Введение к работе
Актуальность. Юг Западной Сибири после поднятия целинных и залежных земель приобрел монофункциональную направленность, природные ландшафты превратились полностью в агроландшафты, где компоненты ландшафта, в том числе и почвы, в результате глобальной потери видового разнообразия и естественного равновесия, утратили экологические механизмы самоорганизации, самовоспроизводства, саморегуляции, самоочищения и стали полностью зависеть от разума и действий человека Широкая распашка почвенного покрова целинных и залежных земель привела к тому, что в начале 60-х годов в Омской области более 1,4 млн гектаров ежегодно разрушалось ветрами и « распаханная целинная житница задыхалась от пыли и безысходности» (Манякин С И, 1985)
Перед сельскохозяйственным производством остро встала проблема борьбы с развитием дефляции и эрозии почв, но отсутствие эрозионных, картографических и аналитических материалов эрозионио-дефляционного обследования почвенного покрова и районирования территории, необходимых для межзонального и внутри зонального размещения противодефляционных и противоэрозионных мероприятий не позволяло дифференцировать типы, виды и интенсивность применения этих мероприятий Выявление причин, условий, факторов и развития эрозии, дефляции и опустынивания угодий является еще не вполне использованным резервом повышения плодородия почв, урожайности, перевода Западно-Сибирского земледелия на адаптивно-ландшафтное и контурно-мелиоративное
Цель исследований. Дать научную основу для создания долгосрочной программы охраны, рационального использования и воспроизводства почвенных ресурсов, научно обосновать типы и географическое распределение деградационных процессов и деградированных почв, повышения и восстановления плодородия почв и почвенного покрова естественных и антропогенных равнинных ландшафтов в эрозионно и дефляционно опасных, но в широко освоенных природно-хозяиственных зонах юга Западной Сибири в изменяющихся условиях хозяйствования
Задачи исследований"
выявить и оценить генетические, экологические и социальные факторы возникновения, развития и уровень эрозионных и дефляционных процессов,
выявить закономерности географического распространения, направленность и интенсивность развития эрозионных, дефляционных и гравитационных процессов и распределение эродированных и дефлированных почв по зонам,
установить и оценить количественные и качественные изменения почв, почвенного покрова и эволюцию почвообразовательного процесса в связи с проявлением различных типов деградации, выявить влияние этих изменений на интенсивность и направленность развития почв и почвенного покрова в целом,
- на основе типизации экологических взаимосвязей провести эрозионно-
дефляционное районирование и зонирование территории с целью разработки и реали-
зации в регионах проектов противодефадационных мероприятий с внедрением адаптивно-ландшафтных и контурно-мелиоративных систем земледелия,
- разработать научные основы для перспективного дифференцированного про-Сфанственного размещения противодефадационных систем земледелия, технологий и приемов с учетом местных условий, способствующих сохранению и рациональному использованию почв и почвенного покрова, формированию афоландшафтов, организации охраняемых территорий, повышению урожаев сельскохозяйственных культур, эффективности осуществляемых мероприятий
Научная новизна. Заключается в межзональном сравнительном изучении воздействия комплекса природных и хозяйственных факторов на возникновение и развитие эрозионных и дефляционных процессов за длительный период, во вскрытии природных и антропогенных закономерностей и причин развития эрозионных и дефляционных процессов, а также закономерностей распределения эродированных и дефлиро-ванных почв в степных, лесостепных и южно-таежных ландшафтах юга Западной Сибири Вскрыта зональность проявления эрозионных и дефляционных процессов и их региональные особенности Составлены геоморфологическое, почвенно-эрозионное, афопочвенное, природно-сельскохозяйственное, афоэкологическое районирования, послужившие основой составления Генеральной схемы противоэрозионных мероприятий и ее корректировки на территорию Омской области, разработки и введения почвозащитных и природоохранных систем земледелия Научно обоснованы и рекомендованы новые подходы размещения систем земледелия на основе закономерностей распределения эродированных и дефлированных почв, проявления фавитационных процессов опустынивания, а также в определении типа и масштаба наложения зональных и региональных комплексов противоэрозионных и противодефляционных мероприятий Установлены закономерности дифференцированного распределения почвоохранных приемов в пространстве по почвенно-эрозионным, агроэкологическим и природі ю-экономическим зонам в зависимости от особенностей структуры почвенного покрова, геофафической приуроченности различных типов почв с учетом их податливости, эродированное и дефлированности
