Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Эколого-почвенные проблемы изучения и прогнозирования эрозионных процессов (мировая практика) 7
Глава 2. Объект и методы исследования 53
Глава 3. Закономерности развития эрозионных процессов при снеготаянии и методы их оценки 58
3.1. Процессы снеготаяния и интенсивности смыва почвы 58
3.2. Изменение мутности талой воды в потоках при снеготаянии 66
3.3. Донные размывающие скорости потока талой воды для серых лесных почв (по экспериментальным данным) 71
3.4. Верификация уравнения эрозионных потерь почвы 79
Глава 4. Миграция химических веществ с талым стоком 84
Глава 5. Влияние глобальных изменений климата на эрозионные процессы 93
Выводы 107
Литература 110
Приложения 126
- Эколого-почвенные проблемы изучения и прогнозирования эрозионных процессов (мировая практика)
- Изменение мутности талой воды в потоках при снеготаянии
- Донные размывающие скорости потока талой воды для серых лесных почв (по экспериментальным данным)
- Влияние глобальных изменений климата на эрозионные процессы
Введение к работе
Защита почв от эрозии - важное звено в проблеме охраны и рационального использования земельных ресурсов. Эрозия не только снижает плодородие почв на склонах и разрушает землю растущими оврагами, но во многих случаях приводит к проявлению ряда других негативных последствий, оказывающих отрицательное влияние на различные компоненты окружающей среды, особенно на водные. В результате эрозионных процессов со стоком воды и смываемой почвой в пруды, реки, водохранилища смываются вносимые в почву удобрения, гербициды, пестициды и другие химические вещества, применяемые в сельском хозяйстве.
Актуальность темы. Сохранение биосферы Земли и почвы, как незаменимого ее компонента, является одной из важнейших проблемой, стоящей перед человечеством. К настоящему времени в области охраны почв, в том числе и защиты ее от эрозии, достигнуты значительные результаты. Тем не менее, многие вопросы, раскрывающие закономерности проявления эрозионных процессов, требуют белее детального и глубокого изучения. Важной проблемой являются также экологические последствия эрозионных процессов в ландшафте. Знание закономерностей проявления эрозии необходимо для прогнозирования смыва почвы и связанных с ним экологических нарушений в ландшафтных системах. При этом необходим учет всех основных факторов, определяющих проявление эрозионных процессов. Особенно это относится к эрозионным процессам, формирование которых происходит в период весеннего снеготаяния. В этот период протекают сложные, многофакторные процессы взаимодействия талой воды с мерзлой и оттаивающей почвой. Кроме того, этому предшествуют значительные физические и химические изменения, происходящие в почвенной толще за холодный период года. Для успешной защиты почв
от смыва и размыва необходимы специальные исследования, направленные на изучение механизма протекания этих процессов и позволяющие раскрыть их основные закономерности.
К настоящему времени у нас в стране и за рубежом накоплен большой материал, характеризующий интенсивность смыва почв на склонах, свойства смытых почв, эффективность как отдельных, так и комплекса противоэрозионных мероприятий. Разработан целый ряд математических моделей, позволяющих прогнозировать величины эрозионных потерь почвы.
Следует отметить, что в последнее десятилетие в исследованиях процессов эрозии преобладает направление углубленного изучения механизма взаимодействия потоков воды с почвой, особенно в весенний период. Отличительной особенностью исследований протекания процессов эрозии при снеготаянии является то, что полученные результаты позволяют более полно раскрыть механизм отрыва частиц почвы (в оттаивающем или талом состоянии) потоками талой воды. В связи с этим нами были проведено изучение закономерностей формирования смыва почвы потоками талой воды в весенний период и динамики выноса некоторых химических веществ с талым стоком. Исследования проводились на слабо- и среднесмытых серых лесных почвах.
Цель и задачи исследований. Основная цель работы состояла в изучении закономерностей формирования смыва серой лесной почвы при весеннем снеготаянии и оценке величин смыва почвы и выноса химических веществ с талым стоком. При этом решались следующие задачи:
выявить влияние состояния почвы (оттаивающая, талая) на величины смыва почвы;
провести определение размывающей скорости потоков как
показателя противоэрозионной стойкости оттаивающей почвы (по экспериментальным данным);
оценить влияние интенсивности процессов снеготаяния на содержание химических веществ в талом стоке;
дать оценку влияния глобальных климатических изменений на процессы эрозии почв.
