Результаты агропочвенного мониторинга на дефляционноопасных землях Полесья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Глава 1. Агроэкологический анализ современного состояния земель полесья

1.1 Краткая характеристика условий формирования почвенного покрова в Полесье

1.2 Современная структура земельных угодий

1.3 Динамика почвенного покрова и характеристика дефляционноопасных почв

1.4 Экономические и экологические последствия осушения болот и разрушения торфяного слоя

Глава 2. Выбор объектов агропочвенного мониторинга, их характеристика и методика проведения

2.1 Объекты исследований

2.2 Методика мониторинга

Глава 3. Результаты агропочвенного мониторинга на дефляционноопасных землях полесья

3.1 Оценка неоднородности почвенного покрова

3.2 Водно-физические свойства почв объектов мониторинговых наблюдений и уровень их окультуренности

3.3 Производительная способность почв мелиорированных территорий

3.4 Количественная оценка дефляционной опасности территории ключевых участков

Заключение

Список использованных источников

Введение

Белорусское Полесье является уникальной физико-географической провинцией с большими подземными богатствами, мягким климатом, разнообразными растительными ресурсами, сложным и контрастным почвенным покровом, неповторимыми природными ландшафтами. Вместе с тем это регион с широким распространением болот и заболоченных земель. Естественно, что во многих районах Брестской и Гомельской, в меньшей степени - Минской и Могилевской областей, где доминируют полесские ландшафты, земледелие носило по существу островной характер, обусловленный наличием торфяных болот, общей площадью около 2,5 млн га. Все эти обстоятельства сыграли решающую роль в проведении осушительных мелиораций, начатых еще в конце 19-го века и продолженных во все возрастающих объемах в середине и конце 20-го века. К началу 80-х годов, например, площадь осушенных земель в Белорусском Полесье достигла 1,3 млн га. В результате в ряде районов (Ганцевичском, Лунинецком, Пинском, Ельском, Житковичском, Лельчицком, Калинковичском, Петриковском, Октябрьском, Любанском, Солигорском) земледелие на 60-80% размещается на осушенных землях.

Последствия обширной мелиорации, проведенной в Полесье, сопровождающейся существенными изменениями водного, воздушного, теплового режимов в сочетании с техногенными воздействиями объективного и субъективного характера, зачастую носят негативную окраску и способствуют нарушению экологического равновесия. К ним относятся изменения в годовом распределении и объеме осадков, появление поздних весенних и ранних осенних заморозков, прогрессирующая деградация торфяно-болотных почв, резкое возрастание неоднородности почвенного покрова, пыльные бури и, как итог - снижение производства сельскохозяйственной продукции. В цепи этих негативных явлений развитие эрозионных процессов, ярким проявлением которых являются пыльные бури, занимает едва ли не первоочередное место. Масштабам распространения дефляции благоприятствует явное преобладание на территории Полесья дефляционно неустойчивых почвообразующих пород - песчаных и торфяных (осушенных). По данным Института почвоведения и агрохимии НАН Беларуси, при современном характере использования обрабатываемых земель Полесья ежегодные потери мелкозема почвы с дефляционными процессами составляют около 10 т/га в год.

Актуальность работы заключается в следующем. Деградация почвенного покрова осушенных и сопредельных территорий в результате антропогенного воздействия повлекла за собой деградацию всех составляющих полесских ландшафтов, привела к нарушению их средообразующих функций на всей территории Полесья. Но поскольку Полесье имеет большое значение для Беларуси, то необходимо приложить все усилия, чтобы сохранить его красоту и богатство. В частности, необходима организация и ведение агропочвенного мониторинга на осушенных территориях. Предполагается создание репрезентативной сети наблюдений на дефляционноопасных землях, установление направленности изменения структуры почвенного покрова в интенсивных системах земледелия и количественную оценку интенсивности процессов ветровой эрозии при различном сельскохозяйственном использовании обрабатываемых земель.

В связи с этим целью данной работы является обеспечение развития мониторинговых наблюдений за изменением компонентного состава почвенного покрова осушенных территорий Полесья, подвергающихся ветровой эрозии.

Объектом исследований является почвенный покров мелиорированных территорий Полесской почвенно-экологической провинции (Жабинковского, Ивацевичского, Пинского и Лунинецкого районов).

В процессе исследований необходимо решить следующие задачи:

1. Провести сравнительный агроэкологический анализ современного состояния земель Полесья.

2. Охарактеризовать объекты агропочвенного мониторинга и определить методические подходы его проведения на дефляционноопасных землях.

3. Выявить закономерности в изменении компонентного состава почв ключевых объектов мониторинговых наблюдений на основе разновременных почвенных карт.

4. Провести количественную оценку дефляционной опасности почв мелиорированных территорий, дефляционного потенциала ветра при различных пороговых скоростях.

5. Выполнить анализы почвенных образцов для определения агрофизических и агрохимических свойств.

6. Определить основные водно-физические свойства исследуемых почвенных разновидностей, их производительную способность.

Исходными данными для выполнения работы явились результаты полевых экспериментальных исследований, фондовые материалы Института почвоведения и агрохимии НАН Беларуси и материалы крупномасштабных почвенных обследований, выполняемых институтом «Белгипрозем».

Глава 1. Агроэкологический анализ современного состояния земель мелиорированных территорий полесья

1.1 Краткая характеристика условий формирования почвенного покрова в Полесье

Полесье занимает обширное пространство площадью более 130 тыс. км² на территории Польши, Украины, Беларуси и Брянской области России. Белорусская часть Полесья занимает значительную часть Брестской, Гомельской, небольшую часть на юге Минской и юго-западе Могилевской областей. На севере ограничивается холмисто-равнинными пространствами центральной части Беларуси, на юге - Украинским Полесьем. Простирается с запада на восток на 500 км, с севера на юг почти на 200 км.

Белорусское Полесье представляет в общем плане огромную заболоченную низину, простирающуюся от Буга до Сожа. Своеобразие рельефа региона определяется широким развитием сильно заболоченных аллювиальных, озерных, озерно-аллювиальных и водно-ледниковых равнин с разнообразными формами эоловой аккумуляции. Сохранившиеся повышенные участки краевых ледниковых образований, в частности, Мозырская гряда, Юровичская возвышенность, Хойникско-Брагинские высоты, Загородье имеют ограниченное распространение, и образуют вытянутые в широтном направлении полосы, придающие рельефу Полесья волнистый характер.