Впервые дано научное теоретическое обоснование на основе многолетних систематических исследований применению целостного комплекса организационно-хозяйственных, агротехнических, афомелиоративных, лесомелиоративных, гидротехнических, афохимических и других дополняющих друг друга противодефадационных мероприятий для борьбы с эрозией, дефляцией, опустыниванием на равнинных дефляционно и эрозионно опасных территориях юга Западной Сибири
Теоретическая значимость работы Основные положения диссертационной работы дают представление об особенностях развития, геофафических закономерностях оаспространения, направленности и интенсивности протекания эрозионных, дефляционных, гравитационных процессов на равнинных территориях юга Западной Сибири
Установлены закономерности количественных и качественных изменений почв и почвенного покрова в результате дефляции, плоскостного смыва и линейного размыва почв
Выявлена и математически доказана взаимосвязь морфометрических характеристик оврагов с развитием структуры почвенного покрова в различных типах эрозионного расчленения, что является теоретической основой для разработки противоэрози-онных технологий и мероприятий в адаптивно-ландшафтных и конгурно-мелиоративных системах земледелия
Изучено влияние гравитационных процессов на эрозионное расчленение почвенного покрова
Выявлены корреляционные зависимости между свойствами почв, определяющими интенсивность эрозионных и дефляционных процессов
Впервые для Западной Сибири изучена пространственно-генетическая дифференциация структуры почвенного покрова и динамика ее элементов при отсутствии и развитии эрозионных и дефляционных процессов
Отобраны основные абиотические и биотические факторы, влияющие на уровень агроэкологической оценки почв и почвенного покрова, разработана методика аг-роэкологической оценки почв применительно к жестким фациальным и экологическим условиям юга Западной Сибири
Практическая значимость работы. Разработанные теоретические вопросы вошли в практические рекомендации, легли в основу Генеральной схемы противоэро-зионных мероприятий, а также явились обоснованием ее корректировки, разработки систем земледелия и составления проектов внутрихозяйственного землеустройства с применением противодеградационных мероприятий на всей территории Омской области, решены важные народнохозяйственные проблемы сельскохозяйственного, экологического и природоохранного направлений, внедрение которых внесло значительный вклад в рациональное использование природных ресурсов, охрану почв и почвенного плодородия основных сельскохозяйственных зон юга Западно-Сибирского региона
На площадь 6,6 млн га сельскохозяйственных угодий, в том числе 4,3 млн га пашни составлены почвенно-эрозионные карты 1 25000 масштаба и написаны почвен-но-эрозионные очерки к ним, на которых основывается разработка противоэрозион-ных систем земледелия и рационального использования почвенного покрова, разработки рекомендаций по противоэрозионной организации севооборотной территории и необходимости внутрихозяйственного землеустройства с комплексом противоэрози-онных мероприятий, введения полевых, кормовых, почвозащитных и других специальных севооборотов, по полосному размещению паров, по возможности расширения площадей сельскохозяйственных угодий Эти материалы являются необходимыми для подсчета общих объемов, стоимости, очередности и расчета экономической эффективности комплекса противоэрозионных, противодефляционных мероприятий и потребности в противоэрозионной и противодефляционной технике С использованием эро-
зионных и дефляционных материалов проектируются виды защитных лесных насаждений, подбирается ассортимент древесно-кустарниковых пород, разрабатывается агротехника создания защитных лесных насаждений, устанавливается потребность в посадочном материале и др
Собрано, систематизировано и составлено более 80 областных карт, картосхем и картограмм (от 600000 до 3000000 масштаба) целиком на Омскую область Все эти материалы явились основой разработки рекомендаций по борьбе с развитием эрозии, дефляции, процессов гравитации и опустынивания, основой охраны земельного фонда, его рационального использования и восстановления деградированных площадей почв