Научная новизна работы.
Выявлена зависимость интенсивности смыва почвы от температуры воздуха и скорости потока талой воды.
Проведено определение противоэрозионной стойкости серых лесных почв в период весеннего снеготаяния.
Выявлены закономерности изменения концентрации химических элементов в талом стоке.
Впервые проведен анализ климатических изменений, связанных с глобальным потеплением, и их влияния на изменение величин эрозионных потерь почвы.
Основные защищаемые положения.
Установлены закономерности изменения состояния почвы в руслах потоков талой воды и влияние этих изменений на величину смыва почвы.
Определены величины размывающей скорости потоков талой воды как основного показателя противоэрозионной стойкости почвы.
Описан процесс изменения содержания химических веществ в талом стоке.
Выявлены изменения величин стока воды и смыва почвы в связи с глобальными климатическими изменениями.
Практическая значимость. Результаты исследований
закономерностей формирования смыва почвы, вызываемого на склоновых
землях стоком талых вод, могут быть использованы для оценки эрозионной опасности серых лесных почв разной степени смытости. Закономерности изменения концентрации широкого спектра биогенных элементов в талом стоке могут служить основой для прогнозирования их потерь с эрозионным стоком. Результаты анализа влияние климатических изменение на эрозионные процессы могут являться базой для корректировки прогнозных величин смыва почвы при проектировании как отдельных противоэрозионных мероприятий, так и их комплексов.
Апробация работы.
Диссертационная работа рассмотрена и обсуждена на кафедре эрозии почв факультета почвоведения МГУ и рекомендована к защите. Материалы диссертации докладывались на 11-ой школе "Экология и почвы", Пущино (2002); 7-ой Пущинской школе-конференции молодых ученых "Биология - наука XXI века" (2003); Всемирной конференции по изменению климата, Москва (2003); Всероссийской конференции "VII Докучаевские молодежные чтения" в рамках Международного форума "Сохраним планету Земля", Санкт-Петербург (2004); 8-ой Международной Пущинской школе-конференции молодых ученых "Биология - наука XXI века" (2004); VI съезде Докучаевского общества почвоведов, Новосибирск (2004); Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Россельхозакадемии и 100-летию со дня рождения С.С. Соболева, Курск (2004); VI Всероссийском гидрологическом съезде, Санкт-Петербург (2004).
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю члену-корреспонденту РАСХН, доктору биологических наук, профессору М.С. Кузнецову за помощь в проведении исследований и обсуждении их результатов.
Эколого-почвенные проблемы изучения и прогнозирования эрозионных процессов (мировая практика)
Сельскохозяйственные и экологические аспекты проблемы эрозии почв. Почва - ценнейшее достояние человечества. В свое время В.В.Докучаев (1892) писал, что чернозем дороже золота. Без золота человек смог бы прожить, а без почвы? Вместе с нефтью и газом почва относится к невозобновимому ресурсу (Дежкин, 1997). Однако в отличие от первых почва может служить человечеству при правильном использовании бесконечно долго и не только не изнашиваться, а даже улучшаться, повышать плодородие. Плодородие - это уникальное свойство почвенного покрова Земли. А именно плодородный слой уничтожается ускоренной эрозией.
Эрозия почв - понятие крайне обширное. В настоящее время выделяют нормальную и ускоренную эрозию почвы. По определению М.Н. Заславского (1979), нормальная эрозия - это эрозия почв, интенсивность которой меньше скорости почвообразовательного процесса. Ускоренная эрозия протекает с большей скоростью, чем идут процессы почвообразования. Потери почвы, вызванные антропогенным влиянием, часто совпадают с ускоренным видом эрозии. Разные типы почв имеют разные скорости почвообразовательного процесса. Одним из методов оценки интенсивности протекания эрозии почв, является сравнение величин ее смыва со скоростью почвообразования. Слаборазвитые почвы (солонцы и светло-каштановые почвы) имеют меньшую по сравнению с другими почвами скорость почвообразования - 0,1-0,2 мм/год, и они менее устойчивы к воздействию эрозионных процессов. Наиболее плодородные почвы (черноземы оподзоленные, выщелоченные и типичные) имеют более высокие показатели - 0,4-0,45 мм/год и, соответственно, обладают большей устойчивостью к смыву и размыву. Промежуточное положение занимают дерново-подзолистые, темно-каштановые, черноземы мицеллярно-карбонатные и южные, серые лесные почвы и черноземы обыкновенные.
