Деградация почв в Алтайском крае

     СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ  …………………………………………………………………….....3

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ В АЛТАЙСКОМ КРАЕ ……5

     1. 1. Деградация почв и классификация  деградационных процессов ….5

     1. 2. Виды и функции лесонасаждений  ………………………..…………8

ГЛАВА 2. СИСТЕМА ЗАЩИТНЫХ ЛЕСОНАСАЖДЕНИЙ В АЛТАЙСКОМ КРАЕ …..................................................................................…………………....12

     2. 1. Проблема опустынивания степных территорий в крае ………..…12

     2. 2. Хвойные древесные породы в  системе полезащитного 

     лесоразведения Алтайского края ………………………………………..15

     2. 3. Роль лесополос ……………………………………………………...18

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ДРЕВЕСНЫХ ХВОЙНЫХ ПОРОД  НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ ……………..............................................................................................21

     3. 1. Морфологические свойства ……...…………………………………21

     3. 2. Физические свойства ………………………………………………..22

     3. 3. Водный режим ………………………………………………………24

     3. 4. Химические свойства ……………………………………………….27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....……………………………………………………………….30

     БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ……………………………………….....31 
ВВЕДЕНИЕ 

     На  поверхности земного шара степные  ландшафты занимают всего около 2%. В Евразии степь простирается на 9 тыс. км от Среднедунайской низменности  до плоскогорий Центральной Азии, занимая около 8 млн. км², что составляет около 70% общей площади степного биома планеты (Морднович и др., 1997).

     В Западной Сибири и Казахстане степные  ландшафты встречаются от подножия гор Алтая и до Уральских гор. Это самый крупный массив в  мире, который имеет протяженность 600 км с севера на юг и 2000 км с востока на запад (Атлас CCCР, 1978).

     Алтайский край – крупный земледельческий  район на востоке нашей страны. Общая площадь земель края составляет 16799,6 тыс. га, при этом основная часть площади приходится на сельхозугодья – 10615,6 тыс.га (63,2%).

     В виду высокой освоенности территории края к дефляционно-опасным районам  относится 4726,4 тыс. га сельхозугодий, из которых 3207,4 тыс. га (67,9%) в различной  степени подвержены ветровой эрозии (Ишутин, 2005).

     Увеличение  антропогенной нагрузки на почвенный покров приводит к деградации агроландшафтов, усиливая тем самым процессы дегумификации почв.

     В Алтайском крае, ежегодные потери гумуса составляют от 0,51 до 1,7 т/га. За период, прошедший после освоения целинных земель, суммарные потери органического вещества из почв Алтайского края составили более 140 млн. т. (Ишутин, 2005).

     Главная причина деградации земель заключается  в нерациональной хозяйственной деятельности, которая в экстремальных почвенно-климатических условиях приводит к разрушению природных степных экосистем. Оптимальное соотношение природных ценозов и агроценозов позволяет не только повышать плодородие почвы и урожаи сельскохозяйственных культур, но и улучшать среду обитания человека.

     Таким образом, в последнее время основной из задач современного почвоведения является борьба с деградацией земель в рамках концепции неистощительного природопользования, обеспечивающая оптимальное функционирование агроценозов близкое к функционированию естественных экосистем.

     Цель: рассмотреть древесные хвойные породы в системе полезащитного лесоразведения в Алтайском крае.

     Задачи:

     1. Изучить проблему деградации почв и виды деградационных процессов.

     2. Рассмотреть классификацию лесонасаждений и хвойные древесные породы в системе полезащитного лесоразведения в Алтайском крае.

3. Определить влияние древесных хвойных пород на свойства почвы. 
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ В АЛТАЙСКОМ КРАЕ

1.1. Деградация почв  и классификация  деградационных процесов

     В результате нерациональной и экологически необоснованной хозяйственной деятельности почва часто теряет свое плодородие, деградирует или даже полностью разрушается. Для предотвращения негативных экологических последствий необходимо разбираться в причинах деградации почвенного покрова и уделять внимание вопросам рационального использования почв.