Применение на территории Омской области даже не полного комплекса рекомендованных противодеградационных мероприятий прекратило губительные для почв региональные и местные пыльные бури и значительно снизило проявление плоскостного смыва и линейного размыва почв
Впервые при изучении линейных форм эрозии даны детальные описания морфологических и морфометрических характеристик водосборов, оврагов и обрывов, которые вошли в проекты и расчеты противоэрозионных гидротехнических мероприятий
Впервые в области выявлено опустынивание и степень его развития Составлены картографические материалы распространения и интенсивности проявления этих процессов
Впервые сделаны массовые анализы по выявлению изменения физико-химических, физических и химических свойств эродированных и дефлированных почв Установлены отклонения этих свойств от целинных и не деградированных почв
Сделана агроэкологическая оценка природных условий и устойчивости почв и почвенного покрова к развитию деградационных процессов, предложен метод географического распределения комплексов противодеградационных мероприятий на основе категорий деградированных почв
Основание проведения исследований Исследования проводились согласно планов и программ ОмСХИ и ОмГАУ В 1968 г согласно Постановления Омского обкома КПСС и облисполкома от 06 10 1967 г за № 75-34 «О неотложных мерах по защите почв от ветровой и водной эрозии» в рамках научного обоснования и составления Генеральной схемы противоэрозионных мероприятий, затем выполнение НИР ОмСХИ (темы №5, №20 01 и №23 «Установить количественные и качественные показатели свойств и признаков почв и почвенного покрова в целом в связи с развитием эрозионных и дефляционных процессов», 1981-1985 гг), заданий ГКНТ СССР 051 01 01 НЗ (СЭВ), НЗа и НЗб (1986-1990 гг утвержденной ГКНТ СССР, приложение №88 к постановлению ГКНТ СССР от 30 октября 1985 г №555) по разделу «Разработать и передать в Госагропром СССР прогноз развития эрозионных процессов почв, составить почвенно-эрозионную карту СССР» (1986-1989 гг ), 0 51 02 03 01 «Составить карты смытых, размытых почв и эрозионно-опасных (на Омскую обл ), по программе «Сибирь» раздел 42223 1 ! (1979-1990 гг ), проведено изучение и прогнози-
рование экзогенных геодинамических процессов на территории Омской области (Министерство геологии СССР, от 29 07 77 за №339 и от 26 10 82 за №432-д, «Новосибир-скгеология», гос регистрационный № 22-80-118/31 за 1984 г и № 22-85-8/33 за 1989 г), изучена направленность и интенсивность распространения опустынивания на юге Омской области согласно Федеральной целевой программы «Опустынивание земель России» Проведено «Исследование и прогнозирование эрозионных процессов в южной части Омской области», 1982-1984 гг И/к 02870008167, р/к госрегистрации № 65-442 01 84 00, «Приемы рационального использования удобрений на пойменных землях при поливе и осушении», 1984-1985 гг И/к 0286 0053173, р/к госрегистрации № 01 85 0027591 Выполнена тема «Изучить закономерности развития эрозионных и дефляционных процессов и определить пути создания эрозионно-устойчивых ландшафтов в равнинных условиях Западной Сибири», р/к 02880073757, р/к госрегистрации № 81090699 В 1980-1984 гг выполнялись в связи с корректировкой Генеральной схемы противоэрозионных мероприятий во исполнение приказа МСХ РСФСР № 753 от 14 августа 1983 г и задания Омского управления сельского хозяйства от 16 апреля 1982 г (утверждена решением облисполкома № 343 от 24 11 83 г ), выполнены исследования согласно письма «Омскгипроводхоза» от 31 08 83 №13-1480 по разделу «Про-тивоэрозионные мероприятия» «Отраслевой схемы развития и размещения мелиорации и водного хозяйства СССР на период до 2000 г», проведено «Эрозионно-мелиоративное обоснование Южно-Омской оросительной системы» 1991 г и др За период 1967-2006 гг лично автором и под его руководством было проведено сплошное крупномасштабное почвенно-эрозионное обследование всей территории Омской области (14118,5 тыс га) и детальное изучение эрозионных и дефляционных процессов на 16 ключевых участках площадью около 100 тыс га
Необходимость исследований диктовалась отсутствием информативных материалов для разработки противоэрозионных и противодефляционных мероприятий и проектов, направленных на сохранение и восстановление главного средства сельскохозяйственного производства - почвы, почвенного покрова и почвенного плодородия
Защищаемые положения:
1 Закономерности возникновения, развития и распределения эродированных и
дефлированных почв изменяются в зависимости от генезиса, физического, физико-
химического и химического состояния почв, от географического положения в почвен-
но-климатической зоне, геоморфологического района, типа и элемента рельефа, струк
