антропогенное опустынивание

ПРИЗНАКИ АРИДИЗАЦИИ СУШИ СЕМИАРИДНОЙ ЗОНЫ
КАЗАХСТАНА
М.Е. Бельгибаев
Процессы опустынивания в последние десятилетия охватили обширные
территории, выйдя за пределы пустынной и полупустынной зоны.
Опустынивание (аридизация), как это определено в «Плане действия»
Конференции ООН по проблемам опустынивания (Найроби, 1977), —
«уменьшение или уничтожение биологического потенциала земли, которое
может привести к возникновению условий, аналогичных условиям
естественной пустыни».
Более точное и конкретное по содержанию определение термина
«опустынивание» дано в работе Б. Г. Розанова и И. С, Зонна (1986):
«Опустынивание — это процесс необратимого изменения почвенного и
растительного покрова засушливой территории в сторону аридизации и
уменьшения биологической продуктивности, которое в экстремальных случаях
может привести к полному разрушению биологического потенциала и
превращению территории пустыню.
Предложенное определение включает в себя как природные факторы
опустынивания, так и процессы, обусловленные антропогенным воздействием
на окружающую среду. Оно нуждается в четком объяснении используемых
терминов.
Необратимым изменением считается
такое изменение почвенного или растительного покрова, которое требует для
восстановления исходного состояния либо мелиоративного вмешательства
человека, либо очень длительного (десятки и сотни лет) природного процесса в
условиях полного прекращения использования территории. Засушливой
территорией мы называем территорию в условиях тропического,
субтропического или теплоумеренного аридного, семиаридного или сезонного
субгумидного климата.
Впервые доклад автора был прочитан в июне 1988 года в Целинограде на
зональном семинаре «Охрана, использование и воспроизводство животных,
растительных
и
почвенных
ресурсов
Центрального
Казахстана»,
организованном и проведенном Академией Наук Казахской ССР и
Центральным советом Казахского общества охраны природы (председатель —
вице-президент Академии Наук Казахской ССР академик Е. В. Гвоздев).
Пустыня — это засушливая территория, где практически полностью
отсутствуют растительный покров и развитие почвы.
Биологическая
продуктивность — это годовая продукция биомассы, выраженная в т/га год.
Под аридизацией почвы понимается изменение почвы в сторону уменьшения ее
способности
обеспечивать
растения
доступной
влагой.
Аридизацией растительного покрова считается увеличение в составе
фитоценозов ксерофильных видов за счет уменьшения мезофильных при
общем снижении плотности покрытия территории растительностью и
биологической продуктивности. В соответствии с данным определением
диагностика, установление наличия и интенсивности процессов опустынивания
сводятся к количественной характеристике двух сопряженных параметров
аридизации почвы».
К характеристике аридизации почвы, кроме ее способности обеспечивать
растения доступной влагой, можно отнести также уменьшение содержания
гумуса и питательных веществ, происходящих при интенсивном проявлении
водной и ветровой эрозии. На этих вопросах более подробно остановимся ниже.
В настоящее время, по данным ЮНЕП, многие страны мира
сталкиваются с явлением опустынивания; на территории, затронутой
опустыниванием, проживает более 800 млн. человек, или около шестой части
населения мира. Вследствие развития антропогенного опустынивания около
5—7 млн. га земель ежегодно выбывает из продуктивного использования.
По материкам аридные земли (площадь опустынивания) распространены
следующим образом: в Северной и Центральной Америке — 4,5; в Южной
Америке — 3,6; в Европе — 0,9; в Африке — 17,3; в Азии — 14,6; в Австралии
— 6,3 млн. км2 (Руководство по составлению региональных схем комплексного
развития по борьбе с опустыниванием. М., 1982). Таким образом, общая
площадь опустынивания составляет около 50,0 млн. км2. Как было отмечено
выше, эта площадь ежегодно увеличивается в основном из-за антропогенного
опустынивания.
В 1977 г. в Найроби (Кения) на конференции ООН по проблемам
опустынивания был принят проект «План действия по борьбе с
опустыниванием». Непосредственная цель его — предотвращение и задержание
процесса опустынивания; конечная — сохранение и развитие в пределах
экологических возможностей — биологической продуктивности аридных,
семиаридных, субгумидных и других земель, подверженных опустыниванию,
для повышения уровня жизни населения.
Международный координационный совет МАБ определил первоочередные задачи направления дальнейших исследований на восьмой сессии
Международного координационного Совета (МКС) Программы ЮНЕСКО
«Человек и биосфера» (МАБ).