На наиболее пониженной части Полесской низины (100-130 м) распространены болота и заболоченные участки с песчаными дюнами, мелкими холмами, озерными котловинами и древними береговыми валами Припяти и ее притоков, частично переработанными эоловыми процессами. Помимо эолового фактора в формировании современного почвенного покрова большую роль играет деятельность Припяти и ее главных притоков, заключающаяся в создании плодородных пойменных дерновых заболоченных почв.

Почвенный покров формируется на почвообразующих породах различного генезиса, представленных преимущественно породами легкого гранулометрического состава - песками, в меньшей степени супесями водно-ледникового, древне- и современного аллювиального, озерного происхождения. Ограниченное распространение имеют лессовидные и моренные суглинки. Последние чаще встречаются на небольшой глубине, особенно в северной части региона, образуя, таким образом, двучленное строение почвообразующих пород. Зато широкое распространение получили органогенные породы, представленные преимущественно мелкозалежными торфяниками.

В результате приближения подземных вод из более глубоких слоев к поверхности происходит обогащение почвенных вод, почв и растений отдельными химическими элементами и СаС0₃.

В климатическом отношении Полесье отличается наиболее высокими температурами лета и зимы. Средняя температура июля +18-19 ⁰С, максимальная - +39 ⁰С; июльские изотермы вытянуты с запада на восток в широтном направлении; январские изотермы имеют почти меридиональное направление (-4 ⁰С на западе и -7 ⁰С - на востоке; абсолютный минимум - минус 36 ⁰С).

Вегетационный период - самый длинный в Беларуси - 192-209 суток. Период с температурой выше 10 ⁰С - 151-160 суток, за этот период накапливается тепла на 150-200 ⁰С больше, чем в Центральной провинции. Годовая сумма осадков составляет 550-600 мм. Коэффициент увлажнения местами ниже 0,8 [9]. Относительная влажность - 78-80 %, среднее количество сухих дней (с влажностью менее 30 %) - 79. Раз в 10 лет выпадает более 660 мм осадков, в особенно засушливые годы - менее 400 мм. Средняя мощность снегового покрова - 13-16 см, продолжительность залегания его - 70-111 суток. В теплый период выпадает 70 % осадков. Средняя скорость ветра - 3,2-4,0 м/с, среднее количество дней с ветром более 15 м/с - 3,1-4,2 суток. Преобладают ветра западных и северо-западных направлений.

Естественная растительность региона представлена лесами, лугами, болотами. На водоразделах и надпойменных террасах чаще распространены сосновые и широколиственно-сосновые леса. Широколиственные леса, преимущественно дубовые, типичны для моренных возвышенностей, а также надпойменных террас. На пониженных богатых местоположениях - ясенево-дубовые и ясеневые, на низинных болотах характерны массивы черноольховых и пушисто-березовых лесов. В пойме произрастают дубравы и ольсы, на вырубках - березовые и осиновые леса.

В пойме Припяти и Горыни распространены заливные луга с разнотравно-злаковыми, осоково-разнотравными и разнотравно-бобовыми ассоциациями. Для низинных малопродуктивных лугов характерны разнотравно-осоково-моховые и злаково-осоково-разнотравные ассоциации. Более крупные массивы болот сосредоточены в Брестской области (Выгоновское, Дикое, Поддубичи, Большой лес, Сухое Болото, Морочно, Гричин, Островское и др.) - всего насчитывается 459 болот, при этом наиболее заболочены Лунинецкий и Ганцевичский районы. В Гомельской области выделяют 1459 болот (Погонянское, Булев Мох, Василевичи, Гала, Людово, Кандаль-Еловец-Ольхово, Ипа-Вишневское и др.). На стыке областей находятся обширные Ольманские болота.

Гидротехническими мелиорациями затронуты многие болота. Наибольшие площади осушенных земель находятся в Березовском, Ганцевичском, Дрогичинском, Ивацевичском, Кобринском, Лунинецком, Малоритском районах Брестской области, и Калинковичском, Ельском, Петриковском, Светлогорском, Хойникском - Гомельской области.

Белорусское Полесье резко отличается от остальной части республики особенностями природных условий, составом и строением почвенного покрова, общим направлением его развития. Разнообразие природных факторов, их частая изменчивость в пространстве, усугубленные мощным действием антропогенного фактора, обусловили формирование многокомпонентного, сложного и контрастного почвенного покрова. Почвенный покров формируется на почвообразующих породах различного генезиса, представленных преимущественно породами легкого гранулометрического состава - песками, в меньшей степени супесями водно-ледникового, древне_ и современного аллювиального, озерного происхождения. Ограниченное распространение имеют лессовидные и моренные суглинки. На территории региона представлены все генетические типы почв республики, развивающиеся преимущественно на экологически неустойчивых породах.

К возвышенным участкам приурочены дерново-подзолистые почвы, занятые преимущественно пашней. Широкое распространение на территории региона получили дерново-подзолистые заболоченные почвы, разделяющиеся в зависимости от степени выраженности избыточного увлажнения на слабоглееватые, глееватые и глеевые.

Дерновые заболоченные почвы более широко распространены в Брестской области. На пашне они встречаются здесь во всех районах.

Широко распространенные на территории региона торфяно-болотные почвы являются преимущественно почвами низинного типа. Они характеризуются в основном малой (до 1 м) мощностью торфяной залежи.

Уникальное положение в регионе занимают распространенные в Столинском, Житковичском, Пинском районах почвы, классифицируемые как дерново-перегнойно-карбонатные или палеопойменные, приуроченные к низкой надпойменной террасе р. Припяти. Они обладают рядом оптимальных параметров плодородия и поэтому считаются самыми плодородными почвами региона и республики.

