 |
|
|
ПАЛЕОКРИОГЕНЕЗ, ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И ЗЕМЛЕДЕЛИЕ |
Раздел III Прикладные и теоретические аспекты воздействия реликтовой криогенной морфоскульптуры на формирование и рациональное использование почвенного покрова
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Глава 7. РЕЛИКТОВАЯ КРИОГЕННАЯ МОРФОСКУЛЫГГУРА И АСПЕКТЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ
РКМ как фактор организации эрозионных систем
К числу важнейших проблем рационального использования почв относится борьба с эрозией, в весьма широких масштабах поразившей территории давнего и интенсивного сельскохозяйственного освоения. Эрозионные процессы продолжают развиваться и сейчас, ежегодно увеличивая протяженность овражных систем, сокращая площади пахотных земель, размывая и унося многие тонны плодородных почв.
Изучение эрозионных процессов в нашей стране в первую очередь связано с именами таких исследователей как С.С. Соболев (1948), А.С. Козменко (1957), Д.Л. Арманд (1956, 1972), Б.Ф. Косов (1964), Н.И. Маккавеев (1981). В последнее время появилось новое научное направление - эрозиоведение, которое пытается объединить знания почвоведения, гидрологии, геоморфологии и исследовать проблему эрозии почв комплексно (Заславский, 1983). Усилился также интерес к изучению процессов смыва- переноса-аккумуляции почв на почвенно-эрозионных стационарах. Эти исследования ведутся с использованием разных методик (Бобровицкая, Кокорев, 1984; Тимофеев, Чернышев, 1985; Былинская, Тимофеев, Фирсенкова, 1986; Кузнецов, 1995).
Результаты всех этих исследований разносторонни. Среди них - разработка вариантов генетических рядов эрозионных форм, методик количественного анализа эрозионных процессов, систем картографирования на основе различных морфометрических показателей, основ гидрологии склоновых потоков, комплексов противоэрозионных мероприятий, в том числе борьба с ростом оврагов, приемы рационального землепользования и т.д.
Дальнейшее совершенствование противоэрозионных мероприятий тесно связано с углублением наших представлений о механизме развития всех звеньев эрозионной системы. О том, что возможности для поиска новых решений еще не исчерпаны, свидетельствуют, в частности, результаты исследований реликтовой криогенной морфоскульптуры (Величко, Порожнякова, 1978). Эта отрасль, казалось бы, не связанная непосредственно с проблемами эрозии, располагает, однако, сейчас материалами, позволяющими внести, как представляется, существенное дополнение в некоторые аспекты исследований эрозионных процессов.
К одному из таких аспектов относятся особенности формирования начального звена эрозионных систем. Поверхности водосборов и склонов играют во многом определяющую роль в развитии указанных форм, обусловливая величину почти всего жидкого и значительную часть твердого стока. Процессы, протекающие на тех же участках, определяют состояние и сохранность почвенного покрова распахиваемых площадей. Одним из первых обратил внимание на пространственную неоднородность поверхности водосборов в связи с развитием путей поверхностного стока и процессов эрозии А.А. Троицкий (1949). Выделение этим исследователем первичных путей склонового стока, собирающих воду с малых элементов поверхности, представляет интерес для познания механизма эрозионных процессов. На большое значение "предовражного" звена эрозионных систем обращал внимание и Д.Л. Арманд (1955), который отмечал, что основная фаза эрозионной деятельности уже проделана водами до того, как они попали в овраг. Первоначальный упрощенный взгляд на водосборы как на более или менее ровные поверхности сменился представлением о существовании большой пространственной неоднородности поверхности, о наличии на таких поверхностях мелких форм - различных ложбин, промоин, потяжин. Исходя из существования таких микроформ, В.П. Лидов и др. (1973) полагали, что на таких поверхностях действует, главным образом, не плоскостной, а струйчатый смыв. Указанные формы рассматриваются этими исследователями как первичные эрозионные формы, развитие которых стимулировалось по мере освоения данных территорий под земледелие.