     Деградация  почв – постепенное ухудшение  качества почвы в результате изменения структуры, химических свойств и утраты плодородия почв (Вальков и др., 2006).

     Разрушение  почвы может происходить как  в результате природных явлений (извержение вулканов, ураганы и т.д.), так и в результате хозяйственной деятельности человека.

     Явление деградации и полного разрушения почвы можно разделить на несколько  основных групп (Химическое загрязнение  почв и их охрана, 1991):

     1. Нарушение биоэнергетического режима почв и экосистем. В эту группу деградационных процессов входят:

     – девегетация почв (потеря почвами растительного покрова, ведущая к омертвлению почв);

     – дегумификация почв (потеря почвами гумуса);

     – почвоутомление и истощение почв (процессы, происходящие в почвах в результате длительного возделывания одного вида сельскохозяйственных культур).

     2. Патологическое состояние  почвенных горизонтов  и профиля почв. Это такие процессы как:

     – отчуждение и выключение почв из действующих экосистем (промышленная эрозия почв) (отчуждение почв городами, поселками, дорогами, линиями электропередач и связи, трубопроводами, карьерами, водохранилищам, свалками и т. д.);

     – водная и воздушная эрозия (дефляция) почв (разрушение верхних слоев почвы под действием воды и ветра);

     – образование бесструктурных кор и переуплотненных горизонтов (потеря почвой структуры или ее переуплотнение при обработке полей тяжелой техникой при влажности, превышающей «физическую спелость» почв; вторичном осолонцевании черноземных почв; при образовании подпахотного уплотненного горизонта на старых пашнях).

     3. Нарушение водного и химического режима почв. Эту группу составляют:

     – сухость и опустынивание почв (результат, как общеземного послеледникового процесса опустынивания, так и непродуманной хозяйственной деятельности человека);

     – селевые разливы и оползни (результат сведения растительности в горных районах);

     – вторичное засоление почв (результат неправильного орошения минерализованными или пресными водами);

     – природная и вторичная кислотность почв (кислотность почв ниже оптимальной реакции почв, которая для многих сельскохозяйственных растений находится в интервале рH 5,5–8; вторичная кислотность возникает в результате выбросов в атмосферу соединений кислот промышленного, транспортного и другого происхождения);

     – переосушение почв (результат неправильно проводимых осушительных мелиораций). 

     4. Затопление, разрушение  и засоление почв  водами водохранилищ. Создание водохранилищ сопровождается развитием комплекса негативных процессов, приводящих к деградации почвенного покрова: затопление пойменных и надпойменных террас, подъем уровня грунтовых вод и подтопление почв, абразия берегов и засоление дельт, размыв и уничтожение почв приморских дельт, загрязнение и содовое (щелочное) засоление вод и почв и др.

     5. Загрязнение и химическое отравление почв. В эту группу входят:

     – промышленное загрязнение почв (результат осаждения паров, аэрозолей, пыли или растворенных соединений поллютантов на поверхность почвы с атмосферными осадками);

     – сельскохозяйственное загрязнение почв (результат неправильного применения пестицидов, внесение сверхнормальных доз минеральных и органических удобрений, отходов и стоков животноводческих ферм);

     – радиоактивное загрязнение почв (природное или антропогенное накопление в почве радионуклидов в результате ядерных взрывов, аварийных выбросов на атомных предприятиях, утечки радиоактивных материалов, захоронении отходов атомной промышленности).

     6. Деградация ландшафтов районов с распространением многолетней мерзлоты. Эти территории отличаются крайней неустойчивостью к воздействию антропогенных факторов. Неупорядоченное движение транспорта, перевыпас и другие процессы приводят к нарушению растительного покрова, что обусловливает протаивание мерзлых грунтов, развитие эрозионных процессов, разрушение почвенного покрова.

