Эрозия почв и миграция химических веществ с талым стоком

Окулик, Елена Валерьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Эрозия почв и миграция химических веществ с талым стоком
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Эрозия почв и миграция химических веществ с талым стоком"

На правах рукописи

6*г

ОКУЛИК Елена Валерьевна

ЭРОЗИЯ ПОЧВ И МИГРАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ С ТАЛЫМ СТОКОМ (на примере серых лесных почв)

Специальность 03.00.16 - экология

03.00.27 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва -2006

Работа выполнена на кафедре эрозии почв факультета почвоведения Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель - член-корреспондент РАСХН, доктор биологических наук, профессор М.С. Кузнецов

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор ,

Снакин Валерий Викторович

кандидат биологических наук Борисов Александр Владимирович

Ведущая организация - Институт фундаментальных проблем биологии РАН

Защита состоится I _200б г. в 15 часов 30 мин на заседании

Диссертационного Совета ДУ501.001.^5 при МГУ им. М.В. Ломоносова по присуждению ученой степени кандидата биологических наук.

Адрес: 119992, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, Биологический факультет, ученый совет, аудитория 389.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ

Отзывы в двух экземплярах просим направлять по адресу: 119992, Москва, Ленинские горы, Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Ученый совет

Автореферат разослан 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук л V Н.В. Карташева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сохранение биосферы Земли и почвы, как незаменимого ее компонента, является одной из важнейших проблем, стоящих 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 и экологические последствия эрозионных процессов в ландшафте. Знание закономерностей проявления эрозии необходимо для прогнозирования смыва почвы и связанных с ним экологических нарушений в ландшафтных системах.

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 противо-эрозионной 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.

1. Выявлена зависимость интенсивности смыва почвы от температуры воздуха и скорости потока талой воды.

2. Проведено определение противоэрозионной стойкости серых лесных почв в период весеннего снеготаяния.

3. Выявлены закономерности изменения концентрации химических элементов в талом стоке.

4. Впервые проведен анализ климатических изменений, связанных с глобальным потеплением, и их влияния на изменение величин эрозионных потерь почвы.

Основные защищаемые положения.

1. Установлены закономерности изменения состояния почвы в руслах потоков талой воды и влияние этих изменений на величкну смыва почвы.

2. Определены величины размывающей скорости потоков талой воды как основного показателя противоэрозионной стойкости почвы.

3. Описан процесс изменения содержания химических веществ в талом стоке.

4. 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 смьггости. 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. '

Апробации 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 Путинской 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 Путинской 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).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 работ и одна принята в печать.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа изложена на 139 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, выводов.

списка использованной литературы из_170_наименований, в том числе 14 - зарубежных авторов и приложения. Работа содержит 22 рисунка и 12 таблиц.

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.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава. Эколого-почвенные проблемы изучения и прогнозирования эрозионных процессов (мировая практика)

В первой главе по литературным источникам делается анализ сельскохозяйственных и экологических аспектов проблемы эрозии почв. Рассматриваются основные факторы, определяющие формирование стока воды и смыва почвы. Детально проанализированы существующие методы математического прогнозирования величин смыва почвы при снеготаянии. Дан анализ экологических последствий, вызываемых эрозионными процессами. Рассмотрены вопросы глобального изменения климата и возможные последствия их влияния на соотношение дождевой эрозии и эрозии в период весеннего снеготаяния в центральных районах Европейской части России.

Вторая глава. Объект и методы исследования

Экспериментальные исследования проводились с 2002 по 2004 годы на территории опытно-полевой станции Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (вблизи г. Пущино Московской области). Дня наблюдения за формированием стока талых вод и смыва почвы в весенний период был выбран склон юго-восточной экспозиции водосбора малой реки Любожихи (правого притока р. Оки). Почвенный покров части склона представлен слабо- и среднесмьггами серыми лесными почвами. Содержание гумуса в пахотном слое - 2,0-2,3%. Общая пористость, в среднем, составляет 42%. Сумма поглощенных оснований - 12,5-18,9 мг-экв/100 г почвы, рН - 6,5-6,8. Гумусовый горизонт по гранулометрическому составу - тяжелосуглинистый. Наблюдения за формирование стока талых вод и смыва почвы проводились на двух агрофонах: зяблевая вспашка на глубину 20-22 см; озимая пшеница.