1.2 Современная структура земельных угодий

Современная структура земельных угодий Полесского региона в значительной степени обусловлена характером почвенного покрова и его составом. Доминирование в почвенном покрове ряда районов песчаных почв обуславливает крайне низкую степень сельскохозяйственной освоенности их территории. Низкая сельскохозяйственная освоенность (23-30 %) характерна для Ганцевичского, Житковичского, Мозырского, Петриковского, Брагинского, Хойникского районов. В последних двух районах это связано с сильным загрязнением территории радионуклидами. В таких районах наблюдается высокий процент лесистости - 52-57 %. В ряде районов (Ивацевичский, Лунинецкий, Малоритский и др.) повышение степени сельскохозяйственной освоенности обеспечивается за счет большой площади осушенных земель [13].

Большие площади осушенных земель находятся в Кобринском, Лунинецком, Калинковичском, Любанском, Солигорском и других районах (табл. 1.1). Свыше 50 тыс. га осушенных земель отмечено в Дрогичинском, Ивановском, Ивацевичском, Петриковском, Речицком районах, что составляет 18-35 % их территории.

Таблица 1.1 - Распределение осушенных земель в районах проведения исследований

Наименование района	Общая площадь осушенных земель, га	в том числе	Доля осушенных земель в составе с.-х. угодий, %	Доля осушенных земель в составе пашни, %
		всего с.-х. земель	пахотных	луговые угодья
Жабинковский	23002	21883	12117	9738	47,9	39,9
Ивацевичский	54825	51010	23888	24809	50,4	44,3
Лунинецкий	75032	63785	30292	31682	70,2	65,8
Пинский	89769	82432	35549	46630	59,9	52,5

В районах проведения исследований доля осушенных земель в общей площади земель районов составляет 27-33 %. Доля осушенных земель в составе сельхозугодий здесь превышает 50 %, а в Лунинецком районе - 70 %. В составе пахотных угодий мелиорированные земли занимают около половины площадей.

Для структуры сельскохозяйственных угодий Полесского региона характерно либо преобладание пахотных угодий над кормовыми, либо их примерно равное соотношение. Лишь в одном районе - Столинском - отмечено преобладание в структуре сельскохозяйственных кормовых угодий (55 %) над пахотными.

В ряде районов (Ганцевичский, Жабинковский, Ивановский, Лунинецкий, в меньшей степени Лельчицкий, Малоритский, Любанский, Солигорский, Хойникский) практически все сельскохозяйственные земли находятся в интенсивном использовании. В остальных районах фиксируются различные значения интенсивности использования сельскохозяйственных земель.

В исследуемых районах изучение сложившейся структуры угодий показало, что наиболее высокой сельскохозяйственной освоенностью характеризуется территория Жабинковского района, где сельскохозяйственные земли занимают 65,7 % (рис. 1.2).

Наименее освоены территории Ивацевичского и Лунинецкого районов (31,9 % и 32,6 %). Более высокий удельный вес в этих районах занимают земли лесного фонда (49,5 % и 42,8 %). От 16,9 % в Жабинковском районе до 28 % земель в Пинском не включены в интенсивное хозяйственное использование и представлены древесно-кустарниковой растительностью, болотами и прочими землями [13].

В структуре сельскохозяйственных угодий Жабинковского района преобладают пахотные земли - 44,4 %. Доля пашни в Ивацевичском и Лунинецком районах составляет 17-18 %. На долю улучшенных и естественных кормовых угодий в этих районах приходится 13,6-15,1 % территории. В Жабинковском и Пинском районах кормовые угодья занимают по 20,6 %. Менее 1 % сельхозугодий отведено под многолетние насаждения.

Рисунок 1.2. Наличие и распределение земель в районах Брестской области с высоким удельным весом мелиорированных земель, % [13]: 1 - пахотные земли; 2 - многолетние насаждения; 3 - луговые земли; 4 - земли государственного лесного фонда; 5 - земли, покрытые древесно-кустарниковой растительностью; 6 - болота; 7 - прочие земли

1.3 Динамика почвенного покрова и характеристика дефляционноопасных почв

Разнообразие природных факторов, их частая изменчивость в пространстве, усугубленные мощным действием антропогенного фактора (проведенные в середине 20-го века широкомасштабные гидротехнические мелиорации сопровождались радикальным изменением режима, состава и свойств почв) обусловили формирование многокомпонентного (систематические списки почвенных карт многих сельскохозяйственных предприятий землепользователей превышают 100 разновидностей), сложного (размеры почвенных контуров составляют 1-3 и более гектаров) и контрастного (в пределах рабочих участков и полей зачастую соседствуют осушенные, торфяно-болотные и минеральные почвы) почвенного покрова. На территории региона представлены все генетические типы почв республики, развивающиеся преимущественно на экологически неустойчивых породах (водно-ледниковых и древнеаллювиальных песках и рыхлых супесях и осушенных торфах).

О динамике почвенного покрова свидетельствуют результаты сопоставления материалов крупномасштабного почвенного обследования I, II и III туров [3, 6, 7]. Выяснилось, что в 2000 году в составе пахотных земель площадь дерново-подзолистых почв в Ивацевичском и Пинском районах уменьшилась на 11,8 и 8,6 %, в Жабинковском - незначительно увеличилась (2,6 %), а в Лунинецком осталась на том же уровне (Приложение Б).

По-прежнему наиболее распространенными являются дерново-подзолистые заболоченные почвы, хотя их площади уменьшились: в Лунинецком районе - на 22,5 %, в Жабинковском - на 11,7 %, в Пинском - на 1,8 %, в Ивацевичском - на 1,4 %. Широко распространены в этих районах дерновые заболоченные почвы, площадь которых за период обследования увеличилась. Все эти изменения обусловлены значительной трансформацией почвенного покрова, применением более современной картографической основы, использованием аэрокосмических методов.

Совершенно другой характер носят изменения торфяно-болотных почв. Так, их площадь в Лунинецком районе сократилась на 11,6 %, в Ивацевичском - на 3,7 %, в Пинском - на 1,5 %. Появились совершенно новые почвы - антропогенно-преобразованные. В частности, в Ивацевичском районе зафиксировано на пашне уже 3584 га (7,4 % площади пашни), Лунинецком - 6144 га (16,5 %), Пинском - 1011 га (1,7 %).

Эти изменения почвенного покрова связаны, в большей степени, с хозяйственной деятельностью человека, когда интенсивный характер использования осушенных земель в качестве пахотных угодий превращает высокоплодородные торфяно-болотные почвы после сработки торфа, его дефляции в низкоплодородные торфяно-минеральные, остаточно-торфянистые и просто минеральные, в данном случае - песчаные почвы.