     7. Разрушение почв военными действиями. Передвижение военной техники, строительство фортификационных сооружений, взрывы бомб, снарядов и т. д. приводят к деградации и даже полному разрушению почвенного покрова. Испытание и применение ядерного оружия вызывают радиоактивное загрязнение почв (Химическое загрязнение почв и их охрана, 1991).

     Таким образом, мы видим, что большое количество причин, вызывающих деградацию почв, это  результат нерациональной хозяйственной деятельности человека. Поэтому данный вопрос особо актуален. В настоящее время классификации деградационных процессов уделяют большое внимание.

1.2. Виды и функции  лесонасаждений

     Полезащитная  лесная полоса представляет собой совокупность деревьев, кустарников, травянистой растительности, зверей, птиц, насекомых, и не просто существует сама по себе, но и существенно влияет на микроклимат, испарение влаги, количество света и другие элементы климата. В результате в лесном насаждении создается своя обстановка, существенно отличающаяся от окружающей степной (Виноградов, 1980).

     В зависимости от выполняемых функций  лесонасаждения делятся на несколько  групп (Атрохин, Курамшин, 1991):

     1. Заповедные территории. К заповедным относят те участки и территории, на которых наиболее полноценно сохранились естественные сообщества и которые на протяжении всего развития испытывали минимальные воздействия человеческого фактора.

     Заповедные  территории используются в основном в научных целях, как хранители  информационных ресурсов, для слежения за общим состоянием природной среды и поддержания естественного равновесия в экологически уязвимых местах, имеющих важнейшее значение для крупных экосистем.

     В свою очередь ранее было доказано, что подобные территории выполняют параллельно и другие функции – ресурсоохранную, средоформирующую, объектозащитную (Реймерс, Штильмарк, 1978).

     2. Средоформирующие лесонасаждения. К средоформирующим относят зелёные зоны вокруг городов, других населенных пунктов, государственные лесные полосы, массивные насаждения по склонам балок и речных долин (байрачные леса), искусственные лесные массивы. Эти насаждения способствуют очищению воздуха, выделению в окружающую среду различных фитонцидов; уменьшают непродуктивное испарение, создают затенение, снижают скорость ветра, улучшают микроклимат территории; снижают шумовое загрязнение среды.

     3. Ресурсоохранные.  Среди ресурсоохранных лесных насаждений следует выделить заказники, крупные лесные массивы по берегам рек, байрачные леса, противоэрозионные и противодефляционные лесные насаждения. Данные насаждения охраняют различные виды природных ресурсов, основными из которых являются климатические, водные, воздушные, почвенные и биологические, повышают стойкость системы против неблагоприятных условий среды и негативного воздействия человека.

     4. Рекреационные. К рекреационным (курортным) лесам относят все виды насаждений естественного или искусственного происхождения (кроме заповедных территорий), которые могут выполнять или выполняют функции по оздоровлению, лечению населения, а также предназначены для отдыха населения. Кроме того, они выполняют климаторегулирующие, санитарно-гигиенические, водоохранные, почвенно-защитные функции.

     5. Защитные. Группа защитных лесонасаждений в отличие от выше перечисленных групп более детально изучена и имеет отдельную классификацию. Определяющим фактором при выделении этой группы является защитная функция лесных культур в пределах степной зоны.

     Одним из родоначальников степных полезащитных полос является В.Я. Ломиковский, который  впервые в истории заложил ветроломные полезащитные полосы, тем самым, положив начало формирования системы древесных насаждений в степи (Ремезов, Погребняк, 1965; Мерзленко, 1996).

     Комплекс  защитного лесоразведения включает систему взаимодейтсвующих лесонасаждений, где выделяют (Агролесомелиорация, 1979):

     а) Полезащитные лесные полосы, размещенные по границам полей севооборотов и внутри полей. Эти полосы снижают скорость ветра, уменьшают непродуктивное испарение влаги, препятствуют развееванию почвы, сохраняют посевы сельскохозяйственных культур при пыльных, бурях, задерживают и распределяют на полях снег, защищают посевы от вымерзания, улучшают микроклимат, повышают урожайность. Защитные лесные полосы вдоль каналов внутрихозяйственной оросительной сети и вне орошаемых площадей или по их границам сокращают потери воды на испарение с водной поверхности, улучшают гидрологический режим территории, предохраняют каналы от засыпания мелкоземом, песком, сухими остатками растительности, уменьшают заиление.