МКС одобрил следующие главные направления дальнейшей работы по
проблеме «Аридные и семиаридные зоны»:
1. Укрепление и увеличение числа опытно-показательных проектов,
включающих прикладные исследования, подготовку специалистов и
популяризацию научных знаний. Подобные проекты должны заложить основу
для создания региональных сетей, призванных активизировать обмен
информацией и опытом в рамках Программы «Человек и биосфера» на
региональном и глобальном уровнях.
2.Распространение научно-практических знаний по двум наиболее
актуальным вопросам, а именно по борьбе с деградацией земель и по
экологическим особенностям и возможностям выращива- ния многоцелевых
культур.
Этой проблеме посвящена монография В. А. Ковды (1977). В другой
монографии В. А. Ковды (1981) приведена карта — «Мировая схема аридности
и вероятности засух». Эта схема и легенда к ней демонстрировались в 1975—
1976 гг. на международных совещаниях в Риме, Милане, Норвегии, Найроби.
Она была опубликована в качестве официального документа ООН в 1977 г.
Анализ этой карты (схемы) показывает, что на большей площади материков и
континентов планеты вероятность засух превалирует над районами, где засухи
невероятны или составляют небольшой процент.
ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА И
АРИДИЗАЦИИ СУШИ
Как справедливо отмечает В. А. Николаев (1982), процесс опустынивания
имеет двоякую обусловленность: естественную и антропогенную. В тех
случаях, когда две его составляющие действуют однонаправленно, эффект
опустынивания становится особенно губительным. Главными районами
опустынивания остаются прилежащие к пустыням семиаридные территории:
полупустынные, степные, саванновые. В данной статье речь идет о территории
Северного и Центрального Казахстана.
В процессе естественного опустынивания «повинны» и климатические
условия голоцена, а также наиболее хорошо изученного периода — последнего
столетия. Из природных факторов, вызывающих опустынивание в Северном и
Центральном Казахстане, наиболее важным является климатический.
Специфические климатические условия аридных территорий — обилие
солнечного света и тепла, малое количество атмосферных осадков, высокие
температуры воздуха, большой дефицит влажности и засухи — создают
условия, благоприятствующие опустыниванию.
«Наиболее важными природными факторами аридизации являются:
засушливость климата;
преобладание процессов дефляции;
малый поверхностный сток;
поверхностное или неглубокое засоление почв в плакорных условиях,
карбонатность и загипсованность гидроморфных почв, образо вание солевых
кор;
разрушенная растительность с низкой первичной продуктивностью»
(Руководство по составлению региональных схем..., 1982).
Причины изменения климата рассмотрены в работе М. И. Будыко (1980).
К ним относятся, в частности, солнечная радиация при безоблачном небе. Эта
характеристика не остается постоянной, заметно меняясь год от году, в среднем
изменяется также и за более длительные периоды времени порядка
десятилетий. Существенную роль играет постоянное и непрерывное
накопление углекислоты в атмосфере планеты.
Современное антропогенное изменение климата было одним из
существенных результатов, полученных в области климатологии за последние
десятилетия (Будыко, 1972). Эти изменения происходят под влиянием
накопления в атмосфере углекислого газа, образованного в результате
сжигания углеродного топлива. «В результате анализа материалов наблюдений
за ростом концентрации углекислого газа установлено, что по сравнению с
концом прошлого века масса С02 в атмосфере в 1980-х гг. нашего столетия
возросла примерно на 20%» (Будыко, Голицын, Израэль, 1986). Почти аналогичный прогноз был предложен советско-американским совещанием экспертов
по проблеме влияния роста количества углекислого газа в атмосфере на климат
(Влияние увеличения количества углекислого газа..., 1982). По этим прогнозам
в 2050 г. прирост среднегодового количества тепла составит около 3,5°С (рис.
1). Это очень значительная и устойчивая величина прироста потепления за
сравнительно короткое время.
Определенную роль в естественной аридизации климата играет
цикличность: «возвращение системы в исходное положение, хотя бы и через
разные промежутки времени» (Е. В. Максимов, 1976). В условиях Северного
Казахстана и Западной Сибири наиболее четко проявляются 11-летние
природные циклы, влияющие на сельскохозяйственное производство. По
данным А. Максимова (1984), в Западной Сибири влажные фазы были в 1926—
1929; 1936—1940, 1946—1950, 1957—1961, 1969- 1973 гг., сухие — в 1930—
1935, 1941 — 1945, 1951—1956, 1962—1968 гг. Продолжительность влажных
фаз в среднем равна 4,8 года, сухих — 6 годам. «В пределах каждого примерно
11-летнего периода увлажненность территории сменяется дважды: на смену
влажной фазе приходит сухая, которая, в свою очередь, в следующем цикле
сменяется влажной» (А. А. Максимов, 1982). Следует отметить, что общая
закономерность в некоторые годы может нарушаться по разным причинам.