Рассмотрим развитие эрозионных процессов, их формирование на водосборных поверхностях с применением палеогеографического анализа.
Открытие на Русской равнине РКМ позволило по-новому интерпретировать процесс заложения начального звена эрозионных систем. Так, анализ многочисленных аэрофотоснимков территории России и Украины отчетливо показал, что верховые и боковые отвершки оврагов закладываются по древним микропонижениям, которые сохранились на месте заплывших в ходе деградации мерзлоты полигонально-жильных систем. Полевые маршруты подтвердили наметившуюся связь. Оказалось, что в ряде случаев мелкие эрозионные формы, происхождение которых объяснялось самыми различными факторами (включая антропогенные), на самом деле являются наследниками остаточного криогенного комплекса. На основании этих данных была сформулирована в основных чертах концепция предопределенности первичных эрозионных форм в ряде районов процессами, существовавшими на территории области многолетней мерзлоты в позднем плейстоцене. Как известно, и для зоны современной тундры некоторые исследователи придают большое значение роли эрозионных процессов в формировании облика ландшафтов (Косов, Константинова, 1970; Шаманова, 1971).
Вскрытая картина позволяет по-новому взглянуть на интерпретацию упомянутых форм и дает ключ к расшифровке общих закономерностей формирования предовраж- ной микроэрозионной сети, а, следовательно, и открывает новые пути в разработке противоэрозионных мероприятий.
Важность изучения начального звена эрозионных систем с точки зрения палеокриогенных процессов подчеркивается совпадением области активного развития овражной эрозии с областью, где широко распространена РКМ. Сравнение карты густоты овражной эрозии Европейской части России (Соболев, 1948) со схемой распространения РКМ для этой же территории (Величко, 1965) показывает, что районы наибольшей густоты эрозионного расчленения приходятся на зону преимущественного распространения хорошо выраженного реликтового полигонального, слитно-полигонального микрорельефа.
В целях проведения конкретного анализа по проблеме изучения зависимости современных эрозионных процессов от реликтовой криогенной морфоскульптуры были впервые разработаны методические приемы (Величко, Порожнякова, 1978) и выбран ключевой участок в Севском районе Брянской области. Участок расположен в среднем поясе распространения РКМ на Русской равнине, который приблизительно совпадает по широте с лесостепной и степной зонами, где большая часть сельскохозяйственных угодий захвачена эрозионными процессами.
Участок выбирался с помощью аэрофотоснимков, которые позволили установить существование нескольких хорошо выраженных типов реликтового криогенного микрорельефа, а также системы эрозионных форм разного порядка (овраги, промоины, потяжины), особенности конфигурации которой контролируются пространственным размещением палеокриогенного микрорельефа (51).
Участок расположен в переходной (от западных склонов Среднерусской возвышенности к Придеснинской низменности) зоне, на водораздельном пространстве рек Сев и Усожи и в пределах высоких надпойменных террас р. Сев. Особенностью строения четвертичной толщи на правобережье р. Сев является островное распространение морены днепровского возраста. В пределах участка было изучено строение верхнеплейстоценовой лёссовой толщи, которое в общих чертах соответствует горизонтам сводной стратиграфической схемы для Русской равнины (Величко, Маркова и др., 1984).
На основании изучения аэрофотоснимков территории участка удалось отдешифри- ровать наличие полигонально-блочного, слитно-блочного, бугристо-западинного, оста- точно-термокарстового и западинного типов реликтового криогенного микрорельефа. Напомним, что данные типы микрорельефа обладают различным геологическим строением, характером морфологии и рисунком форм на аэрофотоснимках (Бердников, 1976). Выделение ареалов распространения различных типов реликтового криогенного микрорельефа проводилось в соответствии с принципами картирования мерзлотных реликтов (Величко, 19736). Ареалы выделялись не только на основании качественно различных типов, но также с учетом различной морфологической выраженности и степени переработанное™ микрорельефа различными процессами, в частности, эрозионными. Так, выделялись отдельно ареалы распространения хорошо выраженного на поверхности неэродированного бугристо-западинного микрорельефа и бугристо-западинного микрорельефа, значительно измененного эрозионными процессами (52).