Помимо данного ярко выраженного антропогенного фактора экологическое состояние почвенно-земельных ресурсов в исследуемых районах в значительной степени определяется преобладанием почв легкого гранулометрического состава и осушенных торфяников, которые характеризуются повышенной дефляционной опасностью и весьма чувствительны к мелиоративному воздействию.

Почвы легкого гранулометрического состава (песчаные и рыхлосупесчаные) наиболее широко распространены в исследуемых районах (табл. 1.3). Их суммарное количество по данным последнего тура почвенного обследования в Жабинковском районе составляет 95,6 %, в Ивацевичском - 69,6, Лунинецком - 59,6, Пинском - 73,6 %. При этом количество песчаных почв за 30-летний период значительно увеличилось - от 5,6 % в Лунинецком районе до 39,9 % в Пинском. В определенной степени это увеличение связано с деградацией осушенных торфяно-болотных почв и появлением зачастую на их месте минеральных. В Ивацевичском и Лунинецком районах ощутимо снизились площади торфяно-болотных почв - на 3,6 и 11,5 % соответственно. Во всех исследуемых районах появились торфяно-минеральные почвы, площадь которых составляет: в Жабинковском районе - 100 га (0,4 %), в Ивацевичском - 1900 (3,9 %), Лунинецком - 4800 (12,9 %), Пинском - 600 га (1,0 %).

Несмотря на общую равнинность и относительно слабую расчлененность рельефа территории Беларуси, ее почвенно-геоморфологические и климатические условия создают объективные предпосылки для развития эрозионных процессов. В почвенном покрове юга Беларуси широкое распространение получили песчаные и осушенные торфяные почвы, характеризующиеся высокой податливостью к ветровой эрозии. Все эти факторы обусловили формирование значительной доли дефляционноопасных земель в пределах Полесского региона, которые на пашне составляют 1010,2 тыс. га или 40 % ее общей площади [12]. При этом распространение дефляционноопасных земель носит отчетливо выраженный территориально-дифференцированный характер, который определяется морфологическими особенностями рельефа, а также составом и генезисом почвообразующих пород природных ландшафтов.

В подавляющем большинстве административных районов количество дефляционноопасных земель на пашне превышает 50 %, а в отдельных районах (Калинковичском, Мозырском, Светлогорском, Ганцевичском, Ивацевичском, Малоритском, Пинском) их площади колеблются в интервалах 72-79 %. Максимальная величина дефляционноопасных земель зафиксирована на пахотных угодьях Октябрьского и Лунинецкого районов - 84-85 %. В этих же районах в составе дефляционноопасных земель наибольшая доля принадлежит по сравнению с другими районами торфяно-болотным почвам - 32-37 %.

Согласно данным последнего тура почвенного обследования, в 2001 году дефляционноопасными являлось около 61 % пашни Жабинковского района, 73,1 % - Ивацевичского, 85,1 - Лунинецкого, 73,0 % - Пинского района (Приложение Г) [19].

В связи с доминированием равнинного рельефа и широким распространением водопроницаемых пород опасность развития водной эрозии выражена слабо. Смытые пахотные почвы составляют в Жабинковском, Ивацевичском, Лунинецком и Пинском районах соответственно 3,2, 6,9, 2,3 и 1,7 %. В период с 1985 по 2001 г. во всех исследуемых районах увеличилась доля дефляционнопасных земель - на 3,7-9,8 % (табл. 1.4).

В целом же совместное действие эрозионных и дефляционных процессов уже стало в отдельных районах Полесья ощутимым экологическим фактором. При развитии дефляционных процессов из пахотного горизонта выдувается большая часть питательных веществ, в результате чего снижается продуктивность почв и происходит падение урожайности сельскохозяйственных культур. Снижение урожайности на дефляционноопасных почвах колеблется от 5-20 % на почвах слабо подверженных дефляции до 30-60 % на сильнодефлированных почвах [17].

1.4 Экономические и экологические последствия осушения болот и разрушения торфяного слоя

Негативные экономические последствия изменений торфяных почв в результате их длительного сельскохозяйственного использования будут неизбежны, но нарастать они будут постепенно по мере уменьшения доли торфяных почв и возрастания доли деградированных торфяных почв. Суть экономических последствий будет заключаться в следующем.

Как правило, при деградации торфяных почв в пределах одного поля формируются сложные почвенные комплексы с участками торфяных с содержанием органического вещества более 50 % и деградированных торфяных почв с содержанием органического вещества от 2 до 50 %. Это обусловливает формирование весьма неоднородной структуры почвенного покрова полей с неудовлетворительным микрорельефом, большими различиями в водном, тепловом и пищевом режимах. В связи с этим потребуются большие затраты на переустройство мелиоративных систем и выравнивание почвенного плодородия в пределах каждого такого поля.

Известно, что главными факторами плодородия торфяных почв являются высокие запасы влаги и азота. В результате деградации по мере разрушения торфяного слоя роль этих факторов снижается, и возникает необходимость дополнительных капиталовложений в земельные угодья для поддержания плодородия на высоком уровне.

Следует ожидать снижение баллов бонитета на больших площадях, и в связи с этим неизбежен недобор урожаев сельскохозяйственных культур, что приведет к уменьшению производства продуктов животноводства. Как показали расчеты, уже к 2010 г. балл бонитета на пашне снизился с 55,8 до 52,5, а к 2020 г. снизится до 49,9. Процессы уменьшения баллов бонитета торфяных почв будут иметь место во всех административных областях и на всех сельскохозяйственных угодьях.

Снижение уровней грунтовых вод на территориях, прилегающих к мелиорированным болотам, часто приводит к снижению плодородия песчаных почв, ранее использовавшихся под пашню, и появлению вторично развеваемых песков. В связи с появлением малоплодородных развеваемых песков на месте бывших торфяных почв можно прогнозировать выбытие из сельскохозяйственного оборота таких земель и потерю рабочих мест для сельского населения. Это, в свою очередь, вызовет миграцию населения в поисках работы, и государство будет вынуждено нести дополнительные расходы [16].

