Проблемы почвенного покрова степей России

Загрязнение земель происходит в результате проникновения в почвы нехарактерных для нее веществ. Источниками загрязнения являются: промышленность (органические и неорганические отходы, тяжелые металлы); транспорт (нефтепродукты, бенз(а)пирен, тяжелые металлы); коммунально-бытовое хозяйство (твердые и жидкие отходы); сельское хозяйство (пестициды, минеральные удобрения в избыточных количествах, животноводческие стоки).

Наиболее опасным загрязнителем земель являются тяжелые металлы. Их поступление в почву происходит через атмосферу вместе с атмосферными осадками, из почвообразующих пород, в результате техногенного переноса. Накопление тяжелых металлов в черноземах происходит, в основном, в верхней части их профиля в связи с наличием здесь геохимического барьера. На нем за счет биогенной аккумуляции накапливаются: Mg, Na, Sr, Mn, Cu, Zn, Mo, Co, As, Нg, Ba, Pb и другие микроэлементы [5, 23]. Основное поступление тяжелых металлов происходит с выбросами автотранспорта и промышленности, а также с удобрениями и ядохимикатами. В последнее десятилетие ведущее место в этом принадлежит автотранспорту, так как промышленное производство в нашей стране находится в кризисном состоянии, а применение удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве значительно снизилось.

Значительное негативное воздействие на почвы оказывает их загрязнение органическими и металлоорганическими соединениями связанное, с техногенными выбросами, а также с широким применением пестицидов. Многие из них длительно сохраняются в почвах (от нескольких месяцев до десятков лет), оставаясь токсичными и даже образуя более токсичные метаболиты.

Чрезвычайно опасны и некоторые органические компоненты техногенных выбросов (3,4-бенз(а)перен и др.), относящиеся к канцерогенным соединениям.

Необходимо иметь в виду, что почва, загрязненная токсикантами и их метаболитами, становится источником загрязнения растительных и животных продуктов, атмосферы и природных вод.

Загрязнение почв радиоактивными веществами обусловлено главным образом испытанием в атмосфере атомного и ядерного оружия, которое не прекращено отдельными государствами и на сегодня. Выпадая с радиоактивными осадками, 90Sr, 137 Cs и другие нуклиды, поступая в растения, а затем в продукты питания и организм человека, вызывают радиоактивное заражение, обусловленное внутренним облучением.

Локальное радиоактивное загрязнение почв может возникнуть при аварийных ситуациях на атомных станциях. Путем подбора культур, применения минеральных удобрений, запахивания верхнего слоя почвы на глубину 40-50 см и других агротехнических приемов возможно устранение неблагоприятных последствий поступления в почву радиоактивных продуктов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ПОЧВЕННОГО СОСТАВА СТЕПЕЙ РОССИИ

   2.1. Общая характеристика степей России

   Степи в России расположены южнее 55033’ с.ш. и образуют широтную зону, постепенно спускающуюся к югу, где она полно представлена в Казахстане и Монголии. В Европейской части России, где протяженность этой зоны с севера на юг превышает 1,5 тыс. км, распространен весь спектр степей, сменяемых на крайнем юго-востоке полупустынями и пустынями северного типа. За Уралом, в Западной Сибири зона степей России значительно сужена и, кроме ее западной и восточной части, прослеживается только полоса лесостепи. На территории юга Средней и Восточной Сибири степи расположены в межгорных котловинах и нижних высотных поясах гор.

Степные экосистемы на территории России представлены огромным разнообразием формаций, ассоциаций, экологических вариантов, что обусловлено большой территориальной протяженностью степной области и существенными различиями в природных условиях. Так, подзона луговых степей и лесостепи протягивается широтно, здесь четко выделяются три региональных отрезка: европейский - с умеренно-континентальным климатом, где среди степей располагаются участки широколиственных лесов, преимущественно дубравы; западно-сибирский, с континентальным типом климата, где степи сочетаются с осиново-березовыми колками, реже сосновыми борами; и средне-восточно-сибирский с резко континентальным климатом, где лесной компонент лесостепи формируется за счет лиственничников и сосновых боров. Такие различия сказываются и в других подзонах степей, в составе растительных сообществ и животного населения.

Европейский сектор степного биома занимает обширную площадь, протягиваясь почти на 5 тыс. км с запада на восток и более чем на 1,2 тыс. км с севера на юг. Здесь сформировалось несколько подзон: луговых степей и лесостепи; умеренно-влажных степей; сухих и опустыненных степей; полупустынь и пустынь (северного типа).