Р и с . 1. Прогнозы антропогенного изменения климата (по Будыко, Голицыну, Израэлю, 1986):
1 — первый опубликованный прогноз ожидаемого изменения средней
температуры воздуха в конце XX и в на- чале XXI века по Будыко (1972); 2, 3
— прогноз, предложенный советско-американским совещанием экспертов.
Процессы опустынивания отмечались и в более отдаленный период — в
голоцене. В. А. Николаев (1982) отмечает, что «...в ландшафтной структуре
Северного и Центрального Казахстана местами отмечаются следы былого
опустынивания... Они выражаются прежде всего в том, что на ряде
сравнительно плоских, слабо расчлененных междуречий практически сдернут
или сильно сокращен в мощности лёссовидный суглинок, столь типичный для
настоящих степных плакоров. В результате, как в полупустыне, к дневной
поверхности выведены подстилающие соленосные глины, каолиновая кора
выветривания... Кем и когда могли быть частично уничтожены с плакоров
степной зоны покровы лёссовидных суглинков? Видимо, это происходило в
эпохи повышенной засушливости и опустынивания степи, неоднократно
повторяющейся в плейстоцене и голоцене». Самой недавней среди них была
ксеротермическая эпоха позднего голоцена (2500—3500 лет тому назад). «В
условиях заметного иссушения климата, сопровождавшегося опустыниванием
степи, далеко на север, в пределы степной зоны распространялись
полупустынные ландшафты и свойственные им процессы аридной денудации,
описанной выше. Они то и приводили к частичной деградации лёссовосуглинистых покровов» (Николаев, 1982).
АНТРОПОГЕННОЕ ОПУСТЫНИВАНИЕ
В последнее время происходит постепенное опустынивание степной
зоны в результате развития земледелия, животноводства, в некоторых случаях
освоения полезных ископаемых открытым способом (обезвоживание
территорий вокруг громадных и глубоких карьеров — СоколовскоСарбайского, Экибастузского и других).
Развитие земледелия изменяет установившийся ранее биогеохимический
круговорот веществ в естественных биоценозах и экосистемах в связи со
сменой культур (вместо степных трав однолетние и пропашные культуры).
Резко изменяется соотношение веса надземной и подземной части растений в
целинной степи и на залежи. Запасы корневой естественной растительности
степей, прерий, лугов составляют 100—250 ц/га или 80—90% от фитомассы
(Базиле- вич, Родин, 1968). В агроценозах запасы надземной части растений
доминируют над подземными. Годичная продукция также в основном
представлена надземными органами растений. Вынос из почвенного покрова
углерода, азота и минеральных зольных элементов по существу не
восполняется. Все это значительно обедняёт пахотные степные почвы гумусом
и другими элементами питания. Уменьшение содержания гумуса в пахотных
почвах отмечается почти во всех странах мира и получило название
«дегумификации».
Естественно, в связи с вышеуказанными изменениями и процессами
совершенно по другому пути происходит почвообразовательный процесс,
который с полным правом можно назвать антропогенным.
Антропогенный почвообразовательный процесс отличается от естественного рядом признаков. При этом существенно изменяется и протекает
по иной схеме процесс обмена веществом и энергией, а следовательно, обмен и
поток информации в агроландшафте, в преобразующейся экосистеме.
Далее, скорость и темпы почвообразовательного процесса значительно
снижаются, то есть процесс имеет большую продолжительность для
образования 1 см почвенного слоя. При усилении денудации (эрозия, дефляция
и др.) темпы почвообразовательного процесса (прироста почвенной массы)
отстают от эрозионных и дефляционных явлений. В результате уменьшается
мощность гумусового горизонта почв (морфологические данные) и
непосредственно снижается содержание гумуса — основа устойчивости и
плодородия почвенного покрова.
В сухостепной зоне Северного Казахстана также отмечается локальное
снижение содержания гумуса до 10—25%, в отдельных случаях до 35%.
Общеизвестна роль гумуса для почв и ландшафтов в целом. Гумус придает
стабильность и устойчивость всему агроландшафту.
По данным В. А. Ковды (1972), биологическая продуктивность нашей
планеты опирается на нормальное функционирование почвенного покрова,
которое определяется в первую очередь состоянием гумусового слоя. Важность
гумосферы и в целом педосферы для стабильного функционирования
ландшафтов (агроландшафтов) была отмечена многими исследователями (В. А.
Ковда, М. А. Глазовская, Б. Г. Розанов и другими).