В качестве объекта исследования был выбран полигонально-блочный тип микрорельефа, для которого характерно наличие наиболее четко сохранившихся в разрезе следов древних мерзлотных процессов по сравнению с другими типами реликтового микрорельефа. В пределах опорного участка, расположенного на третьей надпойменной террасе р. Сев, была заложена траншея длиной 42 м, которая пересекла три межблочные зоны и заключенные между ними части блоков. В разрезе межблочных зон вскрываются две категории полигональных жил, отличающихся размерами, формой и материалом заполнения. Структуры по ряду признаков были отдешифрированы как псевдоморфозы по полигонально-жильным льдам, соответствующие двум фазам позднеплейсто- ценового ярославского этапа криогенеза (53).
В основу изучения особенностей влияния палеомерзлотного комплекса на развитие эрозионных процессов были положены картографический метод исследования и дешифрирование аэрофотоматериалов. На ключевой участок была выполнена экспериментальная серия схем. В целях удобства сопоставления аэрофото- и картографических материалов на ту же территорию был составлен и аэрофотоплан.
Анализ фотографического изображения территории участка показал, что в данном случае, возможно извлечение из этого изображения, по крайней мере, двух типов информации. Первая схема, составленная на основе такого анализа, отображает пространственное размещение палеокриогенного микрорельефа, в данном случае - ведущего фактора (54). На схеме точками показаны пониженные зоны микрорельефа — ложбины и западины. Бугры выделяются светлыми незакрашенными зонами. На второй схеме, составленной на основе аэрофотоплана, нанесены эрозионные формы разного порядка, включая овраги, промоины, потяжины (55). Основная трудность заключалась в выделении потяжин. На основании связи этих форм с реликтовым криогенным микоооельесЬом выделялись две категооии потяжин. На аэрофотоплане в отдельных местах выявляются крупные пониженные зоны, достигающие иногда в длину 1000 м. Их связь с реликтовым криогенным микрорельефом остается проблематичной. На аэрофотоплане выделяется также более мелкая система потяжин. Такими образованиями являются, собственно, ложбинные зоны палеокриорельефа, освоенные эрозионными процессами. Пониженные зоны микрорельефа образуют "капиллярную" систему водоподводящих ложбин для оврагов. Ложбинные зоны палеокриогенного микрорельефа, ориентированные согласно уклону местности, являются периодически действующими каналами стока, благодаря чему они, вероятно, изменены эрозионными процессами. Форма поперечного профиля таких образований может отличаться от поперечного профиля ложбинных зон микрорельефа, незатронутых эрозионными процессами. В значительной степени это изменение могло быть обусловлено боковым смещением русла. Как указывал В.П. Лидов с соавторами (1973), потяжинам свойственно меандрирование.
В связи с вышеизложенным очевидно, что недостаточно объяснять генезис потяжин только агроэрозионными факторами (Арманд, 1972).
Таким образом, наиболее отчетливо связь между палеокриогенным микрорельефом водосборных площадей и эрозионными формами прослеживается для самого начального звена эрозионных систем, возникших на базе ложбинных зон реликтового микрорельефа. Можно предположить, что заложение некоторых овражных форм и их существование на первых стадиях развития контролировалось особенностями конфигурации пониженных зон палеокриорельефа. Это подтверждается наличием коленообразных изгибов в очертаниях верховьев оврагов. Выше вершинного перепада оврагов, как правило, прослеживается одна или несколько крупных потяжин с целой системой мелких ложбинок стока. Такие формы являются, вероятно, линиями потенциального роста оврагов.