     б) Лесопосадки вдоль  постоянных дорог. Эти полосы защищают дороги от заносов снегом, продуктами ветровой эрозии, выполняют озеленительно-декоративные функции и функции полезащитных лесных полос. Кроме того, они способствуют задержанию тяжелых  металлов, сажи, копоти, выделяющихся при работе автомобилей и другой техники, предотвращают их рассеивание на близлежащие территории.

     в) Лесные полосы по границам орошаемых полей с участками интенсивной эрозии, очагами развеваемых песков. Они способствуют снижению активности эрозионных и дефляционных процессов и уменьшают вынос минеральных и органических веществ из почвы. Наряду с ветрозащитными и противоэрозионными функциями лесополосы выполняют роль биологического дренажа, способствуя переводу поверхностного стока во внутрипочвенный.

     г) Лесные защитные насаждения вокруг водоемов. Эти насаждения укрепляют берега, защищают водоемы от заиления и загрязнения, снижают испарение с водной поверхности, улучшают условия использования вод местного стока, служат местом отдыха, улучшают гидрологический режим. Водоохранные лесные полосы изменяют химический состав воды, по берегам, склонам речных долин улучшают гидрологический режим рек, смягчают паводки, укрепляют берега и т.д.

     д) Лесополосы вокруг и внутри садов. Они улучшают микроклимат садов, качество и производительность плодовых деревьев.

     е) Лесные посадки на культурных пастбищах. Эти насаждения повышают продуктивность территории и обеспечивают благоприятные условия для выпаса и отдыха скота.

     ж) Куртинные насаждения на землях неиспользуемых под сельскохозяйственные культуры. Данный тип лесонасаждений способствует улучшению микроклимата и гидрологического режима территории, предупреждает эрозию почвы. Площадь таких насаждений должна увеличиваться по мере увеличения расчлененности.

     з) Насаждения у небольших поселков, станций и т.д. Выполняют защитные, озеленительные, санитарные функции, улучшающие условия труда и быта людей.

     Несколько иная классификация защитных лесных полос приводится Д.Л. Армандом (1983). Им выделены следующие группы полезащитных лесных полос:

     1. Полезащитные лесные полосы. Среди данной группы выделяют ветроломные, водопоглащающие, противоэрозионные типы насаждений.

     2. Прибровочные лесополосы. Это приложбинные, прибалочные и приовражные типы насаждений.

     3. Массивные насаждения. Лесонасаждения объединяют в себя лощинные, лощинно-балочные, долинные, овражные и междуовражные типы насаждений.

Существует  большое разнообразие лесонасаждений и  их классификация вызывает большой интерес у многих специалистов этой области, поэтому она разработана достаточно хорошо. 
ГЛАВА 2. СИСТЕМА ЗАЩИТНЫХ ЛЕСОНАСАЖДЕНИЙ В

АЛТАЙСКОМ КРАЕ

2.1. Проблема опустынивания  степных территорий  в крае

     Защитное  лесоразведение в засушливых степных  и лесостепных зонах Алтайского края является одним из важнейших условий высокой культуры и интенсивного земледелия. Это условие связано в первую очередь с надежной и долголетней защитой полей от дефляции, эрозии и засоления (Виноградов, 1980; Данилов и др., 1983).

     Наряду  с применением современных антидефляционно-эрозионных приемов при выращивании сельскохозяйственных культур особенно большую роль в мелиоративных мероприятиях играет система защитных лесных насаждений, которая слагается из полос различного назначения на определенной территории. Основная цель защитных лесных насаждений заключается в снижении скорости ветра в приземном слое воздуха, что влечет за собой цепь положительных моментов и в итоге – повышение урожайности сельхозкультур (Дрылев, Мишенев, 1967).