Для сохранения валовых объемов производства сельскохозяйственной продукции сельским производителям придется увеличивать долю капиталовложений в использование других земель с целью компенсации недобора урожаев на ранее мелиорированных торфяных почвах.

Другие экономические потери будут связаны с ухудшением общей экологической ситуации и микроклимата на мелиорируемых территориях.

Суть экологических последствий в результате осушения болот и деградации торфяных почв будет состоять в следующем.

Хозяйственное использование болот не представляло собой значительной опасности, пока оно было ограничено небольшим количеством локальных объектов. Однако осушение торфяных болот на больших территориях для сельского хозяйства и торфяной промышленности создают угрозу крупных негативных экологических последствий общеевропейского уровня.

Следует принять во внимание, что в Украинском Полесье осушено более 500 тыс. га торфяных болот, для которых также характерны все вышеуказанные негативные процессы деградации торфяного слоя. Таким образом, суммарная площадь осушенных торфяных почв по обе стороны Припяти составляет около 1,2 млн га. Кроме этого, в Белорусском и Украинском Полесьях осушено около 4 млн га минеральных заболоченных почв, преимущественно супесчаных и песчаных. Следовательно, вся осушенная площадь для использования в сельском хозяйстве составляет в Полесье более 5 млн га [4].

Имеющихся данных достаточно, чтобы сделать вывод о начале формирования деградированной зоны на территории Полесской низменности. Если не принять должных мер, то в условиях столь сильного иссушения постепенное смыкание деградированных очагов может привести к формированию большой деградированной зоны, внешне похожей на полупустынную, с развеваемыми песками, что фактически будет означать крупную региональную катастрофу.

В растительном покрове происходят процессы замены влаголюбивой растительности степными видами. По данным ведущих белорусских ботаников, в результате осушительной мелиорации исчезают травяные фитоценозы болот и заболоченных пойм, резко изменяется соотношение пойменных луговых сообществ, значительные изменения претерпевает лесная растительность: происходит увеличение площади сосновых лесов, резко сокращаются площади дубовых, ясеневых, кленовых, ильмовых, еловых и черноольховых лесов. В Полесье уже появилось около 400 видов растений, характерных для лесостепной и степной зон.

Осушительная мелиорация болот Полесья обусловила коренные изменения в состоянии животного мира, значительное сокращение численности и территориальное перераспределение многих видов животных, особенно водоплавающих птиц в связи с уничтожением их местообитаний.

Разрушение торфяного слоя вызывает ряд негативных процессов и явлений на прилегающих к мелиорированным торфяникам землях и приводит к нарушению экологического равновесия в природной среде: падению уровня грунтовых вод, пересыханию малых рек, выпадению ценных растительных ассоциаций, ухудшению микроклимата, увеличению эвтрофикации вод в реках и озерах. Уничтожаются естественные местообитания болотных и околоводных видов биологического разнообразия, находящиеся на больших трансконтинентальных путях перелетов птиц: Днепровском в направлении север-юг и Полесском, вдоль р. Припять в направлении запад-восток.

При интенсивном развитии процессов минерализации водорастворимые продукты разложения торфа попадают в водоприемники и загрязняют воду, которую потребляет население далеко за пределами мелиоративных объектов. По рекам Припять и Днепр в Черное море с осушенных болот ежегодно поступает около 1,5 млн т минеральных и до 700 тыс. т агрессивных водорастворимых органических веществ.

Осушение болот обусловливает возникновение пожароопасных ситуаций. Пожароопасными являются все выработанные торфяные месторождения с действующей осушительной сетью, осушенные торфяные почвы, а также разрабатываемые торфяные месторождения. В республике, по данным Министерства по чрезвычайным ситуациям, за последние 10 лет ежегодно происходит от 2,5 до 8 тысяч торфяных пожаров на площадях от 2 до 12 тыс. га.

Существенно изменилась и климатическая функция болот. Осушение ослабляет способность болот смягчать колебания температуры и влажности воздуха, как на самих болотах, так и на прилегающих территориях. Уже теперь обычным явлением в Полесье стали атмосферные засухи, поздневесенние и ранневесенние заморозки, наносящие большие убытки экономике.

Помимо непосредственного воздействия на микроклимат болота оказывают значительное косвенное влияние на глобальные климатические изменения, воздействуя на количество и состав парниковых газов атмосферы. Иссушение и перегрев воздушных масс над площадями, исчисляемыми миллионами гектаров, могут отрицательно сказаться на климате Европы, что может сопровождаться усилением таяния снегов в Альпах и частыми наводнениями.

Полное разрушение торфяного слоя на больших территориях представляет собой угрозу крупных негативных климатических, экономических и экологических изменений в Центральной Европе и перестройки в худшую сторону всего комплекса биоразнообразия.

Без преувеличения можно сказать, что сохранение органогенного слоя осушенных торфяных почв и предотвращение формирования большой деградированной территории в Полесье является крупной общеевропейской проблемой, требующей коллективного международного сотрудничества.

Таким образом, можно констатировать, что за период между первым и третьим турами почвенных исследований в структуре почвенного покрова изучаемых районов произошли существенные изменения, которые выражаются, прежде всего, в заметном сокращении площадей торфяно-болотных почв (на 63 % в Ивацевичском районе и на 11,7 % в Лунинецком районе). Вместе с тем, в процессе крупномасштабного картографирования выделены новые антропогенно-преобразованные почвы, площади которых в отмеченных районах достигают 7,4-16,5 %. Отмечена устойчивая тенденция увеличения площадей дефляционноопасных почв. Эти изменения обусловливают необходимость регулярных мониторинговых обследований почвенного покрова с высоким удельным весом осушенных почв [8].

социальный помощь власть право

Глава 2. Выбор объектов агропочвенного мониторинга, их характеристика и методика проведения

2.1 Объекты исследований

Разнообразие почвенного покрова, распространение и интенсивность дефляционных процессов явились предпосылками для выполнения в Институте почвоведения и агрохимии НАН Беларуси почвенно-экологического районирования территории Полесья, в соответствии с которым выделено восемь почвенно-экологических районов (рис. 2.1). Белорусское Полесье резко отличается от остальной части республики особенностями природных условий, составом и строением почвенного покрова, общим направлением его развития (табл. 2.1).