Благодаря наличию сети микроформ размыва, наследующих понижения палеокриогенного микрорельефа, возможно выделение водосборных площадей. В отдельных местах проведение водораздельных линий сопряжено с определенными трудностями. На аэрофотоплане отчетливо выделяются участки, где невозможно проведение четких водораздельных линий, поскольку мелкие потяжинки двух соседних водосборов связаны друг с другом переходами. В таких случаях, вероятно, граница между отдельными водосборами будет проходить по некоторому участку, где сток по системе мелких потяжин возможен как в один, так и в другой водосбор. Площади отдельных водосборов накладываются друг на друга за счет существования областей "совместного питания". Такие области выделяются как для водосборов отдельных оврагов, так и для более мелких водосборов внутри одной овражной системы (56). Полученные данные сопоставлялись с результатами выделения водосборов на основании топографической схемы (57). Характер водосборов, выделенных по топографической основе и по аэрофотоплану, несколько различен. Отмечается изменение конфигурации и размеров водосборов, выделенных по аэрофотоплану, по сравнению с теми же водосборами, выделенными обычным способом.
Итак, распространение реликтового криогенного микрорельефа, контролируя заложение микроформ размыва, через них влияет на форму и размеры водосборов. По всей видимости, конфигурация ложбинных зон палеокриорельефа вносит значительные коррективы в характер линий стока. Это воздействие может заключаться в удлинении путей поверхностного стока, поскольку ложбинные зоны микрорельефа могут отклонять направление стока от линий наибольшего уклона. Ложбинные зоны палеокрио- рельефа, как правило, образуют сопряженную сетку, что было изначально предопределено морозобойным трещинообразованием. Благодаря этому обстоятельству, существующие в настоящее время ложбинки стока, наследующие реликтовые трещины полигональных систем, взаимосвязаны и сохраняют некоторую угловатость очертаний. Линии стока приобретают, таким образом, изломанные очертания, рисунок которых значительно отличается от плавных пологих линий стока, которые проводятся при построении морфометрических карт. Распространение стока внутри малых водосборов в районах с распространением реликтового криогенного микрорельефа подчиняется более сложной закономерности, чем это предполагалось ранее.
К одной из задач исследования относилось выявление факторов, влияющих на потенциальную эрозионную опасность. Были подсчитаны коэффициенты потенциальной эрозионной опасности (см. гл. 3) для 9 ареалов распространения реликтового криогенного микрорельефа в пределах ключевого участка (8).
Математико-статистическим методом была определена теснота корреляционных связей между показателями и коэффициентом потенциальной эрозионной опасности реликтового криогенного микрорельефа.
Значительная связь наблюдается между плотностью палеомерзлотного расчленения и углами наклона поверхности (-0,68). Знак коэффициента корреляции отрицательный, связь обратная. Таким образом, на участках со значительными углами наклона полигональная решетка разрежена, в то время как на сравнительно выровненных поверхностях плотность полигонального расчленения является наибольшей. Такие данные хорошо согласуются с картиной распределения полигонов в условиях неровного рельефа в зоне современной тундры.
Между плотностью палеомерзлотного расчленения и микроперепадами относительных высот связь прямая, но весьма слабая (0,34).
Наибольшее влияние на значение коэффициента потенциальной эрозионной опасности палеокриогенного микрорельефа оказывают величины микроперепадов относительных высот. Связь эта прослеживается в виде устойчивой тенденции (0,75), знак коэффициента корреляции положительный (связь прямая).
Влияние средних углов наклона и плотности палеомерзлотного расчленения на значение коэффициента потенциальной эрозионной опасности реликтового микрорельефа значительное слабее и намечается в виде некоторой тенденции (значение коэффициентов корреляции соответственно 0,35 и 0,21).
Таким образом, для суждения о степени потенциальной эрозионной опасности отдельных типов реликтового криогенного микрорельефа наибольшее значение приобретает характер вертикального расчленения микрорельефа.
Пространственная зависимость размещения эрозионных форм от реликтового криогенного микрорельефа лучше всего прослеживается для микроформ размыва самого низкого порядка, распространенных в пределах приводораздельных участков и древних террасовых уровней, чему раньше не уделялось должного внимания по сравнению с формами мезорельефа.
Рельеф водосборных площадей, представленный реликтовым криогенным микрорельефом, является одним из важных факторов, который необходимо учитывать при оценке потенциальной опасности эрозии.
Распространение палеокриорельефа, контролируя заложение эрозионных форм, влияет на конфигурацию и размеры малых водосборов, на перераспределение стока.
