Проблемы почвенного покрова степей России

В местах с более пересеченным рельефом понижения нередко заняты «тарначами» — зарослями невысоких степных кустарников: спиреи (Spiraea hypericifolia), татарской жимолости (Lonicera tatarica), караганы (Caragana frutex), вишни (Prunus fruticosa), бобовника (Amygdalus nana). Там же, где близко к поверхности подходят засоленные грунтовые воды, место кустарников занимают полыни (Artemisia incana, A. frigida) и солелюбивые растения (терескен — Eurotia ceratoides, кермек).

Животный мир зоны достаточно разнообразен, что объясняется, в частности, относительной древностью степной фауны, которая начала формироваться еще в олигоцене и подверглась менее значительным воздействиям четвертичных оледенений, чем фауна других зон. Своеобразие степной фауны объясняется и современными природными условиями. Большинство «степняков» прекрасно приспособлено к жизни в открытой степи, неплохо переносит и жаркое сухое лето, и зимнюю стужу, и степное маловодье.

В западносибирских степях встречается около 60 различных видов млекопитающих. Особенно многочисленны грызуны: земляной заяц, мохноногий тушканчик (Dipus sagitta), краснощекий суслик, серая и стадная полевки (Microtus arvalis, M. socialis), малый суслик (Citellus pygmaeus), хомяк, хомячок Эверсмана (Cricetulus eversmanni), степная пищуха (Ochotona pusilla), слепушонка (Ellobius talpinus) и степная пеструшка. Все они являются вредителями посевов сельскохозяйственных культур. В борьбе с ними человеку помогают степные хищники: светлый степной хорь, корсак, обыкновенная лисица (Vulpes vulpes), волк, ласка, горностай, барсук (Meles meles). Много грызунов становится также добычей хищных птиц: степного орла (Aquila rapax), канюка, пустельги (Falco naumanni). Для степной зоны характерны также белокрылый жаворонок (Melanocorypha leucoptera), стрепет (Otis tetrax), полевой конек (Anthus campestris), овсянка (Emberiza hortulana) и другие птицы.

Особенно богато и разнообразно пернатое население крупных озер, где летом в прибрежных зарослях гнездятся тысячи гусей и уток, лысухи (Fulica atra), чайки (Larus canus), кулики и др.

Степная зона Западной Сибири — важнейший сельскохозяйственный район на востоке Советского Союза. В результате освоения целинных массивов сейчас почти все пахотнопригодные земли — более 50% площади зоны (а в отдельных районах до 80-90%) — вовлечены в хозяйственный оборот. В настоящее время зона ежегодно дает государству до 14-20 млн. т зерна, главным образом пшеницы. Кроме того, большие площади заняты здесь подсолнечником, а на востоке — сахарной свеклой и кормовыми бобами.

В связи с неустойчивым, недостаточным в отдельные годы увлажнением почти повсеместно необходимы мероприятия по накоплению и сбережению влаги (снегозадержание, создание кулис и т. д.). Небольшая продолжительность весны и частые дожди осенью требуют проведения посевных и уборочных работ в весьма короткие сроки.

2.3. Состояние почвенного покрова и проблемы его охраны

 
В бассейне р. Суры в пределах Пензенской области преобладают различные разновидности серых лесных почв. Выщелоченные черноземы занимают около 30% на остальной территории представлены менее распространенные типы почв: черноземы типичные солонцеватые, черноземы типичные карбонатные, черноземы оподзоленные, солонцы и аллювиальные почвы речных пойм.

Состояние почвенного покрова изучаемой территории сильно нарушено. В связи с тем, что на большей ее части материнские породы, на которых формируется почва представлены легко размываемыми песками и покровными суглинками, площадь земель, в той или иной степени подверженных эрозии составляет более 70% (рис. 12.1). При этом непосредственно на овражно-балочную сеть приходится около 0,45% территории. При этом данный показатель, оказывается значительно выше среднего в Лунинском – 0,75% и Неверкинском – 0,74% площади. Несмотря на то, что вдоль оврагов высаживались противоэрозионные лесополосы их эффективность оказалась не высокой. Овраги продолжают расти (рис.12.2), при этом эрозия разрушает земли занятые лесополосами. Это ведет к тому, что сотни тысяч тонн почвы ежегодно с талыми водами и после сильных дождей сносится в реки. Этот процесс дополняется и выносом в них продуктов размыва коренных пород ожелезненных песчанников и глаукопитовых песков, которые содержат значительное количество различных химических элементов и в первую очередь железа и марганца. Существенные превышения ПДК по этим элементам в притоках р. Суры коррилирует с залеганием этих пород и районами активной эрозии. Таким образом, хотя высокое содержание железа и марганца в указанных породах является естественным, превышение ПДК по этим инградиентам 4-10 и более раз в поверхностных водах нельзя считать фоновым, т.к. в незагрязненных подземных водах (см. раздел 11) содержание этих элементов оказывается значительно меньшим. В связи с тем, что активная водная эрозия является результатом хозяйственной деятельности человека существенные превышения ПДК по железу и марганцу, а также по содержанию взвешенных веществ нельзя считать фоновыми. Это значит, что борьба с водной эрозией на водозборной площади р. Суры – необходима не только с точки зрения охраны почв, но и с точки зрения улучшения качества воды. Как показывают наблюдения, лучшим закрепителями почв являются степные растения: корнеотпрысковые кустарники – вишня степная, терн, миндаль низкий и плотнокустовые злаки, в первую очередь ковыли. Следует подчеркнуть, что в районах с наиболее развитой сетью растущих оврагов, в частности по долинам р.Ломовки и Пелетьмы в Лунинском р-не степной покров сменился луговым из-за очень сильной пастбищной нагрузки и неумеренной распашки склоновых земель в прошлом. Луговые же растения, в отличии от степных, обладают менее мощными корневыми системами и неспособны противостоять размыву почв.