Эрозионные процессы в наибольшей степени развиты на землях, используемых в сельскохозяйственном производстве, и поэтому эрозионная проблема связана в основном с охраной почвы как аграрного объекта.
В мире все пахотнопригодные земли занимают в настоящее время площадь около 3 млрд. гектаров. Ежегодно человечество теряет за счет отчуждения на хозяйственные нужды и в результате различных процессов деградации почв около 15 млн. гектаров продуктивных угодий. При этом скорость деградации возрастает. За последние 50 лет она увеличилась в 30 раз по сравнению со среднеисторическои в период голоцена (Добровольский, 1997). Нехватка продуктивных пахотных земель заставляет многие страны расширять их за счет сокращения площади лесов, лугов и пастбищ. Между тем пахотнопригодных почв на Земле совсем немного: 22% территории земной суши (3,2 млрд. га). Из них под пашней в настоящее время находится 1,4 млрд. гектаров. Остающиеся нераспаханными 1,7 млрд. га представлены преимущественно малоплодородными и трудноосваиваемыми почвами (Розанов, Розанов, 1990; Report..., 1990). К тому же, по мнению ряда исследователей, особенно тщательно анализирующих земельный фонд с экологических позиций, общая площадь земель, которая может использоваться под пашню, не должна превышать 2,7 млрд. гектаров (Розов и др., 1978). Этот резерв находится, главным образом, в странах тропического пояса - под влажно-лиственными лесами с красноцветными кислыми и выщелоченными ферралитными почвами, а также в тропических и субтропических саваннах с солонцеватыми почвами.
На территории бывшего СССР после распашки целинных земель не осталось резерва плодородных легко осваиваемых почв. Таким образом, резервный фонд для дальнейшего расширения земледелия очень ограничен. Увеличение продуктивности сельского хозяйства может быть достигнуто не распашкой новых земель, а путем повышения плодородия уже используемых в земледелии и животноводстве почв со все более строгим соблюдением принципов почвоохранного, экологически обоснованного землепользования (Добровольский, 1997).
В Российской Федерации распаханность территории превышает экологически допустимые нормы, что усиливает процессы деградации почв, ухудшения гидрологического режима водосборных бассейнов, снижает продуктивность сельскохозяйственных угодий и способность природных комплексов к саморегуляции. По данным Государственного (национального) доклада о состоянии и использовании земель Российской Федерации на 1 января 1996 года (Государственный доклад..., 1996), в составе сельскохозяйственных угодий России эрозионно опасные и подверженные водной и ветровой эрозии сельскохозяйственные угодья занимали более 117,1 млн. гектаров (63%), в том числе эродированные -более 51 млн. гектаров (28%). Каждый третий гектар пашни и пастбищ является эродированным и нуждается в осуществлении мер защиты от деградационных процессов. Только на долю Центрального и Центрально-Черноземного районов (одних из наиболее крупных экономических регионов России) приходится более 11% эрозионно опасных и уже эродированных земель от общего количества таких земель на территории России. Из них эрозионно опасная и эродированная пашня занимает свыше 83% площади сельхозугодий этих районов. В Центральном районе эрозионно опасные земли составляют 53% от общего количества угодий, эродированные - 47%, в Центрально-Черноземном - 73% и 27%, соответственно (Государственный доклад..., 1996).
По данным же Государственного (национального) доклада о состоянии и использовании земель Российской Федерации в 2003 г. по состоянию на 1 января 2004 года более 50 млн. га сельскохозяйственных угодий, в том числе свыше 35 млн. га пашни, подвержено водной и ветровой эрозии, 66 млн. га сельскохозяйственных угодий эрозионно опасны. Практически все земли сельскохозяйственного назначения Центрально-Черноземного и Северо-Кавказского районов эродировано и эрозионно опасно, в Поволжье, Западной Сибири и Южном Урале каждый третий-четвертый гектар пашни подвержен эрозии. В результате ветровой эрозии продолжается процесс опустынивания земель. По данным государственного учета земель на сельскохозяйственных угодьях, отнесенных к категориям земель сельскохозяйственного назначения, а также включенных в фонд перераспределения земель, на 1 января 2004 г. в Российской Федерации водной эрозии подвержено 17,8% площади сельскохозяйственных угодий, из них пашни 12,1%, ветровой эрозии -8,4%) и 5,3% соответственно. Совместному воздействию водной и ветровой эрозии подвержено 2,4% площади сельскохозяйственных угодий (Государственный доклад..., 2004).