Снижение содержания гумуса в почвенном покрове теснейшим образом
связано с процессами денудации — сносом и переотложением мелкозема
(Бельгибаев, 1986). Интенсивность проявления эрозионных и дефляционных
процессов, а также их совместное влияние в отдельных регионах во многих
случаях превосходит предельно допустимый уровень эрозии и дефляции,
определенный нами для черноземов южных и темно-каштановых почв в 0,1—
0,2 мм/год (Бельгибаев, Долгилевич, 1970). Экзогенные рельефообразующие
процессы имеют место во всех природно-климатических зонах. В естественных
природных условиях эти процессы протекают с незначительной активностью,
их называют нормальной геологической денудацией (Д).
Мы попытались вывести эмпирическую формулу показателя стабильности и устойчивости педосферы (П) в зависимости от соотношения
скорости общей суммарной денудации (Д) территории к скорости
почвообразовательного процесса (Уп). Скорости указанных выше процессов
(денудации и скорости почвообразовательного процесса) выражаются в
одинаковых величинах — мм/год. Таким образом, показатель стабильности
педосферы (П) определяется следующим выражением (Бельгибаев, 1986 б):
Д
П=
𝑉𝑛
Денудация (Д) объединяет в себе все экзогенные рельефообразующие
процессы — эрозию, дефляцию, техногенную агроландшафтную дефляцию
(пыль, поднятая тракторами и другой техникой на сельскохозяйственных
угодьях), пастбищную дигрессию и другие, вызванные как природными, так и
антропогенными факторами. Скорость почвообразовательного процесса
определяется по данным радиоуглеродного и других методов (Бельгибаев,
Долгилевич, 1970).
Говоря о показателе стабильности педосферы, мы имеем в виду прежде
всего сохранение целостности и мощности морфологической структуры
почвенного профиля, плодородия почв агроландшафта или экосистемы.
Исходя из сущности вышеприведенной формулы в принципе необходимо
стремиться к снижению темпов денудации и к увеличению скорости
почвообразовательного процесса. В различных агроландшафтах и экосистемах
может быть три состояния показателя стабильности педосферы (П):
1. П>1 нестабильный, деградирующий.
2. П=1 стабильный, уравновешенный.
3. П<1 динамичный, развивающийся.
Необходимо стремиться ко второму и третьему состоянию показателя
педосферы (П). К сожалению, пока во многих случаях отмечается первый
показатель, (первое состояние), когда денудация преобладает над скоростью
почвообразовательного процесса. Это присуще, в основном, антропогенным
ландшафтам и почвам, находящимся длительное время под влиянием
хозяйственной деятельности человека (эродированные и дефлированные
почвы).
Второе состояние показателя стабильности педосферы встречается реже
первого. Этот показатель характеризует более или менее стабильное,
уравновешенное состояние мощности почвенного профиля при использовании
научно обоснованной почвозащитной системы земледелия, передовой
агротехники с внедрением противоэрозионных и противодефляционных
мероприятий, при оптимальной внесении органических и минеральных
удобрений, соблюдении севооборотов и т. д. Примером подобного
использования почв могут служить областные сельскохозяйственные опытные
станции {например, Карабалыкская в Кустанайской области), некоторые
госсортоучастки и хозяйства.
Третье состояние показателя педосферы может быть характерным для
освободившейся из-под воды (морской, озерной, речной) территории во время
регрессии при наличии рыхлых осадочных пород или выносе последних на
дневную поверхность при открытых разработках месторождения. Разрушение
почвенного покрова во многих районах мира превышает предельно допустимые
уровни (ПДУ) во много раз. Такая деградация почв под влиянием
антропогенных факторов приводит иногда к катастрофическим последствиям
— полному разрушению почвенного покрова.
Можно привести примеры крайней, конечной стадии деградации
педосферы при эоловых и эрозионных процессах. В первом случае
деградированные почвы и ландшафты представлены регами (синонимы —
гаммада, серир, пустыня каменистая, пустыня галечниковая) в Северной
Африке (Д. А. Тимофеев, 1980). Вторые представлены глубокими оврагами, а
также «дурными землями» — бедлендом — при полном разрушении
почвенного и растительного покрова на склонах (в Северной и Южной Америке
и других регионах).
При полном
уничтожении и деградации почвенного покрова (рис. 2) создаются почти
абиотические безжизненные ландшафты: высшая растительность отсутствует
почти полностью, в связи с этим беден и животный мир регов и бедлендов. В
большинстве случаев эти деградированные ландшафты возникают под
влиянием определенных антропогенных факторов.
Н а р и с у н к е 2 показана схема деградации и деструкции почв и
экосистем в результате ускоренной антропогенной денудации. Это простейшая
физическая модель разрушения почвенного покрова, формирующегося в
течение нескольких тысячелетий (среднеголоценовый возраст), а разрушение
происходит в течение нескольких десятилетий. Как видим, скорость
разрушения почвенного покрова и ландшафтов (локально) происходит
примерно в сто раз быстрее, чем их созидание в естественных природных
условиях.