Эти подзоны различаются не только по биоразнообразию, но и по виду хозяйственного использования, величины антропогенного пресса, по степени угрозы природным системам.

Лесостепь с луговыми степями представлены разнотравно-ковыльными сообществами в сочетании с дубравами. Южнее они сменяются разнотравно- типчаково-ковыльными умеренно-влажными степями, которые к юго-востоку замещаются сухими полынно-дерновиннозлаковыми.

Особое место в степях занимают гидроморфные экосистемы долин рек. По рекам далеко на юг заходят древесные сообщества. Пойменные дубравы распространены в долине Хопра, на Волге-Ахтубе. К югу они сменяются ивняками в сочетании с доминирующими злаково-разнотравными лугами и травяными болотами.

Особые реликтовые экосистемы с редкими видами растений встречаются на выходах мела и известняков. В фауне позвоночных наибольшее разнообразие отмечается у птиц, число видов которых в лесостепи местами превышает 200. Среди млекопитающих доминирующее положение занимают мышевидные грызуны, довольно обычны зайцы; в полупустыне – сайгаки.

 

2.2. Характерные особенности Западносибирского сектора

Западносибирские степи отличаются от степей Русской равнины прежде всего своим более континентальным климатом. Здесь выпадает значительно меньше осадков, зима более холодная и малоснежная, а лето намного теплее. В связи с этим среди почв преобладают южные черноземы и темно-каштановые почвы, а флора беднее, чем в степях Русской равнины.

Рельеф степей Западной Сибири несколько разнообразнее, чем в северных зонах страны. Большая часть ее территории представляет собой внеледниковые озерно-аллювиальные и эрозионно-аккумулятивные равнины, сложенные палеогеновыми и неогеновыми породами. На западе они прикрыты сравнительно маломощным покровом лёссовидных суглинков, а на востоке — в Кулунде и Прииртышье — более мощным чехлом озерно-аллювиальных четвертичных отложений.

Для степной зоны характерны сравнительно высокие летние температуры и заметное увеличение продолжительности вегетационного периода (до 170-175 дней) и сумм его температур (2000-2400°). Однако осадков здесь выпадает мало; их годовое количество обычно не превышает 300 мм. Лето сухое и жаркое. Средние температуры июля 19-22°, но в отдельные дни жара может достигать 38-42°. Наибольшее количество осадков выпадает летом, в среднем 35-40 мм за месяц. Однако летние осадки недостаточно эффективны: высокие температуры воздуха и сильные ветры, которые наблюдаются в эти месяцы, обусловливают большое испарение (до 85-95% годовой суммы осадков). Поэтому влаги в почву поступает мало. В среднем раз в три года посевы зерновых страдают от засухи, особенно в первую половину лета. Случаются и кратковременные суховеи, опаляющие растения и вызывающие быстрое иссушение почвы; иногда они сопровождаются пыльными бурями.

Зима достаточно продолжительная и холодная. Средняя температура января — 16-22°, а морозы в отдельные дни достигают - 40-50°. Снежный покров устанавливается поздно и в первую половину зимы имеет небольшую мощность, в связи, с чем наблюдается глубокое (до 1-1,3 м) промерзание почвы. Лишь в феврале — начале марта мощность снежного покрова достигает 16-30 см, но на повышениях она много меньше. Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом — 130-160 дней. Весна наступает поздно, она здесь короткая и засушливая. Осень непродолжительная и сухая в первой своей половине.

Степная зона отличается небольшим поверхностным стоком (модули стока 0,3-1 л/сек/км2) и малой густотой речной сети. Большинство степных рек получает питание преимущественно за счет таяния снега весной (до 80-90%). Половодье продолжается всего 10-12 дней. Уже в начале лета реки нередко имеют солоноватую воду, а в июле и августе пересыхают.

Значительные участки территории вообще лишены рек; Иртыш, например, не принимает в пределах зоны ни одного притока. Зато здесь много пресных и соленых (содовых, сульфатных и хлоридных) озер. Накопление солей в них обусловлено большим испарением с поверхности озер в условиях сухого континентального климата.

В степях Западной Сибири преобладают обыкновенные и южные черноземы (более 50% площади зоны), а на юге — темно-каштановые почвы. Зональные почвы западносибирских степей, формирующиеся в условиях засушливого лета и продолжительной суровой зимы, имеют меньшую мощность, чем в европейских степях, но содержат больше гумуса (обыкновенные черноземы - 7-8% , южные — 4-6%). Оттаивание их весной идет медленно и местами затягивается до начала июля. Солонцы, солончаки и лугово-черноземные почвы занимают меньшую площадь, чем в лесостепной зоне. Засоленные почвы приурочены главным образом к тем местам, на которых поверхностные отложения и грунтовые воды отличаются повышенным содержанием легкорастворимых солей.