     За  последующие четверть века было создано 42160 га защитных лесных насаждений, причем темп создания стал в этот период резко снижаться. Если в 1976–1980 гг. ежегодно создавалось в среднем 5205 га, то в последнее десятилетие только по 304 га. Всего в крае выявлено защитных лесных насаждений 77881 га, что составляет 77,4 % от всей площади насаждений (Ишутин, 2005).

     Около 68 % всех защитных лесных насаждений по площади имеют возраст от 25 до 35 лет. Насаждения моложе 25 лет составляют всего – 15,5 %, а старше 35 лет – 6,6 %, что говорит о том, что в ближайшие годы начнется массовое старение защитных лесных насаждений, а вместе с этим и резкое снижение их положительного влияния на окружающую среду. В Западно-Кулундинском агролесомелиоративном районе общая гибель полос составляет более 5,5 тыс. га, или 27,8 %, то в более благоприятных условиях доля плохо сохранившихся насаждений снижается до 12,0 % (Ишутин, 2005).

     Во  многих районах почвы подвергаются деградации под воздействием природных  (потепление климата, снижение количества осадков, колебания уровня грунтовых вод и др.) и антропогенных (массовая распашка, отсутствие севооборотов, игнорирование удобрений, уничтожение древесной и кустарниковой растительности, перевыпос скота и др.) факторов, а дегумификация является следствием совместного их воздействия (Субрегиональная …, 2000).

     В крае имеются два основных очага деградации почв: эрозийный в восточных и южных предгорных и горных районах, для которых характерен пересеченный рельеф местности и значительное количество осадков, и дефляционный – в западной равнинной части края, с легким механическим составом почв и активным ветровым режимом. Также для некоторых территорий характерно засоление – аккумуляция в почве легкорастворимых солей в токсичных для растений количествах (Парамонов и др., 2003).

     Водная  эрозия, помимо потери наиболее плодородной  части почвы, сопровождается рядом неблагоприятных явлений: потерей талых и дождевых вод, уменьшением запасов воды в почве, расчленением полей, заилением рек, прудов, водоемов и водохранилищ, оросительных и дренажных систем. Проявлению водной эрозии на пахотных почвах способствует отсутствие растительного покрова.

     К категориям смытых земель в Алтайском  крае отнесено 146,9 тыс. га, что составляет 14,7 % от площади закрепленных земель.

     Распределение эродированных земель в Алтайском  крае зависит от: особенностей рельефа и интенсивности земледелия. Так, например, в Павловском, Топчихинском и Ребрихинском районах доля эродированных сельхозугодий достигает 80 % и более (Петелько, 2003; Ишутин, 2005).

     Ветровая  эрозия, или дефляция почв, проявляется  в виде пыльных, или черных бурь, выдувания почвы зимой вместе со снегом (черные зимы) и сдувания частиц почвы без образования пыльной бури. Общими факторами возникновения и развития ветровой эрозии являются:

     – климатические условия, в первую очередь засушливость климата и наличие сильных ветров;

     – наличие дефляционно-податливых почв;

     – отсутствие лесов, малолесье или обезлесенность территории;

     – неправильное хозяйственное использование земли, отсутствие или недостаточность противоэрозионных мероприятий на дефляционно-податливых почвах.

     Условия возникновения ветровой эрозии могут  быть как природными, так и антропогенными. К дефляционно-опасным в Алтайском крае относится 4726,4 тыс. га сельхозугодий, из которых 3207,4 тыс. подвержены ветровой эрозии в различной степени (Куфаев, 2003).

     Для Алтайского края характерен процесс  опустынивания. Опустынивание – это деградация земель в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных районах в результате различных факторов, включая изменения климата и деятельность человека (Вальков и др., 2006). Особенно сильно подвержены процессу суммарного опустынивания западные районы Кулундинской степи. Довольно высокая степень опустынивания приходится на Приалейскую и Приобскую зоны.