Изменение мутности талой воды в потоках при снеготаянии
Противоэрозионная стойкость почв, также как и водно-физические свойства, в значительной степени определяется свойствами коллоидно-дисперсных минералов, преобладающих в илистой фракции. Каолинит, мало набухающий минерал, способствует снижению ПСП, так как обеспечивает низкое сцепление между частицами. Монтмориллонит и ему подобные гидрофильные минералы придают породам и почвам высокую противоэрозионную стойкость. Однако повышение гидрофильности может способствовать понижению сопротивляемости грунтов размыву.
Увеличению ПСП способствует содержание обменного кальция. Насыщение кальцием почв, богатых коллоидами, способствует формированию лучшей водопрочной структуры и, как следствие, эти почвы более устойчивы к эрозии.
Ц.Е. Мирцхулава (1967) установил характер влияния солей на противоэрозионную стойкость грунтов. Грунты, содержащие легкорастворимые соли, обладают меньшей сопротивляемостью размыву. Вследствие быстрого вымывания солей, связность грунтов, а с ней и противоэрозионная их стойкость уменьшается. Наибольшей противоэрозионной стойкостью обладают грунты, содержащие дисперсный гипс, еще большей - грунты с крупнокристаллическими карбонатами. Максимально устойчивы к размыву грунты, содержащие гидроокислы железа и сплошной макро- и микрокристаллический кальцит.
Обратная связь существует между противоэрозионной стойкостью и коэффициентом дисперсности. Эта закономерность была использована А.Д. Ворониным и М.С. Кузнецовым (1970) для расчета коэффициента противоэрозионной стойкости: где Кпрхт - показатель противоэрозионной стойкости почвы; Кгрхт -гранулометрический показатель структурности по Вадюниной, равный отношению содержания частиц диаметром 0,001 мм к суммарному содержанию более крупных фракций при механическом анализе почвы по Качинскому; Кдисп - коэффициент дисперсности по Качинскому, равный отношению фракции диаметром 0,001 мм при микроагрегатном анализе к фракции того же размера, полученной при механическом анализе.
Исследования влияния влажности на сопротивление смыву показали, что противоэрозионная стойкость капиллярно увлажненной почвы в сотни раз выше, чем сухой (Гуссак, 1959; Жордания, 1957). Данное явление объясняется тем, что при предварительном увлажнении воздух из почвы вытесняется медленно, а при воздействии большой массы воды на сухую почву воздух выделяется бурно, разрушая агрегаты.
Отрицательно сказывается на ПСП воздействие отрицательных и положительных температур. Замерзание и последующее оттаивание при высокой влажности, особенно многократное, а также при капиллярном подтоке воды снизу значительно понижают устойчивость почв к смыву и размыву (Кузнецов, Глазунов, 2004). Образующиеся при повышенной влажности прослойки льда уменьшают сцепление и размер водопрочных агрегатов. Как указывалось выше, формированию прослоек льда способствует миграция воды к центрам кристаллизации. Не последнюю роль в процессе отрыва почвенных частиц от мерзлого массива играет тепловой поток, идущий от воды к почве. При этом поток обменивается теплом и механическим воздействием с почвенными агрегатами. Часть тепловой энергии тратиться на плавление льда вокруг частиц. Энергия связей ослабляется и происходит отрыв. Все эти процессы имеют место весной при снеготаянии. В начальный период снеготаяния поток воздействует на почву в мерзлом состоянии, имеющую (под снежным покровом) высокую противоэрозионную стойкость. В этот период скорости потоков крайне малы и смыва не происходит. В дальнейшем, при освобождении почвы из-под снега имеет место максимальный смыв. В этот период дно и стенки водотоков оттаивают при увеличивающихся значениях температуры воздуха, воды и почвы и концентрированные потоки движутся по уже сформировавшимся руслам с большими скоростями (Кузнецов, Демидов, 2002). Данные процессы объясняются тем, что, во-первых, мерзлая почва, действительно, обладает значительной противоэрозионной стойкостью. По данным В.И. Косоножкина (1992) при влажности 80% от наименьшей влагоемкости почва в мерзлом состоянии не подвергается смыву при средней скорости потока, равной 2 м/с. А, во-вторых, почва после многократных циклов замерзания-оттаивания при высокой влажности, как было указано выше, становится очень податливой смыву вследствие снижения противоэрозионной стойкости.