В связи с этим реинтродукция степных растений на сильно эродированных землях является одной из важнейших задач практической экологии в регионе. Проведение этих работ имеет большое значение не только с точки зрения охраны почв и вод, но и с позиций восстановления биоразнообразия, численности промысловых животных и т.п. Не меньшую опасность с точки зрения смыва почв и загрязнения водоемов создают заброшенные неиспользуемые карьеры по добыче песка, щебня и т.п. Необходима полная инвентаризация подобных объектов и рекультивация нарушенных ими земель.

Важнейшей задачей с точки зрения предотвращения эрозионных процессов является внедрение адаптивно ландшафтных систем земледелия в хозяйствах расположенных на водосборной площади р. Суры. Базовым с этой точки зрения предприятием может служить учхоз «Рамзай» Пензенской сельхозакадемии. Для него уже разработан подобный проект, однако отсутствие средств тормозит его внедрение.

Большую опасность представляет четко наметившаяся тенденция закисления почв. Причиной этого в первую очередь являются низкие буферные свойства подстилающих пород – песков, опок и песчанников, не содержащих карбонатов. В связи с этим внесение некоторых минеральных удобрений – калийной соли, сульфата аммония, а также выпадение кислотных дождей привело к изменениям рН в кислую сторону. Следует подчеркнуть, что этот процесс опасен не только с точки зрения снижения почвенного плодородия. Он способствует мобилизации поверхностным стоком из почв и минеральных пород различных химических элементов и загрязнении ими водоемов.

В бассейне р. Суры имеет место и загрязнение почв. След чернобыльской катастрофы не обошел и Пензенскую область. При этом наиболее загрязненными оказались районы лесного Засурья – Бессоновский, Лунинский, Никольский и Городищенский, где загрязнение цезием –137 составляло местами от 1,4 до 5 Кюри. Однако к настоящему времени, по прошествии 15 лет положение изменилось к лучшему в связи с вымыванием радиоактивных веществ и их разложением. Период полураспада цезия – 137 составляет 30 лет. Поэтому возникший после Чернобыльской катастрофы радиоактивный фон постепенно снижается. В тоже время существует определенная опасность локального ухудшения радиационной обстановки. Возникновение лесных пожаров при сгорании значительных масс органического вещества, содержащего радионуклиды может привести к резкому повышению их концентрации в золе. Тоже самое происходит при сжигании дров, заготовленных в загрязненных лесных кварталах.

Загрязнение почв токсическими элементами в результате работ по уничтожению химического оружия в прошлом имеет место в окрестностях станции Леонидовка. Кроме того, сильным техногенным загрязнением характеризуется обширная территории на восточной окраине г. Пензы известная под названием Камыши-Хвощи.

За время работы очистных сооружений г. Пензы в отстойниках накопились огромные объемы осадков сточных вод. Они характеризуются следующими показателями: величина рНсол - 5,9; гидролитическая кислотность (Нr) - 2,6 мг-экв. На 100 г осадка, сумма обменных оснований (Ca + Mg) - 30,9 мг-экв. На 100 г осадка. Содержание элементов питания: азота - 280, фосфора – 110 и калия – 110 мг на 100 г осадка; органического вещества 20%. Содержание тяжелых металлов в сухом веществе осадка (мг/кг): кадмий – 1305; никель - 239,90; свинец - 77,70; цинк - 1115,30; медь - 484,20; марганец - 337,70. Таким образом в охарактеризованных осадках содержание кадмия составляет 32,5 ПДК, никеля 2,8 ПДК, цинка - 48,4 ПДК, меди - 161,3 ПДК, Свинца – 2 ПДК. Расположение отстойников непосредственно в пойме предполагает фильтрацию соединений перечисленных токсических элементов в верховодку и с ней непосредственно в р. Суру. Кроме того во время половодья возникает опасность непосредственного смыва осадков в реку и трансформация их в донные отложения. Удаление осадков сточных вод из поймы важнейшая природоохранная задача региона. Единственным эффективным методом их утилизации является использование в качестве органического удобрения. Учеными ПГСХА [2, 62] разработаны нормы и способы безопасного внесения их в почвы. Использование мелиоративных доз осадков сточных вод и навоза в чистом виде, а также навоза и соломы в сочетании с осадками привело к улучшению мелиоративного состояния мелиоративных почв и создавало благоприятные условия для образования и закрепления гумуса. Его содержание в пахотном горизонте на вариантах с мелиоративными дозами осадков увеличилось на 0,04 - 0,13%, на вариантах с эквивалентными по углероду дозами навоза – на 0,05 – 015%, а при использовании осадков в сочетаниях с соломой и навозом – на 0,12 - 0,16%. Аналогичные изменения наблюдались и в содержании лабильных органических веществ.