Коэффициенты потенциальной эрозионной опасности Тип микрорельефа s/S( mW) >1, м .4° К Остаточный термокареговый 0,421 1,80 0°81' 0,61 Слитный, слитно-полигональный 0,311 2,00 Г48' 0,92 Хорошо выраженный бугрисго-западинный 0,333 2,90 1°78' 1,71 Западинный н бугрисго-западинный 0,405 2,73 1 ° 17' 1,29 Западинный и бугрнсто-западикный на склоне 0,210 1,78 3°22' 1,20 Бугрисго-западинный, измененный эрозией 0,332 2,51 2°00' 1,66 Измененный рельеф на склоне 0,191 2,46 2°59' 1.21 Западинный измененный 0,225 2.19 1е 14' 0,56 Западинный 0,190 1.56 2° 10' 0,62
Выделение водосборов по аэрофотоматериалам позволяет детализировать их контуры, полученные по крупномасштабной топографической основе.
Поскольку для ряда районов интенсивного сельскохозяйственного освоения на Европейской части России установлено широкое распространение реликтовой криоли- тозоны с характерным для нее криогенным микрорельфом, исследование нового способа заложения начального звена эрозионной сети, практически не учитывавшегося ранее, приобретает большое прикладное значение.
РКМ, агрохимические свойства почв и урожайностьСуммируя данные о характере распределения наиболее важных агрохимических показателей по данным всех трех ключевых районов, можно сделать следующие выводы. 1. Содержание гумуса, углерода, подвижного азота в пахотном горизонте наиболее четко связано с элементами реликтового микрорельфа, причем наибольшие значения их характерны именно для отрицательных форм этого рельефа. 2. Показатели рН солевого и рН водного занимают промежуточное положение - при определенной тенденции такой четкой картины, как для первой группы показателей, нет. 3. Пространственное распределение подвижных соединений фосфора и калия соответствия с элементами микрорельефа, как правило, не обнаруживает.
Следует также отметить, что результаты агрохимического опробования (в пространстве и по разрезу) имеют и важное самостоятельное значение для корректировки особенностей проявления древнего микрорельефа на каждом конкретном участке. В качестве примеров можно привести следующие факты. Так, на ключевом участке Голубча удалось показать с помощью этих данных намывной характер одного из светлых контуров, хотя по цветовой гамме пашни и по размерам в плане его можно было первоначально сопоставлять с другими осветленными контурами-блоками древнего палеокриорельефа. На ключевом участке Пригорское (Смоленское ополье) при задернованной поверхности бугристо-западинного микрорельефа удалось оконтурить в пространстве не выраженный на дневной поверхности крупный блок, представляющий собой, очевидно, погребенную форму древнего криогенного микрорельфа.
В результате проведенных исследований урожайности ржи в пределах Владимирского и Смоленского ключевых районов установлено, что отдельные компоненты структуры почвенного покрова на разных элементах палеокриогенного микрорельфа обладают разницей в величине урожайности, динамично меняющейся в разные годы в зависимости от погодных условий вплоть до смены знака разности на обратный. Ведущим сЬактооом в данном случае является неоавномеоность запасов влаги обусловленная мнкрорельфом. Так, в засушливые годы урожай может быть выше в понижениях микрорельфа, во влажные - наоборот. Таким образом, существует пространственно-временная изменчивость урожайности сельскохозяйственных культур, когда разные компоненты структуры почвенного покрова последовательно оказываются в оптимальных условиях для выращивания сельскохозяйственных культур.
Существующая пространственно-временная изменчивость микропестроты урожайности приводит к ее усредненным показателям в многолетнем плане. Эти данные позволяют негативно относиться к предлагаемым дорогостоящим методикам планации микрорельефа, которые и не обеспечивают стойкого эффекта, поскольку просадочные процессы до некоторой степени восстанавливают отрицательные элементы микрорельфа.
|
|
|
|
К содержанию книги: Криогенез почв
|
Последние добавления:
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков
Книги по русской истории Император Пётр Первый