Результаты исследований Э.Д.Ершова с соавторами (1982) эрозии пород зоны вечной мерзлоты, вызываемой талыми водами, позволили им выделить следующие типы размыва пород зоны вечной мерзлоты: эрозионный, термоэрозионный, предельно-термоэрозионный и мерзлотно-эрозионный. Эти типы могут протекать в весенний период и в зоне сезонно-промерзающих почв, т. е. в лесной и лесостепной зонах. В случае размыва в период весеннего снеготаяния талой и оттаивающей почвы, обладающей посткриогенной структурой и пониженной прочностью, могут преобладать термоэрозионный и эрозионный типы. При этих типах размыва интенсивность эрозии возрастает примерно линейно от энергии потока и механических свойств пород в оттаивающем и талом состоянии. При воздействии потока на почву с мерзлым основанием, когда скорость ее оттаивания лимитирует интенсивность смыва и интенсивность размыва не зависит от энергии потока, а зависит от температуры воды и коэффициента теплофизических свойств мерзлой почвы, будет иметь место предельно-термоэрозионный тип смыва. Соответственно, мерзлотно-эрозионный тип характерен для почв и пород зоны вечной мерзлоты.
Влияние процессов промораживания-прогревания на противоэрозионную стойкость почв исследовано недостаточно. В большей степени изучено воздействие отрицательных температур на физические свойства почв. Исследования по изучению влияния процессов промораживания - прогревания на химические свойства поверхностей почв и глин, проведенные Т.А. Полубесовой с соавторами (1994), показали, что длительное воздействие отрицательных температур вызывает в серой лесной почве симбатные изменения содержания обменного кальция, содержания нерастворяющей влаги и фракции органического вещества, связанной с кальцием (ГВ-2). В черноземе при длительном промораживании содержание обменных кальция и магния по их опытам возрастало, что способствовало увеличению количества гуминовых кислот. В серых лесных почвах же содержание кальция уменьшалось при воздействии низких температур. При помещении образцов в условия комнатной температуры исходный состав почвенно-поглощающего комплекса восстанавливался за 1-2 месяца. В связи с этим исследователи высказывают предположение, что наблюдавшиеся изменения могут быть объяснены изменениями поверхности минералов почвенных и глинистых частиц за счет диспергирования (черноземы) и агрегации (серые лесные). Данные процессы обусловливают возникновение в почве новых поверхностей раздела твердой и жидкой фаз. По высказанной гипотезе, при промораживании эти поверхности изменяются в результате перераспределения заряда и модификации геометрии частиц.
Донные размывающие скорости потока талой воды для серых лесных почв (по экспериментальным данным)
В результате снеготаяния в весенний период при определенных условиях на склонах могут формироваться потоки талых вод. Они оказывают эродирующее воздействие на почву различной степени выраженности. Интенсивность проявления этих процессов зависит от целого ряда факторов.
Наблюдения за процессами формирования потоков воды на склонах и смыва серых лесных почв лесостепной зоны Европейской части России в отдельные годы проводили В.П. Лидов с соавторами (1974), М.С. Кузнецов (1981) и другие. Так, в исследованиях на серых лесных почвах (район вблизи г. Пущино) В.П. Лидовым, Е.Ф. Зориной и В.К. Орловой (1974) были отмечены особенности стока талых вод на пашне и выделены наиболее характерные типы ручьев, формирующихся на площади склонов.
Известно, что интенсивность эрозионных процессов зависит от энергетических характеристик потока, концентрации наносов в воде и устойчивости почвы к размыву. При этом интенсивность смыва почвы турбулентными потоками пропорциональна отношению скорости к критической для данной почвы скорости потока. В случае, когда поток недогружен, а его энергия достаточна для отрыва и переноса частиц талой или оттаивающей почвы, то наблюдаются процессы смыва. Если содержание наносов в потоке больше величины транспортирующей способности, то происходит отложение влекомых частиц. В связи с тем, что в наших исследованиях глубина потоков талой воды была разной, то значения средних скоростей потоков (V) переводились в донные (Кд) по формуле В.Н.Гончарова (1954). Для пересчета использовались данные замеров глубины потока и высота выступов шероховатости дна русла. Последний показатель рассчитывался через средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов (dw).
