Допустимые эрозионные потери почвы и скорости почвообразования в контексте регулирования углеродного баланса

Аннотация

Эрозионно-аккумулятивные процессы реализуются посредством парагенетических процессов деструкции почвы, транспорта, переотложения и аккумуляции педоседиментов, обогащенных органическим углеродом. Перспективным подходом в обосновании допустимых эрозионных потерь почв становится интеграция оценок качества почвенных ресурсов, темпов эрозии, а также скорости почвообразования, включающей расчеты баланса органического углерода в почвах агроэкосистем. Круг исследовательских задач включал: анализ среди современных комплексных подходов по обоснованию допустимых эрозионных потерь почв наиболее перспективных с точки зрения полноты отражения агропедогенеза; оценку эффективности процесса регенерации гумусового горизонта при первичном, рецентном и постагрогенном вариантах воспроизводства почв; выявление закономерностей формирования природного почвенного покрова на датированных и полноголоценовых педотопокатенах; определение результативности эрозионно-аккумулятивных процессов при формировании обогащенных органическим углеродом педоседиментов в тальвегах ложбин стока при экстремальном гидрологическом событии и в аккумулятивных элементах ландшафта за многовековой период.
Основными объектами исследования выступили разновозрастные почвы в состоянии ренатурации, которые были выбраны в антропогенно нарушенных геосистемах европейской лесостепи. Кроме того, изучены почвенно-геоморфологические особенности в пределах разновозрастных эрозионных педотопокатен и процессы аккумуляции педоседиментов на разных масштабных уровнях.
По результатам моделирования почвообразовательного процесса во времени, основанного на обширной базе почвенно-хронологических данных, определены значительные различия скорости формирования гумусового горизонта на начальных и квазифинальных стадиях педогенеза, а также сопряженность онтогенетической зрелости гумусового профиля со скоростью педогенеза, что необходимо учитывать при обосновании допустимых эрозионных потерь. Многолетние исследования процессов ренатурации нарушенных почв в зоне лесостепи определили особый тип воспроизводства у агроаброземов, когда происходит функциональная реабилитация остаточного гумусового горизонта, отличающийся от первичного педогенеза (при формировании гумусового профиля на материнских породах). В зависимости от эрозионной трансформации профиля почвы-предшественника средние скорости формирования постагрогенного гумусового горизонта у черноземов лесостепи находятся в диапазоне от 3,6 до 6,0 мм·год–1. Как показали результаты изучения разновозрастных и полноголоценовых педотопокатен, природный почвенный покров, который отражает процессы смыва–аккумуляции и ландшафтной склоновой микрозональности, и почвенно-геоморфологические взаимоотношения могут быть адекватно формализованы путем совершенствования в эрозионных моделях формулы расчета рельефной функции через введение переменной величины степени при показателе длины склона.