Оценка физико-химических свойств почв и содержания химических элементов в талом стоке проводились по общепринятым методикам (Вадюнина, Корчагина, 1973; Агрохимические методы..., 1975; Киселев и др., 1983). Средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов (</„, м) при исходной влажности почвы (V/) определялся методом мокрого просеивания (по Саввинову).

Определение гидравлических параметров потоков (расход воды, глубина, живое сечение и средняя скорость потока) и интенсивности смыва почвы проводились в полевых условиях. Расход воды в потоках определялся путем взятия проб талой воды за определенное время и измерением ее объема мерным цилиндром. Глубина потока измерялась через каждый сантиметр по его ширине линейкой с "подпятником". Площадь живого сечения определялась планиметром по соответствующему рисунку на миллиметровке. Расчет средней скорости потока производился делением расхода воды на площадь живого сечения потока. Пересчет средних скоростей потоков (У, м/с) в донные м/с) проводили по формуле Гончарова (1954):

Ул=1,25У/1в(<5,15 Н/4), (1)

где Н-глубина потока, Л - высота выступов шероховатости дна (4=0,7 с1„ ).

Для экспериментального определения интенсивности смыва почвы отбирались пробы воды определенного объема и анализировались на мутность.

Касательное напряжение потока у дна (г, Н/м2) рассчитывалось по формуле (Кузнецов, Гендугов, 1997):

г=0,02роУ/, (2)

где ра - плотность воды (1 ООО кг/м3).

Расчетные значения смыва определялись по уравнению потерь почвы, разработанному сотрудниками кафедры эрозии почв МГУ (Клютеиоу е!.а1., 1998):

(3)

где - интенсивность смыва почв, г/м2*с; Ур - : размывающая скорость потока, м/с; а - постоянная, определяемая экспериментально; Вр - параметр массобмена при скорости, равной размывающей, т.е. Вр=^У/т)р.

Температура воды в потоке, поверхности почвы и воздуха измеряли ртутными термометрами. В расчетах использовались также данные регулярных метеорологических наблюдений за среднесуточной температурой воздуха и количеством осадков, проводимых на Станции комплексного фонового мониторинга Приокско-Террасного биосферного заповедника (СКФМ ПТБЗ).

Для оценки влияния глобальных изменений климата на эрозионные процессы использовались результаты многолетних наблюдений за запасами воды в снеге, стоком воды и смывом почвы на стоковых площадках, опубликованные литературе, а данные метеорологических наблюдений были взяты из метеорологических справочников и в интернете (сайт: http://www.meteo.ru/data/mdata.htm).

= е* ■ В. ехр т '

Математическая обработка экспериментальных данных проводилась на ПЭВМ с использованием программ «Microsoft Excel» и «SigmaPlot».

Третья глава. Закономерности развития эрозионных процессов при снеготаянии и методы их оценки

Процессы снеготаяния и интенсивность смыва почвы. 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. .

Весной 2002 года, при сложившихся климатических и почвенных условиях осенне-зимнего периода, формирование стока талых вод не происходило. Проведенный нами анализ донной скорости потоков и интенсивности смыва почвы на зяблевой вспашке и посевах озимой пшеницы в 2003 г. показал, что в этом году происходило достаточно интенсивное снеготаяние и смыв почвы. Сток талых вод проходил с 5 по 8 апреля. В первый день формирования потоков (5 апреля) максимальная интенсивность смыва почвы на зяби составляла 6,3x10""' кг/м2хс при относительно небольшой скорости потока (11,8 см/с). В последующие дни наблюдалось увеличение скоростей потоков и возрастание интенсивности смыва. Максимальная интенсивность смыва на зяби в 2003 году отмечена 6 апреля и составила 203,0*10-3 кг/м2хс при донной скорости потока, равной 8,7 м/с (табл. 1). На склоне с посевами озимой пшеницы в первый день формирования потоков максимальная интенсивность смыва составила 5,7x10-5 кг/м2*с при донной скорости потока 10,3 см/с. Максимальная же интенсивность смыва почвы на озимых в 2003 г. отмечалась 7-го апреля и составила 49,1хЮ""5 кг/м2*с при донной скорости потока 7,6 см/с (табл. 1).