туры почвенного покрова, состояния и типа использования почв, агроландшафта и
экосистемы в целом, что изменило морфологию, физические, физико-химические, хи
мические свойства почв, структуру почвенного покрова
2 Почвенно-эрозионно-дефляционное зонирование и районирование юга За
падной Сибири - основа дифференцированного распределения почвозащитных адап
тивно-ландшафтных систем земледелия в условиях проявления процессов эрозии, де
фляции, опустынивания территорий и развития гравитационных процессов с учетом
структуры почвенного покрова при различных уровнях организации ее и влияния генетических факторов почвообразования
Апробация работы. Материалы исследований представлялись на П 7 конференциях и других форумах, в том числе на 3-х Всесоюзных делегатских съездах почвоведов (IV съезд, Алма-Ата, 1970 г, VIII съезд Новосибирск, 1989, IV съезд Докуча-евского общества почвоведов, Новосибирск, 2004) На 9-ти Международных конференциях по почвоведению, экологии, мелиорации и охране природы «Genesis and control of fertility of salt affected soils» (Москва, 1991 г), «Роль России и Сибири в развитии экологии на пороге XXI века» (Омск, 1997), «Степной край зона взаимодействия русского и казахского народов (XVIII-XX вв), посвященной 175-летию образования Омской области (Омск, 1998), «История, природа, экономика», посвященная 125-летию Омского регионального отделения Русского географического общества (Омск, 2002), «Состояние и перспективы развития почвоведения», посвященная 60-летию образования института почвоведения им У У Успанова (Алматы, 2005), «Состояние и перспективы развития охраны окружающей среды в Омской области» (Омск, 2006) и др На Всесоюзных совещаниях и конференциях на III Всесоюзном совещании по прикладной географии АН СССР (Иркутск, 1975), на П-й Всесоюзной межвузовской конференции (Москва, 1976), на Всесоюзной научной конференции (Москва, 1989) На Республиканской научно-производственной конференции Казахстана по охране природы (Целиноград, 1976) Четырежды на Всероссийских научно-практических конференциях (Омск, 1999, Москва, 2002 и др) Трижды на Межрегиональной научно-практической конференции (Омск, 1999 и др) 10-ть выступлений на Региональных конференциях (Владивосток, 1985, Омск, 1988, Омск, 2005, Кемерово, 2005, Омск, 2006 и др), на 21 областных научно-практических конференциях (Омск, 1986, Омск, 1988. Омск, 1989 и др ) Материалы исследований докладывались ежегодно (на 63-х за 1970-2006 гг) на научно-технических и научно-производственных вузовских, общеинститутских и университетских конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов и др
Публикация материалов По материалам диссертации опубликовано 190 основных научных и методических работ, с общим объемом 388,32 (в тч 159,46-авторских) печатных листов монографий (коллективных) - 6, учебных пособий - 3, методических указаний -11, рекомендаций - 7 (по Западной Сибири и Омской области), статей - 172, за последние 5 лет опубликовано в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ - 5 работ
Личный вклад. При написании научной рабшы автором были использованы материалы личных исследований, проведенных в период с 1967 по 2006 гг, обобщены материалы почвенно-эрозионных обследований, проведенных коллективом почвенно-эрозионной экспедиции Омского СХИ, руководимой автором К анализу привлекались материалы организаций связанных с сельским хозяйством, гидрометеорологической службы, труды зар>бежных и отечественных ученых по вопросам почвоведения, зем-
леделия, защиты почв от эрозионных, дефляционных и гравитационных процессов и
Объем и структура работы: Диссертация изложена на 681 странице, в том числе текстовая часть 399 с, приложения 282 с Состоит из введения, 10 глав, вьшодов и предложений производству Включает 182 таблицы по тексту и 54 таблицы (88 с) в приложении, 33 рисунка по тексту и 265 в приложении Библиографический список содержит 686 источников, в том числе 14 работ зарубежных авторов
Автор выражает искреннюю благодарность своему Учителю, Заслуженному деятелю науки, доктору сельскохозяйственных наук, профессору НД Градобоеву, идеи которого получили дальнейшее развитие в самостоятельных работах автора. Автор благодарен за помощь и дружескую поддержку коллективу факультета агрохимии, почвоведения и экологии ОмГАУ, помогавшему автору в процессе исследований, оформления и подведения итогов на различных этапах выполнения работы, своей семье и всем своим аспирантам При проведении полевых и камеральных работ ежегодно в экспедициях участвовали студенты и аспиранты факультета, за помощь которым автор весьма признателен