     Из  общей площади сенокосов в  Кулундинской степи приходится 477,9 тыс. га, на долю опустыненных – 71 %. Основная доля опустынивания приходится на засоление и на дефляцию, а в меньшей степени на эрозию.

     Если  в 1970 г. дефляции была подвержена площадь  в 800 тыс. га, в настоящее время имеется только 2577,7 тыс. га сельскохозяйственных земель. Это означает, что за последние 30 лет верхняя граница опустыненных земель в пределах Кулундинской степи сместилась на север на 50–60 км, а с учетом среднедеградированных земель – до 100 км (Субрегиональная ..., 2000; Парамонов и др., 2003).

     В определенной степени на интенсивность  процесса опустынивания влияет реорганизация сельскохозяйственного производства. В 1988 г. защитные лесные насаждения были созданы на площади 277 га. В последующие годы объемы этой работы вообще стали мизерными: 1999 г. – 399 га, 2000 г. – 255 га, 2001 г. – 150 га, 2002 г. – 150 га, что совершенно недостаточно. Такие темпы создания защитных лесных насаждений не позволяют, не только усилить защиту почв от дефляции и эрозии, но и восполнять объемы погибающих лесополос.

2.2. Хвойные древесные  породы в системе  полезащитного

лесоразведения  Алтайского края

     Создание  в течение последних 76 лет защитных лесных насаждений в Кулундинской степи в борьбе с засухой имеет много положительных и негативных моментов. Применение в полезащитном лесоразведении лиственных древесно-кустарниковых пород (береза повислая (Betula pendula), тополь бальзамический (Populus balsamifera), клен ясенелистный (Acer negundo), вяз гладкий (Ulmus laevis), яблоня сибирская (Malus sibirica), облепиха (Hippophae), смородина золотистая (Ribes aureum), и др.) обусловлено их сравнительно быстрым ростом, особенно в первые годы жизни, и способностью размножаться как семенным, так и вегетативным путем.

     Во  многих случаях увлечение лиственных пород в защитных лесных насаждениях привело к негативным последствиям (лесополосы становились непродуваемой конструкцией, резко сокращался период эффективного их воздействия на межполосные поля по причине раннего старения, подмерзания крон и т.д.) (Ишутин, 2005).

     В качестве главных лесообразующих пород в степной и сухостепной зоне могут применяться хвойные породы: лиственница сибирская (Larix sibirica) и сосна обыкновенная (Pinus sуlvestris) – довольно пластичные породы с широким спектром адаптивных возможностей.

     В Алтайском крае защитные лесные насаждения из хвойных пород сохранились в таких районах, как Табунский. В этом районе посаженной лиственнице 16 лет. В настоящее время 42 % деревьев находятся в хорошем состоянии, 47 % – в удовлетворительном, 8 % – в стадии усыхания и 3 % – сухие (Косникова, 1988).

     В Благовещенском районе на участке госполосы Алейск-Веселовка лиственница в возрасте 24 лет. По жизнеспособности 92 % деревьев находятся в удовлетворительном состоянии, 7 % усыхающих и 1 % сухих. Начало плодоношения отмечено в возрасте 20 лет. В 1970г. в этом районе были посажены 4-рядные лесные полосы с участием сосны обыкновенной. В этих полосах имеет место угнетение сосны ветвями березы, что снижает сохранность сосны (Симоненко, Симоненко, 2003).

     В Волчихинском районе имеется участок гослесополосы Рубцовск-Славгород с главной породой лиственницей сибирской. Состояние жизнеспособности у 80 % деревьев хорошее, у 20 % удовлетворительное. Возраст 24 года.

     В этом же районе имеется 3-рядная полезащитная лесная полоса из лиственницы сибирской в совхозе «Целинный». Возраст деревьев – 16 лет. Состояние насаждения удовлетворительное: 17 % деревьев в хорошем состоянии, 74 % в удовлетворительном, 5 % деревьев усыхающих и 4 % сухих (Косникова, 1988; Симоненко, Симоненко, 2003).