В 2002 году зимне-весенние условия складывались таким образом, что формирования стока на склонах не происходило. Это связано с тем, что за зимний период сформировался снежный покров довольно значительный мощности, что снизило процессы промерзания, и к началу снеготаяния почва находилась в талом или слабомерзлом состоянии. Кроме того, интенсивность таяния снега, в связи с постепенным нарастанием температуры воздуха, и растянутым периодом снеготаяния была ниже интенсивности впитывания талой воды в почву. Все это способствовало впитыванию воды в почву и отсутствию поверхностного стока.
В 2003 и 2004 годах наблюдалась противоположная картина. Почва в эти годы перед снеготаянием была достаточно увлажненной и промерзшей на 35-40 см в 2003 г. и 60-65 см в 2004 г. Интенсивное формирование поверхностного стока (ручейковая сеть) в 2003 году происходило с 5 по 8 апреля, а 2004 г. - с 29 марта по 1 апреля. В эти два года наблюдения за гидравлическими параметрами потоков талой воды проводились на склонах занятыми зяблевой вспашкой на глубину 20-22 см (зябь) и посевах озимой пшеницы. Причем в 2003 г. зяблевая вспашка проводилась после освобождения поля из-под картофеля, а в 2004 г. после зерновых культур. Исследовались потоки в верхней (слабосмытые почвы) и средней (среднесмытые почвы) частях склона.
Результаты определения показали, что средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов на склоне с озимыми в 2003 году составил 0,40 мм и 0,45 мм в 2004 году. На склоне с зяблевой вспашкой эти показатели составили, соответственно, 0,67 мм и 0,73 мм.
Проведенный нами анализ литературных данных, полученных для этих же почв, показал, что средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов на поле под зябью в 1986 г. составил 1,51 мм (Кузнецов, Демидов, 2002). По результатам исследований Т.Н. Ширяевой (2004) в 1999, 2000 и 2001 годах на зяби он составил, соответственно, 0,61, 0,60 и 0,85 мм, а на поле занятом озимыми в 1999 г. - 0,42 мм.
Проведенные нами расчеты, с учетом литературных данных, показали, что среднее значение средневзвешенного диаметра водопрочных агрегатов талой серой лесной почвы после зяблевой вспашки составляет 0,79 мм, а на поле с посевом озимой пшеницы - 0,42 мм. Такое различие в значениях диаметра водопрочных агрегатов связано с тем, что в процессе подготовки почвы под посев и при проведении посева озимых культур происходит частичное разрушение почвенных агрегатов почвообрабатывающими и посевными орудиями и их диаметр уменьшается. В дальнейших наших расчетах мы использовали приведенные выше средние значения диаметров водопрочных агрегатов (0,79 мм для зяби и 0,42 мм для озимых).
В годы исследований уклон русла потоков изменялся от 1,5 до 4,5 на зяби и от 2,0 до 5,0 на озимых. Средняя суточная температура воздуха в 2003 году по данным Станции комплексного фонового мониторинга Приокско-Террасного биосферного заповедника (СКФМ ПТБЗ) в период наших наблюдений изменялась от 1,5 до 2,5 С. Сумма осадков составила 21 мм (табл. 3.1).
Влияние глобальных изменений климата на эрозионные процессы
Рассматривая проблему нарушения почвенного покрова эрозионными процессами и связанные с ней экологические последствия, необходимо обратить внимание на явление глобального изменения климата и влияние этого изменения на характер и интенсивности протекания эрозионных процессов. В первой главе нами дан краткий анализ современного состояния изученности проблемы глобального изменения климата, показывающий, что, начиная с 70-х годов прошлого столетия, происходило постепенное повышение температуры воздуха и увеличение количества осадков особенно в северном полушарии земного шара. Климатические изменения, происходящие на земном шаре, оказывают разнообразное влияние на человека, природу и различные отрасли народного хозяйства. Эти изменения, по-видимому, будут оказывать влияние и на протекание эрозионных процессов и их перераспределение в зональном аспекте.
Для оценки влияния изменений климата на эрозионные процессы нами были проанализированы данные многолетних метеорологических наблюдений (1896-1995 гг.) за температурой воздуха и количеством осадков холодного и теплого периодов года, данные о количестве дней с дождями 10 мм и более теплого периода года по метеостанциям Каменной степи (Воронежская область), Курска и Москвы (Справочник..., 1967; Ефремов, 1976; Исаев и др., 2002; сайт: http://www.meteo.ru/data/mdata.htm). Холодное время года для Каменной степи охватывало период, начиная с ноября по март месяцы включительно, и те же месяцы + первая декада апреля для Курска и Москвы. Первая декада апреля была нами включена в анализ в связи с тем, что сток талых вод, как правило, заканчивается в начале апреля (первая декада).