Максимальное количество водопрочных агрегатов было отмечено при использовании повышенных доз осадков и навоза (52,8 - 53,4%) и при применении осадков сточных вод в сочетании с навозом (51,8%). Биомелиоранты увеличивали коэффициент структурности в 1,3 – 19 раза и снижали степень выпаханности на 13 – 53%.

При использовании биомелиоратов снижалась равновесная плотность пахотного горизонта почвы на 0,04 - 0,20 г/см3, повышалась общая пористость на 2,5 - 5,2% и пористость аэрации на 3,9 - 9,8%.

Улучшение гумусового состояния и водно-физических свойств чернозема выщелоченного под влиянием биомелиорантов повышало влажность почвы, ее водоудерживающую способность и увеличивало запасы продуктивной влаги. Изменение этих показателей происходило уже в первые годы ротации севооборотов.

Биологические мелиоранты способствовали более рациональному использованию растениями воды из почвы. Минимальные значения коэффициента водопотребления наблюдались при использовании 100 т/га ОСВ (897 – 1486 м3/т); навоза, эквивалентного 100 т/га ОСВ (964 – 1456 м3/т) и при внесении осадков сточных вод в сочетании с новозом (907 – 1603 м3/т).

Применение мелиоративных доз органических удобрений приводило к улучшению физико-химических показателей почвы. В зависимости от доз величина рНсол повышалась на 0,03 - 0,24, гидролитическая кислотность снижалась на 0,17 - 0,91 мг-экв., возрастала емкость катионного обмена.

Биомелиораты увеличивали содержание легкогидролизуемого азота в почве, особенно в первые годы действия. Его количество также зависело от складывающихся погодных условий. Под влиянием биомелиорантов содержание подвижного фосфора возрастало на 3,0 - 33,8 %, обменного калия – на 4,3 - 20,8 %. Эффективность воздействия на фосфатный режим ОСВ и навоза была равной. По влиянию на калийный режим навоз имел преимущество перед осадками сточных вод.

Использование мелиоративных доз осадков привело к повышению концентрации тяжелых металлов в почве. Содержание подвижных форм свинца возрастало в 2 раза, кадмия и цинка – в 4,3, а меди - 8,6 раза. Однако их количество не превышало ПДК. Анализ зерна показал что максимальные дозы осадков (80 и 100 т/га) могут приводить к загрязнению сельскохозяйственной продукции цинком.

Мелиоративные дозы органических мелиорантов, улучшая свойства почвы, существенно повышают урожайность сельскохозяйственных культур. Внесение максимальной дозы осадков обеспечивало наивысшую продуктивность севооборота, которая на 0,16 - 1,38 т з. ед. превосходила эффективность традиционных удобрений и мелиорантов.

Биомелиоранты обеспечивали эколого-экономический эффект, величина которого в зависимости от дозы составила 220 – 1318 руб./га. Максимальная доза осадков обеспечивала наивысшую продуктивность севооборота, которая на 0,61 - 1,38 т з. ед. превосходила эффективность традиционных удобрений и мелиорантов.

Биомелиоранты обеспечивали эколого-экономический эффект, величина которого в зависимости от их доз колебалась от 220 до 131 руб./га. Еще более эффективным и безопасным может быть внесение осадков сточных вод под технические культуры – лен и коноплю.

Серьезную проблему загрязнения почвы представляют твердые бытовые отходы (ТБО). Практически близ всех населенных пунктов существуют санкционированные и несанкционированные свалки, которые с каждым годом неуклонно растут. Особую тревогу вызывает полигон ТБО г. Пензы. Место под его организацию было выбрано стихийно и экологически безграмотно – в бассейне р. Вядь и зеленой зоне г. Пензы. В связи с этим чтобы предотвратить дальнейшее загрязнение окружающей среды необходимо внедрять прогрессивные технологии переработки ТБО, нацеленные на рециклизацию, суть которой состоит не просто в утилизации мусора, а в использовании его в качестве сырья для получения полезных продуктов и изделий.