Р и с . 2. Динамика естественного почвообразовательного процесса и
антропогенной ускоренной деградации почвенного покрова (ландшафтов и
экосистем): 1 — динамика (кривая) почвообразовательного процесса во
времени; а, в — ускоренная деградация и разрушение почвенного покрова.
Составлен М. Е. Бельгибаевым (1986).
Кривую линию на графике (рис. 2) можно представить как
развивающуюся систему, находящуюся в некотором относительном
равновесии. Прямая линия ав показывает резкую перестройку системы
(экосистемы). Известный математик, академик Н. Н. Моисеев (1988)
характеризует подобные системы следующим образом: «Такие перестройки в
системе происходят в тех случаях, когда нагрузки на систему начинают
превосходить некоторый порог... В математике такие точки ветвления
траекторий развития (а) называются точками бифуркации, а сами механизмы,
выводящие систему в состояния, характерные потерей однозначности путей
продолжения развития, мы будем называть бифуркационными. (После работ
французского философа Рене Тома возникла новая дисциплина — «теория
катастроф»). Если использовать эту терминологию, то бифуркационные
механизмы можно называть «катастрофическими». Подобная интерпретация
развития и перестройки системы (экосистемы, ландшафта) придает особый,
дополнительный смысл процессам антропогенной катастрофической
денудации почв с поз системного подхода.
Таким образом, во многих земледельческих районах земного шара
неоднократно отмечались и всё чаще отмечаются в настоящее время
состояния катастрофической деградации почв и экосистем при эрозии и
опустынивании до полного их разрушения. Это подтверждается данными
Б. Г. Розанова (1984): «За всю историю человечества было безвозвратно
потеряно для земледелия 1,5- 2 млрд. га земельных угодий путем
превращения когда-то плодородных земель в бесплодные антропогенные
пустыни и бедленды. В наше время безвозвратно теряется около 7 млн.
га пахотных земель ежегодно за счет отчуждения и деградационных
процессов, причем процесс потерь расширяется... Главным бичом
почвенного покрова планеты является эрозия почвы, которой поражены
почти все пахотные земли мира. Девять десятых всех потерь пахотных
земель, включая падение их плодородия, связаны с фетровой и водной
эрозией».
Процессы
опустынивания
возрастают
с
увеличением
антропогенного давления на территорию, выражающегося в плотности
населения и скота, а также в распашке почв и степени механизации
сельского хозяйства без учета экологических последствий.
В «Руководстве...» отмечено: «Главными антропогенными причи нами в настоящее время являются следующие: перевыпас скота на
пустынных пастбищах; сплошная вырубка древесной и кустарниковой
растительности; экологически недопустимые методы освоения природных
ресурсов
аридных
территорий;
неорганизованный
туризм
и
рекреационная деятельность». Все эти причины остаются в силе и для
сухостёпной (семиаридной) зоны Казахстана. Первые признаки и
последствия опустынивания отражаются на естественной и культурной
растительности — биоценозах и агроценозах. Это проявляется в
изреживании растений при пастьбе скота, выпадении более ценных видов
и сохранении малопоедаемых и ядовитых растений. При аридизации суши
запасы фитомассы и другие показатели значительно снижаются (табл. 1).
На следующем этапе последействия засухи и аридизации суши оказывают
негативное влияние на животный мир биогеоценозов и экосистем,
продуктивный скот хозяйств и регионов. На третьем этапе через
несколько лет начинается деградация почвенного покрова. Она
складывается из следующих показателей: чаще повторяются пыльные
бури, дефляция почв, усиливается водная эрозия почв (плоскостной смыв,
оврагообразование). Как следствие проявления эрозионных процессов
появляются признаки дегумификации почвенного покрова — уменьшение
содержания гумуса, о чем уже отмечалось выше.
Таблица 1
Степень аридизации растительности естественных экосистем (включая пастбища) в
зависимости от степени опустыненности ландшафта* (Розанов Б. Г., Зонн И. С, 1986)
Степень
Сухие степи и субтропические
опустыниван
полупустыни
ия
12
3
Отсутствует
——
—
Слабая
5,0—12,5 2,5—
4,5
Средняя
2,5— 5,0 1,0—2,5
Лесостепи и степи
1
2
3
12,5-
-25
4 —6
50—75
25—50
5,0-
-12,5
2,5—4
25—50
10—25
2,5-
- 5,0
1,0—2,5
10—25
Сильная
1,0— 2,5 1
10
Очень
сильная
00
0
1,5
- 2,5
1
10
0
0
0
*1 — запас фитомассы,
т/га;
2 — биологическая продуктивность, т/га год;
3 — проективное покрытие, %. (Таблица приводится в сокращенном варианте).