Анализу по литературным данным также были подвергнуты запасы воды в снеге (с учетов осадков за период снеготаяния), величины стока талых вод и смыва почвы, полученные различными исследователями на черноземных, серых лесных и дерново-подзолистых почвах Каменной степи (Воронежской области), Курской и Московской областей. Анализ количества осадков и температуры проводился по метеорологическим данным вышеуказанных метеостанций за 100-летний период (исключение составляют данные по средней температуре холодного периода года и количество дней с осадками 10 мм для Каменной степи - 96-летний период). Результаты наблюдений за эрозионными процессами в Курской области были представлены 106 годоопытами и охватывали 34-летний период с 1962 по 1995 годы (Стариченко, 1969, 1972; Водный баланс..., 1974; Ломакин, 1978, 1990; Медведев, 1980; Барабанов, 1993; Кузнецов, Демидов, 2002). Результаты наблюдений за стоком талых вод в Каменной степи были представлены данными за 41 год в период с 1935 по 1975 годы (по Сухареву, 1976). Результаты наблюдений за эрозионными процессами в Московской области представлены данными, полученными на Подмосковной воднобалансовой станции (Одинцовский район Московской области) и Истринском опорном пункте (Материалы наблюдений..., 1970-1987; Субботин, Дыгало, 1982, 1991).
Проведенный нами анализ средней температуры воздуха за холодный период года показал, что наблюдается довольно значительные колебания средней температуры воздуха (рис. 5.1 а, б, в). Тем не менее за многолетний период прослеживается положительный линейный тренд повышения температуры воздуха холодного периода года на 1,7 С за 96 лет в Каменной степи (с -6,7 до -5,0 С), на 1,0 С за 100 лет по данным метеостанции Курск (с -5,1 до —4,1 С) и на 4,9 С за 100 лет в Москве (с -8,9 до-4,0 С). данные по величинам смыва почвы в литературе не найдены.
Анализ сумм осадков холодного периода года показал, что средняя их величина за 100 лет наблюдений в Каменной степи составила 135 мм, в Курске 213 мм и в Москве 195 мм. Тем не менее, как и с температурой воздуха, наблюдается общая для этих показателей тенденция их повышения (рис.5.2 а, б, в). Сумма осадков за этот период, судя по линии линейного тренда, в Каменной степи увеличилась на 80 мм (с 95 до 175 мм), в Курске увеличение составило 35 мм (со 195 до 230 мм), а в Москве -на 50 мм (со 155 до 205 мм).
Таким образом, анализ данных метеорологических наблюдений за 100-летний период на метеорологических станциях Каменная степь, Курск и Москва показал, что прослеживается положительный линейный тренд средней температуры воздуха и суммы осадков за холодный период года.
Основными показателями, используемыми для характеристики эрозионных процессов при снеготаянии, являются запасы воды в снеге перед снеготаянием, величины стока талых вод и смыва почвы. Проведенный нами анализ литературных данных наблюдений за запасами воды в снеге (с учетом выпадения осадков за период снеготаяния) на территориях Воронежской (Каменная степь), Курской и Московской областей показал, что несмотря на достаточно большие колебания запасов воды в снеге по годам, наблюдается, судя по линии линейного тренда, устойчивая тенденция их снижения (рис.5.3 а, б, в). Так, например, в Каменной степи за период с 1935 по 1975 годы запасы воды в снеге (с учетом выпадения осадков за период снеготаяния) уменьшились на 30 мм (с 90 до 60 мм). В Курской области величина запасов воды в снеге за период наблюдений с 1962 по 1995 годы снизилась на 70 мм - с 130 до 60 мм. В Московской области за 46-летний период наблюдений уменьшение запасов воды в снеге перед снеготаянием составляет 100 мм - с 180 до 80 мм (рис.5.3 а, б, в). Это, по-видимому, связано с тем, что, несмотря на увеличение осадков в зимний период, происходит частичное уменьшение запасов воды в снеге к началу снеготаяния за счет зимних оттепелей, связанных с общим потеплением климата, приводящим к таянию снежного покрова в этот период.