Почвенный покров характеризуется большой пестротой. Нередко на расстоянии всего нескольких сот метров встречаются не только разности одного и того же типа, но даже и разные типы почв: смена их происходит в соответствии с элементами микрорельефа. Для некоторых районов типичны сильная ветровая эрозия песчаных почв и пыльные бури.

Наиболее характерные для северной подзоны степей южные черноземы формируются на участках с относительно глубоким залеганием грунтовых вод. Они отличаются небольшой мощностью гумусовых горизонтов, комковатой или зернистой структурой и чаще всего относятся к малогумусным разностям: содержание гумуса колеблется в них от 3,5 до 6,5%. Вскипание начинается с глубины 20-25 см, а карбонаты обнаруживаются на глубине 60-65 (у суглинистых разностей) и 80-120 см (в почвах легкого механического состава).

Южные черноземы обладают высокими потенциальными запасами питательных веществ, хотя в большинстве их разностей ощущается некоторый недостаток подвижного фосфора. В результате многолетней излишне глубокой вспашки структура этих почв становится пылеватой, содержание гумуса уменьшается, а интенсивность разложения органического вещества возрастает.

В связи с засушливым летом и малой мощностью снежного покрова зимой для почв этого типа характерен значительный дефицит влажности. По этой причине для получения более устойчивых урожаев необходимо проведение мероприятий по накоплению и сохранению влаги (снегозадержание при помощи кулис, создание полезащитных лесных полос). Значительный эффект дает также внесение минеральных удобрений, особенно содержащих фосфор.

В южной подзоне западносибирских степей на положительных формах рельефа преобладают темно-каштановые почвы, а в понижениях формируются солонцеватые почвы, солонцы и солончаки. Мощность гумусовых горизонтов темно-каштановых почв — 40-50 см, но на склонах, с которых происходит плоскостной смыв, сокращается до 25-30 см. Запасы гумуса в общем невелики — от 2 до 4-4,5%, но, несмотря на бедность органическим веществом, почвы хорошо обеспечены подвижным фосфором. Признаки солонцеватости типичны для суглинистых темно-каштановых почв, но в разностях легкого механического состава проявляются слабо.

В связи с характерным для южной подзоны недостатком влаги для повышения урожайности зерновых и технических культур требуется осуществление комплекса агротехнических мероприятий по ее сохранению, а в некоторых местах — и искусственное орошение, которое, как показал опыт кулундинских районов, оказывается весьма эффективным.

Растительный покров степной зоны Западной Сибири отличается однообразием, бедностью флористического состава, преобладанием сибирских видов, среди которых доминируют ксерофильные злаки, малой задернованностью поверхности почвы и несомкнутым травостоем. В связи с большой распаханностью территории, доходящей в отдельных районах до 80-90%, естественная растительность сохранилась лишь на небольших целинных участках.

В таких местах подзоны ковыльно-разнотравных степей преобладают степные виды (60-80%), задернованность почвы колеблется от 60 до 80%, а облесенность территории не превышает 1-2%. Основной фон степей северной подзоны образуют узколистные дерновинные злаки: ковыль-волосатик (тырса), типчак и перистые ковыли (Stipa zalesskii и S. stenophylla). Разнотравье представлено главным образом тимьяном (Thymus marschallianus), зопником (Phlomis tuberosa), вероникой (Veronica incana), степной люцерной. В понижениях, где почвы засолены, появляются солелюбивые растения: солодка, кермек (Statice gmelini), прутняк или изень (Kochia prostrata) и некоторые другие.

В подзоне ковыльно-типчаковых степей доля степных видов увеличивается до 80-90% и возрастает роль различных полыней. Задернованность почвы уменьшается до 40-60%. Для южной степи особенно типичны ковыли (Stipa capillata, S. sareptana, S. lessingiana), к которым присоединяются типчак и тонконог. Разнотравье представлено главным образом ксерофильными видами (различными полынями, степным луком — Allium lineare, горицветом — Adonis sibirica, тимьяном, ирисом - Iris scariosa, эфедрой — Ephedra distachya, песчанкой — Arenaria koriniana, прутняком). Весной здесь цветут тюльпаны (Tulipa patens). После пышного весеннего развития степная растительность начинает постепенно выгорать, и к июлю целинные участки степей приобретают бурый или желтоватый оттенок.