Таблица 2.1 Природно-экологические условия территории Беларуси [19]

Природно-экологические условия	Белорусское Полесье	По республике
Агроклиматические условия
Сумма t > +10, оС	2430	2320
Сумма осадков за период с t > +10оС	330	350
ГТК	1,3	1,5
Морфометрия рельефа
Склоны крутизной < 3о, %	95,1	65,4
Средняя длина склонов, м	383	390
Склоны крутизной 3-5о, %	3,3	27,6
Средняя длина склонов, м	308	322
Склоны крутизной > 5о, %	1,6	7,0
Средняя длина склонов, м	236	271
Почвы (% от общей площади сельхозугодий)
Глинистые и суглинистые	2,7	25,9
Супесчаные	39,5	48,4
Песчаные	47,4	20,3
Торфяные	10,4	5,4
Эродированные	4,5	9,4
Мелиоративное состояние земель
Заболоченность, %	64,3	42,4
Завалуненность, %	7,1	26,6
Контурность, га	15,9	11,6

Рисунок 2.1. Почвенно-экологическое районирование Беларуси [7]

Для Полесья характерна выраженная неоднородность почвенного покрова, когда размер почвенных контуров нередко не превышает 1 га. Она обусловлена преимущественно разным уровнем залегания грунтовых вод, их химическим составом, в отдельных случаях пестротой почвообразующих и подстилающих пород, эрозионными или дефляционными процессами.

Почвенно-экологические провинции: I - Северная (Поозерье); II - Центральная (Белорусская гряда с приледниковыми равнинами); III - Южная (Полесье)

Районы с наибольшей интенсивностью проявления водно-эрозионных процессов (> 10 % в составе пашни)

1. Браславско-Глубокско-Городокский

1.1. Браславский

1.2. Россонско-Городокский

1.3. Поставско-Глубокско-Лепельский

5. Витебско-Лиозненский

10. Оршанско-Могилевский

11. Мстиславско-Дубровенский

12. Ошмянский

13. Воложинско-Минский

21. Гродненско-Волковысский

24. Новогрудско-Кореличско-Слуцкий

39. Мозырско-Хойникско-Брагинский

Районы с высокой и очень высокой дефляционной опасностью

32. Ивацевичско-Лунинецко-Петриковский

33. Октябрьско-Светлогорский

37. Малоритский

40. Столинско-Лельчицко-Наровлянский

Полесский регион относится к мелиорированным и прилегающим к ним землям плоских водно-ледниковых и древнеаллювиальных равнин, сложенных рыхлыми наносами, отличающиеся наиболее интенсивным изменением почв и почвенного покрова вследствие снижения уровня грунтовых вод, изменения баланса питательных веществ, усиления выноса элементов питания из верхних горизонтов, развития ветровой эрозии.

Одним из наиболее опасных проявлений дефляционных процессов являются пыльные бури. Анализ данных за последние 40 лет показал, что максимальное количество пыльных бурь, зафиксированных в Беларуси, приходится на Белорусское Полесье (рис. 2.2). Это является основанием ведения здесь агропочвенного мониторинга на дефляционноопасных землях.

Рисунок 2.2. Число пыльных бурь и их средняя продолжительность по почвенно-экологическим провинциям и Беларуси в целом [17]

Степень возможной трансформации почвенного покрова, интенсивность проявления дефляционных процессов определяет содержание наблюдений в агропочвенном мониторинге и подход к выбору объектов наблюдений.

Выявить региональные изменения в структуре почвенного покрова на мелиорированных территориях возможно проведением крупномасштабных почвенных обследований. Наиболее целесообразная периодичность наблюдений 1 раз в 10 лет. В первую очередь обследованию подлежат территории с наиболее динамичным почвенным покровом, подверженным мелиоративному воздействию. В пределах республики к ним относятся следующие районы (рис. 2.3).

Рисунок 2.3. Территории с наиболее динамичным почвенным покровом [сост. автором по 16]

Объектами мониторинговых наблюдений явились почвенные разновидности стационарных площадок, расположенные на пахотных землях в пределах СПК «Мичуринск» Ивацевичского района, Полесской опытной станции мелиоративной и луговодства Лунинецкого района (ПОСМЗиЛ), ОАО «Парохонское» Пинского района и ЧУАП «Озяты» Жабинковского района. Почвенный покров всех стационарных площадок представлен рядом осушенных торфяных, антропогенно-преобразованных торфяно-минеральных и дерновых заболоченных зональных почв (Приложения Д 1, Д 2) [19].

Дерновые заболоченные почвы занимают на пахотных землях Республики Беларусь около 275 тыс. га. Наиболее широко они представлены в Брестской области, на которую приходится 51,2 % всех площадей дерновых заболоченных почв. Как правило, они располагаются на окраинах массивов торфяно-болотных почв или в замкнутых понижениях с близким залеганием грунтовых вод. Близкое залегание грунтовых вод обуславливает присутствие в профиле почв ясных признаков оглеения или сплошных глеевых горизонтов.

расстояние между меридианами координатной сетки - 1860 м; параллелями - 1860 м

Рис. 2.4. Схема расположения стационарных площадок мониторинговых наблюдений [3]: а) СПК «Мичуринск» Ивацевичского района; б) ОАО «Парохонское» Пинского района



расстояние между меридианами координатной сетки - 1860 м; параллелями - 1860 м

Рис. 2.5. Схема расположения стационарных площадок мониторинговых наблюдений [3]: а) ПОСМЗиЛ Лунинецкого района; б) ЧУАП «Озяты» Жабинковского района



Рис. 2.5. Профили дерновых заболоченных почв стационарных объектов мониторинговых наблюдений

В морфологическом строении дерновых заболоченных почв хорошо прослеживаются следующие признаки: четко выраженный мощный гумусовый горизонт темного цвета с хорошей зернисто-комковатой структурой и в разной степени оглеенными нижележащими горизонтами. В естественном состоянии эти почвы заняты в основном низкопродуктивными сенокосами и пастбищами, однако при проведении осушительных работ их потенциальные возможности к производству сельскохозяйственной продукции резко возрастают.