Сухостепная зона Северного Казахстана также подвергалась действию
пыльных бурь и дефляции почв (Бельгибаев, Зонов, Паракшина, 1982).
Проявлению данного экзогенного процесса способствует сравнительно
небольшое количество атмосферных осадков (менее 400 мм) и высокая
повторяемость активных ветров (табл. 2).
Эрозия и дефляция почв приводят к усложнению расчлененности
территории и структуры почвенного покрова. Возрастает степень мозаичности
и законтуренности на почвенных и ландшафтных картах. Определенное
влияние на ландшафты оказывают эоловые почвенные комплексы,
возникающие при дефляционных процессах и пыльных бурях (особенно в 60-е
годы). Геоморфологические процессы при опустынивании имеют некоторые
специфические черты. На легких почвах (пески, супеси, легкие суглинки) и
карбонатных отмечаются эоловые формы микрорельефа:
Таблица 2
Условия возникновения дефляции в Северном Казахстане (по М. Е.
Бельгибаеву и др., 1982)
Метеостанция
Микрорельеф
Кустанай
Западно-Сибирская
Средняя скорость
Кол-во
ветра, м/с
осадков мм
низменность
5,0
279
Кокчетав
Абразионая равнина
6,0
281
Павлодар
Иртышская впадина
5,4
249
Балкашино
Кокчетавская
возвышенность
3,2
340
Горы Кокшетау
3,0
389
Боровое
Баян-Аул
Горы Баян-Аульские
3,3
321
ветровая рябь, косы навевания (прикустовые бугорки), шлейфы
отложений ветрового наноса в ветротеневых участках рельефа, представленных
в виде щитовидных барханов, барханов, отложений ветрового наноса в кюветах
автомобильных дорог, отложения валов подобного рода в лесополосах. Как
правило, перечисленные формы рельефа сложены частицами и
микроагрегатами от ОД до 2—3 мм. Преобладает фракция 0,25—0,5 мм. Более
мелкая пылеватая и глинистая фракция при пыльных бурях транспортируется
на сотни, иногда тысячи; километров (М. Е. Бельгибаев, 1974). Седиментация
эолового материала происходит также в океанах, морях и реках. Возрастает
роль плоскостного стока и соответствующих, форм микрорельефа (струйчатый,
или мелкорытвинный, плоскостной смыв).
ВОДНАЯ ЭРОЗИЯ
Усиление процессов водной эрозии происходит также при изреженной
естественной или культурной растительности, особенно на пропашных
культурах. В Северном Казахстане эрозия может происходить от весеннего
стока талых вод и летних ливневых дождей. Весенний сток талых вод наносит
значительный ущерб полям, когда почва еще недостаточно оттаяла на всю
глубину. На малых водосборах объем весеннего стока в большинстве лет
составляет 90— от годового. В регионе нормы весеннего стока резко возрастают по мере уменьшения площади водосбора.
Осадки теплого периода составляют 65—75% годовой их суммы.
Наиболее дождливым является июль. Однако в последние годы в связи с
аридизацией климата июльские осадки выпадают не ежегодно, только
периодически (в отдельные годы). Причина этого явления пока не известна.
Интенсивность дождей составляет в среднем 0,2—0,3 мм/мин. В
мелкосопочном и горносопочном районах Целиноградской области сток
формируется при выпадении ливневых дождей с суммой осадков 20—25 мм и
выше, на равнинной части территории — при суточной сумме осадков 30—40
мм и больше. Ниже приводим данные Ю. Л. Лаврентьева (1984) по смытым
почвам Целиноградской области (табл. 3).
Как видно из приведенных данных, наиболее развиты процессы смыва на
пашне, затем на пастбищах и сенокосах.
ПОДАТЛИВОСТЬ ПОЧВ к ДЕФЛЯЦИИ
Для оценки степени дефлированности (разрушенности) почв важно знать
подходы к их оценке, то есть классификацию по степени их дефлированности.
Для почв степной зоны Северного Казахстана найи предложена классификация
из следующих категорий:
Таблица 3
Учетные площади смытых почв Целиноградской области (на 1 ноября
1980)
Угодье
Пашня
Сенокосы
Пастбища
Площадь смытых
почв, % от
площади угодья
4,7
2,2
2,7
В том числе
Слабосмытые
64,3
9,8
8,0
Среднесмытые Сильносмытые
26,6
10,9
9,8
9,1
79,3
82,2
податливость или склонность почв к дефляции; развеваемость или
интенсивность проявления дефляции в момент обследования (сезон);
фактическая дефлированность за длительный период; погребенность эоловыми
наносами (Бельгибаев, 1972).