В весенний период 2004 года максимальная интенсивность смыва почвы на зяби была отмечена 31 марта и составила 41,2х10""5 кг/м2*с при донной скорости потока 12,3 см/с, которая и была наибольшей для условий снеготаяния этого года. На склоне с озимыми величины наибольшей интенсивности смыв почвы и донной скорости потоков также отмечена в этот же день (31 марта), и они составили, соответственно, 33,2x10-5 кг/мгхс и 11,0 см/с (табл. 2).

Такие различия в интенсивности смыва почвы и донных скоростей потоков на зяблевой вспашке и на озимых связаны с тем, что надземные части озимых культур повышают шероховатость поверхности и снижают скорость водных потоков.

Таблица!

Донные скорости потоков (Кд) и интенсивность смыва почвы (д) на зяби и озимых в весенний период 2003 года

Дата Зяблевая вспашка Озимая пшеница

время Ул. время КА дх1(г

см/с кг/мхс см/с кг/м2*с

05.04 12-30 12,5 6,0 13-05 8,4 3,1

12-50 11,8 6,3 13-45 9,2 3,8

13-30 10,9 2,8 14-10 14,1 2,8

14-30 11,7 6Д 15-15 11,8 4,9

14-50 13,7 2,9 16-00 10,3 5,7

15-45 12,1 2,6 16-20 10,1 4,5

16-10 11,4 6,1

06.04 10-45 18,4 41,3 . 11-00 16,5 36,7

11-15 18,9 54,3 11-25 15,5 34^

11-35 14,7 32,8 11-55 16,6 28,5

12-05 133 26,3 121-20 10,4 15,8

12-45 8,8 127,2 13-00 7,7 37,1

13-20 8,7 203,0 14-05 7,6 44,3

13-40 8,4 136,5 14-15 8,7 35,3

14-30 9,7 94,7

07.04 11-40 9,8 82,3 11-25 7,6 49,1

11-55 9,0 45,1 12-05 7,9 30,5

12-15 8,1 40,6 12-30 8,9 34,3

12-45 9,3 31,8 13^)0 8,0 21,0

13-10 7,8 10,9 13-30 8,1 8,7

15-15 7,9 ' 14,2 14-00 7,5 10,4

08.04 11-50 7,6 10,6 12-05 9,5 4,4

12-30 14,7 20,6 12-50 9,9 10,7

13-40 15,3 10,2 13[Ю 13,6 6,5

14-20 19,2 8,4 13-55 11,2 3,8

Таблица 2

Донные скорости потоков (Ра) и интенсивность смыва почвы (?) на зяби и озимых в весенний период 2004 года

Дата Зяблевая вспашка Озимая тпеннда

время Ул.- см/с «хЮ5 кг/м2хс время V* см/с 0x105 кг/м2хс

29.03 12-30 12,2 6,0 13-00 10,2 4,6

13-30 10,7 5,7 14-15 8,7 4,8

14-40 11,9 8Д 15-25 8,9 5,9

16-00 11,3 6,5 15-45 16-15 7,9 7Д 4,0 4,2

30.03 11-35 12-20 6,5 7,8 . 1,8 2,5 . 11-50 12-35 5,2 6,4 и 2,1

13-00 8,8 8,7 . 13-20 7,1 6,4

14-25 10,6 19,7 14-00 7,0 10,5

15-40 11,9 30,8 15-05 16-00 83 5,1 11,8 93

31.03 10-45 10,1 30,5 11-10 10,4 15,7

11-30 113 40,7 11-55 9,1 19,2

13-40 12,3 41,2 12-20 13-05 10,9 11,0 20,9 ззд

01.04 11-25 6,4 2,1 11-10 5,2 1,8

12-05 6,6 3,5 1Ы0 6,9 2,1

13-00 4,5 0,9 13-30 6,0 1,5

Таким образом, за период проведенных исследований наблюдались условия, когда формирование поверхностного стока не происходило, и смыва почвы не было (2002 год), умеренными условиями формирования стока и смыва (2004 год) и сравнительно интенсивным протеканием эрозионных процессов (2003 год).