Торфяно-болотные почвы занимают около 246 тыс. га пахотных земель республики. Они наиболее распространены в Брестской, Гомельской и Минской областях. Характерной особенностью болотного процесса почвообразования, формирующего эти почвы, является преобладание накопления органического вещества над разрушением, ведущее к образованию торфа и оглеению минеральной части почвы. Торфяно-болотные почвы - самые богатые по запасам органического вещества, определяющего их потенциальное плодородие, наличие азота и влаги, физические и агрохимические свойства.

По мощности торфяного слоя выделяют тофянисто-глеевые почвы (до 30 см), торфяно-глеевые почвы (30-50 см), торфяные маломощные (50-100 см), среднемощные (100-200 см) и мощные (более 200 см).

На территории республики доминируют торфяные почвы низинного типа (11 % от общей площади республики), из них около 50 % осушено, из которых 31 % используется в пашне. Большая часть этих почв располагается в Полесском регионе, где они в своем большинстве представлены маломощными торфяными почвами. В исследуемых районах торфяно-болотные почвы занимают от 20 до 35 % пахотных земель.

Рис. 2.6. Профили торфяно-болотных почв стационарных объектов мониторинговых наблюдений

С конца 20 века в качестве самостоятельного типа почв выделяют антропогенно-преобразованные почвы. Преобразование торфяно-болотных почв приводит к образованию дегроторфяных почв, которые подразделяются на торфяно-минеральные, содержащие 50-20 % органического вещества в пахотном слое, минеральные остаточно-торфяные (20-5 %) и минеральные постторфяные - менее 5 % (рис. 2.6) [19].

Дегроторфяная торфяно-минеральная почва

Рис. 2.7. Профили антропогенно-преобразованных почв стационарных объектов мониторинговых наблюдений

К характерным признакам антропогенно-преобразованных почв можно отнести утрату или сильную трансформацию отдельных типологических признаков первоначальных почв. В Полесском регионе основной вид воздействия на почвенный покров - проводимая в разное время осушительная мелиорация.

2.2 Методика мониторинга

Мониторинговые наблюдения за изменением компонентного состава почвенного покрова осушенных территорий Полесья, подвергающихся процессам ветровой эрозии, осуществляются в соответствии с «Указаниями по ведению агропочвенного мониторинга земель». В отмеченных выше хозяйствах подобраны ключевые участки площадью 55-100 га, на которых ведется интенсивное сельскохозяйственное производство. Все участки используются в полевых севооборотах с возделыванием основных сельскохозяйственных культур. В пределах ключевых участков выбраны стационарные площадки размером от 1,4 до 5,9 га, характеризующие почвенный покров и мелиоративное состояние ключевых участков. Для ключевых участков и стационарных площадок выполнена привязка на местности.

В пределах стационарных площадок проложены почвенно-геоморфологические профили, призванные зафиксировать изменения микрорельефа осушенных территорий в процессе антропогенного воздействия. Уточнение структуры почвенного покрова проводилось путем закладки опорных почвенных разрезов и почвенно-геоморфологических профилей.

Программа наблюдений за изменением компонентного состава почвенного покрова стационарных площадок включает следующие виды наблюдений [16]:

Ш Изучение изменений структуры почвенного покрова. Контролируемые показатели: количество и площадь почвенных контуров, сложность, контрастность и неоднородность.

Ш Оценка изменений основных свойств и режимов. Контролируемые показатели: содержание влаги, содержание подвижных форм фосфора и калия, степень окультуренности почв, агрофизические свойства (плотность, пористость).

Ш Наблюдения за интенсивностью проявления дефляции. Контролируемые показатели: скорость ветра (м/сек), количество дней с относительной влажностью воздуха менее 30%, дефлируемость почв, дефляционный потенциал ветра для пороговых скоростей 5, 10 и 15 м/с.

Ш Изучение производительной способности почв.

Для определения указанных выше показателей на всех почвенных разновидностях производился отбор смешанных почвенных образцов. Для оценки производительной способности почвенных разновидностей выполнялся учет урожая возделываемых культур в производственных посевах в 8-10-кратной повторности.

Наблюдения за изменением компонентного состава торфяных почв проводились на подобранных ключевых участках на территории Пинского, Ивацевичского, Лунинецкого и Жабинковского районов. Подбор ключевых участков осуществлялся по материалам крупномасштабных почвенно-геоботанических обследований. Предпочтение отдавалось территориям, претерпевшим наибольшие изменения в процессе хозяйственного использования.

В пределах стационарных площадок проведена детальная характеристика почвенного покрова. Исследования показали, что на подобранных участках представлены почвы 3-х типов: дерновые заболоченные, торфяно-болотные и антропогенно-преобразованные почвы.

На основании материалов разновременных почвенных исследований выполнена оценка изменения структуры почвенного покрова путем расчета коэффициентов внутреннего расчленения (Квр.), контрастности (Кконтр.) и неоднородности (Кнеодн.). Коэффициент внутреннего расчленения определялся путем деления длин контуров, за исключением внешних границ, секущих почвенные контуры, на площадь ключевого участка. Контрастность характеризует степень качественной дифференциации почвенного покрова, т. е. степень различия свойств почв, образующих почвенный покров. Величина ее устанавливалась по шкале контрастности по трем основным свойствам, характерным для почв Беларуси: генетическому типу, степени увлажнения и гранулометрическому составу. Средневзвешенный показатель контрастности по участку определялся делением на площадь рабочего участка суммы произведения площадей почвенных разновидностей на показатели контрастности их свойств по отношению к преобладающей по площади почве по каждой из характеристик. Неоднородность почвенного покрова - комбинированный показатель, включающий расчленение и контрастность, - рассчитывается путем перемножения этих двух коэффициентов.

Указанные коэффициенты служат оценочными критериями агропроизводственных условий территории. Оптимальными и допустимыми являются величины Кконтр.0-1,5 и 1,6-3,0; Кнеодн. - менее 1,5 и 1,6-7,5 соответственно. Критические условия характеризуются величинами Кконтр. более 4,5 и Кнеодн. более 18,0. Промежуточное положение занимают неудовлетворительные условия [16].

