют дифференцированные значения устойчивого содержания гумуса для основных подтипов черноземов ЦЧР разного гранулометрического состава и видов землепользования (интенсивная и экстенсивная пашня, пастбище, лес и др.). Показана максимальная активизация процессов трансформации почвенной массы (и свежего субстрата) в контактных зонах с контрастными почвенно-гидротермическими и/или геохимическими режимами. Предложенная система комплексной оценки функционального качества почв позволяет оперативно выявлять и моделировать лимитирующие факторы, параметры экологически безопасного и рентабельного землепользования – с учетом зонально-провинциальных особенностей почв, текущего состояния земель и дифференцированных по функциям требований к их качеству. В основу работы положены данные полевых и лабораторных исследований, выполненных автором или при его активном участии в экспедициях факультета почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова, Почвенного института им. В.В.Докучаева, Отдела географии АН МССР, ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, университета штата Теннеси США (1981–2000), в ходе плановых, поисковых и договорных работ лабораторий агрофизики, агропочвоведения, геоинформационных систем и агроэкологического мониторинга (ГИСиАЭМ) ВНИИЗиЗПЭ РАСХН и кафедры экологии РГАУ-МСХА (1989–2006). Автор выражает глубокую благодарность своим коллегам и учителям, под влиянием и при непосредственном участии которых были сформулированы ключевые задачи и получены основные результаты изложенных в работе исследований. Особую признательность автор испытывает к своим многолетним учителям и консультантам: профессору В.О.Таргульяну и безвременно ушедшим из жизни д. г. н. Ф.И.Козловскому и академику РАСХН А.П.Щербакову – за постоянное внимание, обсуждение и поддержку работы. Неоценимую помощь работе оказали профессора М.Н.Строганова, Т. Аммонс и П.М.Сапожников, Е.К.Дайнеко, к. с.-х. н. Н.И.Белоусова, О.С.Бойко и С.А.Шульга, к. б. н. А.П.Просвирина и Э.Г.Васенева – под руководством или при активном участии которых были проведены основные полевые исследования по представленным в книге вопросам. Теоретические аспекты исследуемых проблем неоднократно обсуждались с академиками Г.В.Добровольским и И.А.Крупениковым, профессорами Е.А.Дмитриевым, Л.О.Карпачевским и Д. Вагенетом, д. с.-х. н. А.Г.Рожковым, Е.Б.Скворцовой и Н.П.Сорокиной. Алгоритмы оценки почв разрабатывались со старшим научным сотрудником Д.А.Букреевым, экспертные системы оценки – с программистами Н.И.Рудневым и В.Г.Хахулиным. Активное участие в выполнении отдельных разделов работы принимали к. б. н. В.В.Абрукова, М.Г.Агаркова, Н.Ю.Гончарук, С.Н.Коновалов и Т.Г.Щенина, Т.В.Ганичева, А.С.Леньшин, Н.А.Панина и П.С.Шульга. Автор благодарен указанным коллегам и всем сотрудникам, аспирантам и студентам, принимавшим участие в его исследованиях и подготовке данного издания. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||