Изменение мутности талой воды в потоках при снеготаянии. Температурный режим, складывающийся в период снеготаяния, играет определяющую роль в формировании стока талых вод. Резкое нарастание дневных и повышение среднесуточных температур воздуха способствует интенсивному снеготаянию и, соответственно, быстрому формированию ручейковой сети. Освобождение почвы из-под снега и повышение температуры приводят к оттаиванию верхнего ее слоя и возрастанию смыва. Содержание почвенного мелкозема в потоке (мутность) является одним из показателей, характеризующих интенсивность потерь почвы. Величина насыщения потокахмытым материалом зависит как от температуры воздуха, так и от температуры поверхностного слоя почвы.

Для выяснения влияния дневной температуры воздуха и температуры верхнего 5-сантиметрового слоя почвы на насыщение потоков воды мелкоземом и интенсивность смыва проведен анализ данных мутности потока и расхода воды, полученных нами в 2003-2004 годах, и данных за 1986, 1996, 1999 и 2000 годы, опубликованных в литературе (Кузнецов, Демидов, 2002; Ширяева, 2004).

Анализ результатов наблюдений за мутностью потоков и температурой воздуха показал, что при увеличении температуры воздуха в диапазоне от 1,5° С до 8° С наблюдается постепенное увеличения мутности потоков (0,22-0,31+1,23-1,39 г/л). В дальнейшем, при более высоких температурах (9+12° С) мутность потоков изменяется в более широких пределах (3,42+19,87 г/л) в зависимости от температуры (рис. 1). Это объясняется тем, что период с более высокими температурами воздуха, как правило, связан с увеличением интенсивности снеготаяния и скорости оттаивания почвы. Все это оказывает существенное влияние на смыв почвы и, следовательно, на мутность потоков.

Интенсивность насыщения потоков мелкоземом оказывает существенное влияние на количество выносимой со склонов почвы. Проведенные нами расчеты величин интенсивности смыва почвы анализировались в связи с температурой воздуха в период проведения наблюдений и представлены на рисунке 2. Как видим, здесь наблюдается та же закономерность, что и в случае с мутностью потоков. При этом, в диапазоне температур воздуха от 1,5° до 9,0° С наблюдается постепенное увеличения интенсивности смыва почвы (от 2,1-3,5х10~5 до 7,2-25,0x10"5 кг/м2хс). В дальнейшем возрастание

температуры воздуха оказывает более сильное влияние на интенсивность смыва, и она изменяется в переделах от З1,2х10"3 до 597,09х10'"5 кгЛАс.

20 18 1« 14

г 11 | 10

6 4

2 0

0 2 4 « 8 10 12 14

Температура воздуха, град

Рис. 1. Зависимость мутности потоков талой воды на зяби и озимых от температуры воздуха (данные за 1986,1996,1999, 2000,2003,2004 годы),

600 500 400 «а- 300 200 100 0

0 2 4 6 8 10 12 14

Температура воздуха, гряд

Рис. 2. Зависимость интенсивности смыва почвы (?х105, кг/м2хс) на зяби и озимых от температуры воздуха (данные за 1986,1996,1999,2000,2003,2004 года).

Проведенные нами наблюдения за температурным режимом поверхностного (0-5 см) слоя почвы, мутностью потоков воды и интенсивностью смыва почвы показали, что в диапазоне температур от 1,1° до 8,5° С происходит постепенное увеличения мутности воды. Эта величина колеблется в пределах от 0,22 до 0,61 г/л. В дальнейшем темпера-

..... -1-* ► ■" 1 ■■'■■ ■■- ■

| <

1 ♦

♦ Т *

• ' • '

♦ 1 ♦ ♦ ъ. *

< *

► ♦ т *

к ' ♦

♦ ♦ <

4 ♦ > »

■ ■ «Л. ^ 1 4» ♦ ' ♦♦ ♦

турный режим (8,5°-15° С) поверхностного слоя почвы оказывает более сильное влияет на мутность потоков талой воды. В этом интервале температур мутность талой воды колеблется от 1,39 до 19,87 г/л. -

Донные размывающие скорости потока талой воды для серых лесных почв (по экспериментальным данным). Анализ влияния различных условий, определяющих насыщение потока талой воды мелкоземом, на интенсивность смыва почвы показал, что она в значительной степени зависит от донной скорости потока и донной размывающей скорости (Kip), являющихся объективными показателями, характеризующими механизм протекания эрозионного процесса. В связи с этим в наших исследованиях необходимо было на основании полученных экспериментальных определений и имеющихся литературных данных (Кузнецов, Демидов, 2002; Ширяева, 2004) оценить изменение донной размывающей скорости потока в зависимости от средней суточной температуры воздуха в период весеннего снеготаяния.

