Влияние опускания уровня грунтовых вод на рельеф проявляется в изменении базиса эрозии, в ускорении стока, в усилении развития водной и ветровой эрозии; в изменении микро- и мезорельефа, в связи с пересыханием западин, в усилении паводков и аллювиальных процессов. В почвенном покрове территории, в связи с осушением, уменьшается степень гидроморфизма, торфянистый горизонт переходит в перегнойный, а перегнойный – в дерновый, происходит сработка торфов, увеличение их илистости и минерализации. При промывном типе водного режима в таежно-лесной зоне происходит увеличение кислотности и элюирования профиля.
При осушении территории изменяется, в первую очередь, рН и Ehпочв, усиливается минерализация гумуса. Это сопровождается уменьшением подвижных соединений Mn, Al, Fe, NH4, увеличением подвижных соединений нитратов, изменением подвижности тяжелых металлов. Влияние опускания уровня грунтовых вод на растительность отличается для автоморфных и полугидроморфных, гидроморфных территорий, для сельскохозяйственных культур, естественных травостоев, садов, лесов. Изменяя растительность, осушение влияет и на животный мир осушаемой и сопредельных территорий.
Для уменьшения возможных отрицательных влияний опускания уровня грунтовых вод на биологическую продуктивность с/х угодий рекомендуется:
1. Внесение повышенных доз органических удобрений 12-14 т/га в год для увеличения влажности почв, увеличения доступности влаги, образования структуры, оптимизации питательного режима.
2. Создание на почвах легкого гранулометрического состава на глубине 50-70 см плохо водопроницаемой прослойки для задержания на ней элементов питания и воды.
3. Создание в балках и оврагах небольших плотин и водоемов, задерживающих паводковые воды, для снабжения близлежащих полей водой при их орошении. В первую очередь, для овощных и трав при орошении дождеванием. При этом предварительно необходимо создание водонепроницаемого днища создаваемых водоемов. Это может быть выполнено с использованием полиэтиленовой пленки, чередования слоев песка и глины, запахивание на глубину 20 см соломы и навоза, которые затем вызывают развитие анаэробиозиса, диспергирование почв, уменьшение их водопроницаемости.
4. На болотных почвах необходимо регулирование степени увлажнения до оптимума (50-80% от полной влагоемкости), увеличение доли в севообороте многолетних трав. В противном случае произойдет выдувание и сгорание торфа, и на поверхность выйдет практически бесплодный глеевый горизонт.
5. На дерново-глеевых почвах необходимо обязательно рыхление, внесение органических удобрений, увеличение в первые годы использования доли специально подобранных многолетних трав, т.к. с осушением этих почв они сильно уплотняются, подвижность элементов питания в них уменьшается.
6. Опускание уровня грунтовых вод приведет к увеличению податливости почв к эрозии, как в связи с меньшей водоемкостью верхнего горизонта, так и в связи с изменением базиса эрозии. Поэтому необходимость в таких мероприятиях, как вспашка поперек склона, создание буферных полос из многолетних трав и увеличение доли многолетних трав в севообороте возрастает.
Для повышения плодородия торфяных почв необходимо увеличение их минеральной части (внесение песка, глины, лесса). При этом создаются условия для наилучшей проходимости сельскохозяйственных машин, снижается подверженность почв пожарам и эрозии, улучшается водный режим, продолжительность периода с увлажнением, близким к оптимальному, увеличивается, раньше достигается оптимальная температура почвы, улучшаются агрохимические свойства.
12. Опустынивание почв и его экологическая оценка
Потенциальная опасность опустынивания нависла над 110 странами, в которых находятся засушливые земли. По данным ЮНЕП, потери от опустынивания обходятся государствам в 42 млрд. долларов США в год. По данным ФАО, ежегодные потери почвы на планете составляют 25 млрд. тонн, в том числе в США – 5 млрд. т, в России – 3 млрд. т. Каждую секунду в мире образуется 10 га пустынь, и каждую минуту вырубается 30 га лесов. Значительные масштабы опустынивания приобрели в Прикаспии, особенно, в Калмыкии, где 80% территории подвержено этому типу деградации почв. В Астраханской области пострадали от пастбищной дегрессии и подверглись дефляции 1,3 млн. га, из которых 400 тыс. га перешли в развеваемые пески. Наибольший ущерб наносят засухи, число которых в последние столетия резко возросло. В России в Х1 веке было 8 сильных засух; в XII, XIII, XIV, XV столетиях – по 12; в XVI – 20; XII – 21; XVIII – 34; в ХХ – 57 сильных и средних засух. Опасность опустынивания велика в областях недостаточного увлажнения и слабого развития почвенно-растительного покрова.