Проявление дефляции почв зависит , от различных факторов, в том числе
от почвенных условий, Их физико-химических свойств, климатических —
ветрового режима, относительной влажности воздуха и других (Е. И. Шиятый,
1985). Среди почвенных характеристик очень важное значение имеет состояние
комковатости верхнего слоя почвы (0—5 мм), которая в свою очередь зависит
от ее влажности, степени распыления и нарушения верхнего слоя в результате
прохождения машин и орудий, а также от зональных свойств самих почв.
Наиболее простым и распространенным методом оценки ветроустойчивости почв является сухой рассев их на стандартных ситах (набор сит).
Для оценки ветроустойчивости почв по их структурному состоянию автором
был предложен коэффициент ветроустойчивости почв (Бельгибаев, 1965):
К=
а
в
где К — коэффициент ветроустойчивости почв; а — частицы почвы
размером более 1 мм; в — частицы почвы размером менёё 1 мм.
Чем выше значение К, тем более, ветроустойчива почва и наоборот.
Когда К>1, почва ветроустойчива, К<1 — неветроустойчива. В таблице 4
приведены данные по ветроустойчивости, механической прочности и
водопрочности комков черноземов обыкновенных карбонатных. Как видно из
данных таблицы, в слабодефлированных среднеразвеваемых почвах
коэффициент ветроустойчивости в горизонтах 0—5, 5—10 см составляет
0,62—0,9. Это указывает на слабую степень их податливости, особенно в
верхнем горизонте (0—5 см).
Таблица 4
Макроагрегатный анализ черноземов обыкновенных карбонатных
дефлированных и недефлированных
М±m, К*
р
0-5
0-10
10-20
В1
12
12
12
12
4,54±0,45
4,11±0,61
8,17±0,33
9,24±0,19
9,9
14,8
4,0
1,9
0-5
0-10
10-20
В1
24
24
24
12
1,09±0,28
0,80±0,05
2,38±0,24
9,72±0,25
25,7
6,2
10,0
2,6
0-5
0-10
10-20
В1
36
36
36
13
0,62±0,13
0,90±0,08
1,80±0,29
8,93±0,23
91,0
9,3
16,3
2,6
n
М±m, на 1
агрегат
р
Недефлированные
100,0
600
314,0±14,0
4,4
100,0
100,0
600
299,0±6,0
2,0
100,0
100,0
600
323,0±17,0
5,3
100,0
100,0
600
492,0±21,0
4,3
100,0
Слабодефлированные слаборазвеваемые
24,1
1200
264,0±9,0
3,4
84,1
19,5
1200
290,0±16,0
5,5
97,7
29,1
1200
331,0±3,0
0,9
102,5
105,2
600
516,0±15,0
2,9
104,9
Слабодефлированные среднеразвеваемые
12,5
1500
240,0±7,0
2,9
76,4
28,3
1500
281,0±5,0
1,8
94,0
23,5
1500
278,0±13,0
4,7
86,1
96,6
750
471,0±11,0
2,3
95,7
Водопрочность
%к
эталону
n
Фракция 3-5 мм
Механическая прочность
%к
эталону
Сухой рассев
%к
эталону
Глуб
ина,
см
n
М±m, на 1
агрегат
р
600
600
600
600
875,4±3,23
651,1±8,42
258,1±1,11
5,9±0,02
0,4
1,3
7,4
3,4
100,0
100,0
100,0
100,0
1200
1200
1200
600
1,40±0,02
1,60±0,01
1,60±0,01
6,00±0,01
1,4
0,6
0,6
0,2
0,1
0,2
0,7
101,7
1500
1500
1500
750
0,90±0,01
1,30±0,01
1,40±0,01
6,00±0,01
1,1
0,8
0,7
0,2
0,1
0,2
0,6
101,7
Проведенные нами многолетние анализы по ветроустойчивости и
комковатости почв в Кустанайской и Целиноградской областях показали, что
наибольшая степень распыления (до размеров песчаных зерен) отмечается на
черноземах и темно-каштановых карбонатных почвах. Этот показатель можно
отнести к антропогенному фактору ксеротизации и аридизации суши —
распыление поверхности почвы под влиянием естественных и антропогенных
процессов. Такие почвы очень быстро подвергаются дефляции и пыльным
бурям.
Атмосферные осадки (дожди) подготавливают поверхность почвы (в
большей степени на карбонатных) к ускоренной дефляции. Капли дождя
разбивают комки почв (дезинтеграция) до фракции ветрового наноса.