Значения средних суточных температур в годы наблюдений (по данным СКФМ ПТБЗ) изменялись от -0,2° до 5,6° С. Все данные за шесть лет (1986, 1996, 1999, 2000, 2001, 2003 и 2004 годы) были разбиты на четыре группы в следующих интервалах среднесуточных температур воздуха с шагом разбиения 1° С: < 3° С; 3,1° - 4,0° С; 4,1° -5,0° С; >5,0° С.

Для определения донной размывающей скорости (УАр) по экспериментальным данным для каждой температурной группы использовалась методика, основанная на анализе зависимости интенсивности смыва почвы от донной скорости потока (Кузнецов, 1981). Данная методика основана на графическом анализе зависимости интенсивности смыва почвы от донной скорости потоков, построенной в логарифмических координатах. При этом по оси абсцисс откладывались значения lqiVj-Vjo), а по оси ординат lq(g-qо), где до, Уло - наименьшие значения, соответственно, интенсивности смыва и донной скорости потока. По пересечению двух прямых на оси абсцисс находим значение lq(Vj-V&o). Величина донной размывающей скорости потока (Уар) рассчитывается путем суммирования значения антилогарифма (Vj-Km) и конкретного значения Ум-

Проведенные расчеты показывают, что при среднесуточной температуре воздуха не выше 3 градусов значения донной размывающей скорости потоков на зяблевой вспашке и на поле с посевами озимой пшеницы составляют, соответственно, 12,0 и 12,2 см/с (табл.3). Это - период начала формирования русел потоков. Поверхность почвы начинает освобождаться от снега и находиться еще в мерзлом или слабомерзлом состояниях. В дальнейшем при нарастании среднесуточных температур в интервале 3,1° - 5,0° С поверхность почвы оголяется на 50-75%. Верхний слой почвы оттаивает и, находясь в

переувлажненном состоянии на мерзлом слое легко смывается потоками талой воды (скользит по мерзлому слою). В этот период показатели донной размывающей скорости будут ниже, что и подтверждается расчетными данными (табл. 3). Как видим, на зяблевой вспашке значения У^, в этот период закономерно снижались с 9,2 до 5,8 см/с. На озимых этот показатель в том же интервале температур и даже выше 5,0° С остался практически одинаковым (8,3-8,2 и 7,8 см/с), что связано, с почвозащитной эффективностью растений. В заключительный период снеготаяния, когда средняя суточная температура воздуха превышает 5,0° С, потоки талой воды уже сформировали русла. Выступы шероховатости дна (вследствие заиления русла) имеют минимальную величину, поэтому для отрыва почвенных частиц требуется, ббльшая средняя по глубине потока скорость. В этих условиях повышается показатель ее противоэрозионной стойкости -донная размывающая скорость. На зяблевой вспашке она составила 15,3 см/с.

Проведенный анализ показал,

Таблица 3

Средняя суточная температура воздуха и донная размывающая скорость потока на зяби и озимых

Дата Интервалы среднесуточной температуры*, °С К>р, см/с

Зяблевая вспашка

23.03.1986; 31.03.2000; 01.04.2000; 05.04.2003-08.04.2003; 01.04.2004 £3 12,0

28.03.1986; 29.03.1986; 30.03.2004 3,1-4,0 9,2

07.04.1996; 08.04.1996; 31.03.1999; 02.04.2000; 29.03.2004; 31.03.2004 4,1-5,0 .5,8

30.03.1999; 02.04.1999 >5,0 15,3

Озимые

05.04.2003-08.04.2003; 01.04.2004 53 12,2

30.03.2004 3,1-4,0 8,3

31.03.1999; 29.03.2004; 31.03.2004 4,1-5,0 8,2

01.04.1999;02.04.1999 ___ >5.0 7,8.

что период весеннего снеготаяния, когда среднесуточная температура воздуха находится в интервале 4,1°-5,0° С, является наиболее опасным в эрозионном отношении. В почве после

Примечание:" - в расчетах использовались данные среднесуточных температур воздуха, полученные на СКФМ ПТБЗ.

зимне-весенних циклов промерзания-оттаивания

нарушено межагрегатное сцепление. Почва в этот температурный период оттаивает с поверхности и становится чрезвычайно податливой к эродирующему воздействию временных водных потоков.