Ковда В.А. (1981) выделяет следующие возможные причины аридизации:
А) космические и геологические:1) возможное охлаждение климата; 2) поднятие суши и рост поверхности континентов; 3) снижение уровня океана и уменьшение испаряемости влаги; 4) смена морских и воздушных течений;
Б) антропогенные: уничтожение лесной и травянистой растительности; уменьшение на обширных территориях гумусированности почв; распашка больших массивов; разрушение и уничтожение почв, запыление и задымление атмосферы.
Наряду с глобальными изменениями климата, обусловливающими развитие аридизации и опустынивания, большое значение для протекания этих процессов имеет характер сельскохозяйственного использования и свойства почв. При увеличении распашки территории выше пределов, допустимых для каждого региона, отмечается ее иссушение, опускание уровня грунтовых вод, засоление и осолонцевание. Это сопровождается и усиливающимися процессами опустынивания. В то же время любые факторы, приводящие к деградации почв, способствуют уменьшению биологической продуктивности угодий, уменьшению проективного покрытия поверхности травостоем и, как следствие, к развитию опустынивания. К таким факторам относится вторичное засоление почв, их осолонцевание, загрязнение тяжелыми металлами и другими токсикантами, переуплотнение почв, вытаптывание травостоя при ненормированном выпасе скота и т.д.
Процессы опустынивания сопровождаются понижением уровня грунтовых вод, их минерализацией, увеличением сухости почв, уменьшением проективного покрытия поверхности травостоем. Это сопровождается усилением эрозии почв, их засолением и осолонцеванием, дегумификацией. Сухие почвы сильнее и быстрее нагреваются, быстрее охлаждаются. В почвах наблюдается усиление минерализации гумуса и потеря поверхностными горизонтами комковато-зернистой структуры. Повышенное содержание в почвах обменного натрия и водорастворимых солей приводит к повышению осмотического давления почвенных растворов и уменьшению доступности воды растениям. При уменьшении содержания в почвах гумуса происходит его минерализация и сужение отношения гуминовых к фульвокислотам. Развивающаяся дефляция почв сопровождается облегчением гранулометрического состава, потерей структуры. Все указанные явления сопровождаются неблагоприятным в экологическом и агрономическом отношении изменением физико-химических и агрохимических свойств почв.
Однако, как указывалось ранее, опустынивание может быть обусловлено несколькими причинами. Эти факторы действуют на почву, рельеф, растительность, грунтовые воды. При действии этих факторов на указанные компоненты возможны явления синергизма, антагонизма и аддитивного взаимодействия. Несколько причин действует и на почву (ее свойства, процессы и режимы). Здесь также возможны явления синергизма, антагонизма и аддитивного взаимодействия. При этом, устойчивость отдельных почв к конкретным факторам опустынивания неодинакова. На разных этапах развития опустынивания она также изменяется.
Опустынивание участков приводит к опусканию уровня грунтовых вод и аридизации территорий, к уменьшению биопродуктивности сопредельных территорий, к аэральному переносу на соседние участки солей, илистых и пылеватых частиц, к засолению грунтовых вод. В гидрологии вне лесных территорий отмечается ряд тревожных тенденций – постепенно уменьшается сток, и исчезают многие малые реки в Поволжье, Сибири, на Украине, в Казахстане. Увеличивается общая загрязненность речных вод нитратами, фосфатами, биоцидами, нефтеотходами, патогенными микроорганизмами; сокращается площадь озер и увеличивается минерализация в них воды; углубляется уровень подземных вод и растет их соленость (Безуглова О.С., Орлов Д.С., 2000).
Для оптимизации экологической ситуации при развитии опустынивания необходим мониторинг земель, прогноз протекающих процессов и выполнение рекомендаций по уменьшению воздействия на почвы факторов их деградации, по оптимизации свойств почв при возникающей деградации. На рис. 20 приведена карта-схема развития почвенной засухи на Ишим-Тобольском водоразделе по данным Виноградовой Б.В. (1984).
Большие нагрузки на природную среду регионов потенциального опустынивания промышленных комплексов, селитебных агломераций и сельскохозяйственного освоения ведут к образованию техногенных пустынь, территория которых уже составила 9 млн. км2 или 7% площади суши. Классическим примером распространения процессов опустынивания в России является Калмыкия, где засолено 37% орошаемых земель, а пахотные почвы в восточной части республики превратились в огромные массивы развеваемых песков (рис. 21) (Сладкопевцев С.А., 1996).