Развитие дефляционных процессов зависит от целого ряда факторов (климатического, геоморфологического, почвообразующих пород и почв, растительности, антропогенного и т.д.). В ряду перечисленных показателей, непосредственно способствующих развитию дефляции, важное место занимают особенности ветрового режима, которые могут значительно усиливать или, наоборот, ослаблять угрозу развития ветровой эрозии. Эти особенности были учтены посредством расчета интегрального показателя «дефляционный потенциал ветра (ДПВ)». Дефляционный потенциал ветра (ДПВ) рассчитывается по следующему уравнению:

(1)

где: ДПВ (B_i) - дефляционный потенциал ветра для i-й пороговой скорости;

u_i - средняя скорость ветра для j-й скоростной градации, м/с;

f_j - повторяемость ветров j-й скоростной градации от общего числа наблюдений за месяц, %

u_oi - пороговая скорость ветра, м/с; 0,001 - коэффициент пропорциональности.

Дефляционный потенциал ветра определялся при его пороговых скоростях 5, 10 и 15 м/с для апреля, мая, сентября и октября месяцев, как наиболее дефляционноопасных.

Противодефляционная устойчивость характеризует степень подверженности почвенного покрова дефляции. Чем выше этот показатель, тем более устойчива почва к ветровой эрозии.

Для расчета относительной характеристики противодефляционной устойчивости почв стационарных площадок (Пд) использовалась формула:

Пд=24,7+0,9а+0,3b-0,4d+C0,85, (2)

где: а - содержание ила (<0,001 мм ), %; b - содержание мелкого песка (0,05-0,25 мм), %; d - содержание крупного песка (>0,25 мм), %; C - содержание гумуса, %.

2.3 Метеорологические условия проведения мониторинговых наблюдений

Метеорологические условия ведения мониторинговых наблюдений на ключевых участках по данным метеостанций Пинск (для участка «Парохонское»), Брест (для участка «Перелумье»), Полесской болотной (для участка ПОСМЗиЛ) и Ивацевичи (для участка «Мичуринск»).

Судить о влагообеспеченности вегетационного периода можно по величине гидротермического коэффициента (ГТК). Для Брестского района средний многолетний ГТК составил 1,46, Пинского - 1,37, Ивацевичского - 1,50, Лунинецкого - 1,52, то есть условия года оптимальны для произрастания сельскохозяйственных культур (рис. 8).

По влагообеспеченности вегетационного периода в Брестском районе 2008 и 2010 годы были слабозасушливыми, так как гидротермический коэффициент составил ниже 1,3, а 2007 и 2009 годы - оптимальные.

В Пинском, Ивацевичском, Лунинецком районах все годы, за исключением 2010-го, влажные (ГТК равен 1,61-1,85).

Рис. 2.8. Значения гидротермического коэффициента по годам наблюдений

Только в 2010 году наблюдался небольшой недостаток влаги. ГТК в Пинском районе составил 1,18, Ивацевичском - 1,26, Лунинецком - 1,33. Особенно остра нехватка влаги ощущалась в конце июня - начале июля, что привело к снижению урожайности основных сельскохозяйственных культур.

Глава 3. Результаты агропочвенного мониторинга на дефляционноопасных землях полесья

3.1 Оценка неоднородности почвенного покрова

С целью изучения изменений компонентного состава мелиорированных земель были проведены картометрические исследования территории ключевых участков СПК «Мичуринск» Ивацевичского района и ЧУАП «Озяты» Жабинковского района, ПОСМЗиЛ Лунинецкого района и «Парохонское» Пинского района (М 1:10 000). Площадь ключевого участка в ЧУАП «Озяты» составляет 196 га, СПК «Мичуринск» - 156,2 га, ПОСМЗиЛ - 195 га, «Парохонское» - 386,6 га.

Анализ изменения компонентного состава и расчет коэффициентов, его характеризующих, для территории ключевого участка ЧУАП «Озяты» проводился по материалам крупномасштабного картографирования, выполненных в 1981 и 1997 гг. (рис. 3.1). В 1981 году на ключевом участке выделялось 7 почвенных разновидностей, относящихся к трем типам почв.

Рисунок 3.1. Изменение показателей неоднородности почвенного покрова ключевого участка ЧУАП «Озяты» Жабинковского района (по материалам разновременных почвенных карт) [19]

Наибольшую площадь занимали торфяно-болотные почвы различной мощности - около 128 га. Дерново-глееватые и дерново-глеевые почвы охватывали 52,5 га (табл. 3.1).

В 1997 году на ключевом участке проведенными обследованиями выявлено 9 почвенных разновидностей, из них три - антропогенно-преобразованных почв, общей площадью 58,1 га. Площади торфяных почв за 16 лет сократились до 68,5 га или на 30 %.

Расчеты коэффициентов внутреннего расчленения, контрастности и неоднородности показали значительное увеличение сложности структуры почвенного покрова, произошедшее за 16 лет. При практически одинаковом коэффициенте внутреннего расчленения ключевого участка - 0,64-0,66 - контрастность почвенного покрова выросла в 1,4 раза. Такое значительное увеличение контрастности связано прежде всего с тем, что широкое распространение в 1997 году на участке получили деградированные торфяные почвы, приравниваемые по своим свойствам к минеральным и характеризующиеся высокой контрастностью в ряду исследуемых разновидностей. В этой связи, коэффициент неоднородности, характеризующий состояние структуры почвенного покрова, составил 2,05. Такое значение коэффициента неоднородности характеризует агропроизводственные условия ключевого участка как допустимые, однако по значению коэффициента контрастности почвенного покрова они приближаются к неудовлетворительным.

На территории ключевого участка СПК «Мичуринск» общей площадью 156,2 га в 1961 г. выделялось три разновидности почв: торфяно-глеевые, торфяные маломощные, занимающие около 50 % исследуемой территории, и среднемощные почвы (рис. 3.2, табл. 3.1). За 23 года площадь среднемощных торфяников сократилась почти в 4 раза, маломощных - в 2 раза. В три раза уменьшилась площадь торфяно-глеевых почв. В 1984 году на месте сработанного торфяника появилось 3 разновидности антропогенно-преобразованных почв, образовался незначительный массив торфянисто-глеевых почв, примыкающих к торфяно-глеевым.

Рисунок 3.2. Изменение показателей неоднородности почвенного покрова ключевого участка СПК «Мичуринск» Ивацевичского района (по материалам разновременных почвенных карт) [19]

Таблица 3.1 Сравнительная оценка показателей структуры почвенного покрова на ключевых участках