Последний скапливается в бороздках — углублениях, образованных после
прохода сеялки. После высыхания мелкозема (наноса) в бороздках они легко
подвергаются дефляции. Роль наноса в бороздках как показателя степени
развеваемости дефлированных почв, была отмечена нами ранее (Бельгибаев,
1972).
Подводя некоторые итоги, можно выделить следующие моменты.
Структура почвенного покрова и почвенная динамика (во времени и в
пространстве) неразрывно связана с окружающей средой и антропогенными
факторами и нагрузкой. Антропогенная составляющая в данном комплексе
имеет тенденцию расширения и углубления во всех континентах и регионах
мира. По этому поводу уместно привести высказывание американского
почвоведа К. К. Никифорова (1958): «Иными словами, каждая из динамических
характеристик развивающейся почвы сама по себе представляет функцию
окружающей среды и как таковая реально существует только в данной
окружающей среде, вне которой она либо изменяется, либо полностью
исчезает». Хотя мысли К. К. Никифорова были высказаны более 30 лет назад,
они сохраняют свою актуальность. Не отражено лишь влияние и усиление
антропогенных факторов на почвенный покров.
Большое влияние на аридизацию суши оказывает «непостоянство»
климата, его флуктуации в разных регионах, часто непредсказуемые. С этим
явлением, очевидно, связаны часто повторяющиеся засухи в Северном
Казахстане. Как отмечает австралийский ученый Дж. А. Маббут (1981), «Засуха
— двигатель опустынивания, в особенности долгосрочные колебания осадков,
способные нарушить равновесие системы жизнеобеспечения... Самыми
опасными районами, с точки зрения зарождения и развития опустынивания,
являются семиаридные зоны». К естественным факторам ксеротизации и
аридизации суши относятся (М. П. Петров, 1966; В. А. Ковда, 1977):
1.Повсеместное сокращение площади ледников;
2. Преобладание плоскостного смыва и увеличение активн процессов
дефляции;
3. Сокращение стока и частичный переход сосредоточенно стокг в
плоскостной;
4. Сокращение площади замкнутых озер и их прогрессируют значение;
5. Деградация растительности в плакорных условиях до полН го ее
исчезновения;
6. Подавленность процессов видообразования во флоре и фауне
7. Прогрессирующее засоление почв в плакорных условиях, рос
карбонатности и загипсованности современных гидроморфных почв,
консервация солевых кор;
8. Прогрессирующее понижение уровня грунтовых вод;
9. Врезание рек и оврагов и увеличение их дренирующей роли;
10. Подъем границ вечных снегов в горах и уменьшение пополнения рек
и грунтовых вод в низменностях.
Многие из перечисленных факторов имеют место, хотя и локальное на
территории Северного Казахстана (пункты 2, 3, 4, 5, 6, 7,8,9).
Впервые в научной литературе ставится вопрос о некоторых признаках
аридизации суши региона и возможных отрицательных последствиях.
Перечисление негативных сторон можно было бы увеличить. Но в этом нет
необходимости, так как широкому кругу ученых и специалистов известны
последствия опустынивания в разных регионах земного шара. В заключение
приведем основные мероприятия и приемы, способствующие снижению
отрицательных последствий ксеротизации суши Северного и Центрального
Казахстана и возможному предотвращению опустынивания в семиаридной
зоне.
1.Применение полезащитных ажурно-продуваемых лесополос.
2.Борьба с эрозией и дефляци
3.Минимальная и нулевая обработка почв.
4. Оптимальное снегозадержание на пашне.
5. Контурно-мелиоративное размещение культур и поперечная (по
горизонталям) обработка почв на склонах.
6.Оптимальное соотношение земледелия и животноводства, (пашни,
естественных и улучшенных залуженных пастбищ — 40%: 60%.
7. Рациональное использование всех водных ресурсов (грунтовых, рек и
озер).
8. Усовершенствование почвозащитной системы земледелия.
9. Выведение засухоустойчивых сортов культур с коротким вегетационным периодом.
10. Создание экологически оптимальных машин и орудий для
сельскохозяйственного производства.
11. Снижение «химической нагрузки» на агроландшафты и культуры.
Выращивание экологически чистой продукции.
12. Применение комплексного ландшафтно-экологического принципа при
использовании природных ресурсов.
Наряду с указанными мероприятиями, направлениями и приемами
необходим
экологический
(комплексный)
мониторинг,
а
также
самостоятельный мониторинг почвенного покрова (Бельгибаев, 1986 а). Без
постоянного наблюдения, контроля, оценки, прогноза и в конечном итоге
управления природными ресурсами (компонентами природы) невозможно
вести научно обоснованное хозяйство любого региона. Особенно важен
мониторинг для раннего выявления и оценки процессов аридизации суши и
климата.