Литература

1.    Ганжара Н.Ф., Ганжара Л.Н. О соотношении скорости смыва и скорости формирования гумусового горизонта в эродируемых почвах // Оценка и картирование эрозионноопасных и дефляционноопасных земель / Под ред. М.Н. Заславского. М., 1973.
2.    Голеусов П.В., Лисецкий Ф.Н. Воспроизводство почв в антропогенно нарушенных ландшафтах лесостепи. М., 2009.
3.    Голеусов П.В., Малышев А.В. Воспроизводство профиля чернозема при различной степени нарушения военными действиями // Региональные геосистемы. 2022. Т. 46, № 3. https://doi.org/10.52575/2712-7443-2022-46-3-463-473
4.    Гродзинский М.Д., Шищенко П.Г. Ландшафтно-экологический анализ в мелиоративном природопользовании. Киев, 1993.
5.    Демидов В.В., Макаров О.А. Физические основы эрозии почв: механизм, закономерности проявления и прогнозирования. М., 2021. https://doi.org/10.29003/m2428.978-5-317-06630-7
6.    Заславский М.Н. Смытые почвы и их диагностика // Эрозионные процессы / Под. ред. Н.И. Маккавеева, Р.С. Чалова. М., 1984.
7.    Каштанов А.Н., Лисецкий Ф.Н., Швебс Г.И. Основы ландшафтно-экологического земледелия. М., 1994.
8.    Когут Б.М., Семенов В.М. Оценка насыщенности почвы органическим углеродом // Бюл. Почвенного инст. им. В.В. Докучаева. 2020. Вып. 102. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-102-103-124
9.    Кузнецов М.С., Демидов В.В., Абдулханова Д.Р. Закономерности распространения смытых и намытых дерново-подзолистых почв на склонах // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2009. № 1.
10.    Кузнецов М.С., Абдулханова Д.Р. Экологические пределы допустимой эрозии почв центральных районов Европейской территории России // Проблемы агрохимии и экологии. 2014. № 4.
11.    Наумов С.В. К вопросу классификации смытых почв // Почвоведение. 1955. № 5.
12.    Сухановский Ю.П., Прущик А.В. Моделирование водной эрозии почв. Курск, 2023.
13.    Танасиенко А.А. Гумус выщелоченных черноземов и его изменение под воздействием смыва // Почвоведение. 1983. № 4.
14.    Хан К.Ю., Игошин Н.И., Гайворон А.И. О противоэрозионной стойкости некоторых типов почв юга Европейской территории Союза // Научн. техн. бюл. по проблеме «Теоретические и практические вопросы почвозащитного земледелия». Вып. 1(28). Курск, 1981.
15.    Швебс Г.И. Теоретические основы эрозиоведения. Киев–Одесса, 1981.
16.    Швебс Г.И., Лисецкий Ф.Н. Допустимая норма смыва и оптимизация использования земельных ресурсов // Эродированные почвы и повышение их плодородия / Под ред. В.П. Панфилова. Новосибирск, 1985.
17.    Avnimelech Y., McHenry J.R. Enrichment of transported sediments with organic carbon, nutrients and clay // Soil Sci. Society of America J. 1984. Vol. 48, № 2.
18.    Di Stefano C., Nicosia A., Pampalone V. et al. Soil loss tolerance in the context of the European Green Deal // Heliyon. 2023. Vol. 9, № 1. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e12869
19.    Larsen I.J., Almond P.C., Eger A. et al. Rapid soil production and weathering in the Southern Alps, New Zealand // Science. 2014. Vol. 343, № 6171. https://doi.org/10.1126/science.1244908
20.    Letey J., Sojka R.E., Upchurch D.R. et al. Deficiencies in the soil quality concept and its application // J. Soil Water Cons. 2003. Vol. 58, № 4.
21.    Lisetskii F. Estimates of soil renewal rates: Applications for anti-erosion arrangement of the agricultural landscape // Geosciences. 2019. Vol. 9, № 6. https://doi.org/10.3390/geosciences9060266
22.    Morgan R.P.C. Soil Erosion. London, New York, 1979.
23.    Olson K.R., Al-Kaisi M., Lal R. et al. Soil organic carbon dynamics in eroding and depositional landscapes // Open J. Soil Sci. 2016. Vol. 6. https://doi.org/10.4236/ojss.2016.68013
24.    Pierce F.J., Larson W.E., Dowdy R.H. Soil loss tolerance: Maintenance of long-term spoil productivity // J. Soil Water Cons. 1984. Vol. 39, № 2.
25.    Skidmore E.L. Soil loss tolerance // Determinants of soil loss tolerance. American Society of Agronomy special publication No. 45. Madison, 1982.
26.    Smith R.M., Stamey W.L. Determining the range of tolerance erosion // Soil Sci. 1965. Vol. 100, № 6.
27.    Wang Z., Govers G., Oost K.V. et al. Soil organic carbon mobilization by interrill erosion: Insights from size fractions // J. Geophys. Research: Earth Surface. 2013. Vol. 118, № 2. https://doi.org/10.1029/2012JF002430