В уравнении (3) в качестве параметров, описывающих физическую сущность протекания эрозионных процессов при снеготаянии, используются энергетический параметр потоков и параметр массообмена. Энергетический параметр представляет собой

отношение квадрата донной размывающей скорости потока к квадрату донной скорости потока (Ул^/Ул)- Параметр массообмена (д У/т) - отношение произведения интенсивности смыва почвы (д) на среднюю скорость потока (V) к касательному напряжению потока у дна (г). В этом же уравнении используется параметр Вр - параметр массообмена, при скорости, равной размывающей, т.е. Вр=^У/т)р. М.С. Кузнецовым с соавторами (1998) был разработан математический метод определения Вр. Сущность этого метода заключается в следующем. На первом этапе устанавливается наличие экспоненциальной связи между параметром массообмена (дУ/т) и энергетическим параметром потока (Улр2/Уа ). После установления связи между этими параметрами находится конкретное значение Вр. Значение Вр можно получить графически при построении значений 1п(<з>Р7т) от Удр3/Ул ■ Антилогарифм ординаты точки пересечения двух полученных прямых дает значение параметра Вр в зависимости от энергетического параметра.

Проведенные нами по данной методике определения с учетом полученных в различные годы значений донной размывающей скорости потоков позволили получить конкретные значения параметра Вр. Параметр массообмена на склоне, вспаханном под зябь изменяется от 0,001х10"3 до 0,44х10"3, на склоне с посевом озимой пшеницы от 0,09x10"3 до 0,47x10"3. Это позволяет сделать предположение, что в указанные годы поток талой воды в период снеготаяния контактировал с полностью оттаявшей или оттаявшей только с поверхности почвой.

Для подтверждения этого предположения необходимо было определить значения параметра массообмена (Вр) в различном диапазоне температур, которые нами использовались при дальнейшем анализе экспериментального материала. Кроме того, значения этого параметра необходимы для верификации уравнения потерь почвы (3).

Верификация уравнения эрозионных потерь почвы. Верификация уравнения 3 проводилась по данным полевых наблюдений, полученных нами в 2003 и 2004 годах, и литературным данным за 1986, 1996, 1999, 2000 годы на зяби и за 1999 год на поле с посевом озимой пшеницы (Кузнецов, Демидов, 2002, Ширяева, 2004). Анализировались гидравлические параметры потоков, интенсивность смыва почвы, величины донных размывающих скоростей и значения параметра Вр (с учетом показаний среднесуточной температуры воздуха).

В целях нахождения коэффициента а, входящего в зависимость 3 имеющиеся данные были сгруппированы в два массива при Ул/Ул 51 и Ул/Уа Графическое определение коэффициента а проводилось на графиках зависимости 1п(дУ/т)-1п(Вр) от Ул//У/ по данным, полученным на зяблевой вспашке (рис. 3) и на озимых (рис. 4).

У л,'/у л'

Рис. 3. Зависимость \п(цУ/т)-\п(Вр) от У ¿¿/Ул на зяби

Пересекаются прямые в точке, соответствующей нулю по оси абсцисс, то есть при У^Улр. Это говорит о том, что при размывающей скорости происходит изменение характера зависимости параметра массообмена от скорости потока. Тангенсы наклонов отрезков прямых соответствуют следующим значениям коэффициента а: на зяблевой вспашке о= -2,54 при Уа(/Ул 51 и а= -0,13 при У^/Кц ¿1, а на поле с озимой пшеницей а= -1,57 при У ¿/Ул ¿1 и а= -0,17 при У ¿¡/Ул £1.

Улр'^л

Рис. 4. Зависимость 1п(дУ/т)-]п (Вр) от У^/У/ на озимых

Зависимость параметра массообмена от энергетического параметра с учетом полученных значений а выражается следующими уравнениями: для зяблевой вспашки

■»га-

1*ьВ»—2,54-^-1

(4)

'»й-

1пВ-= -0,13

при Уц/Ул* 1

V1.

при У^У^Х

—-Ч; (5)

для озимых

-1пВ„= -1.571-£-1

(6)

ЧЯ-

1пЯ„=-0,17|-^|—1

(7)

при при руКа^-

После несложных преобразований приведенных выше уравнений (4-7) и подстановки в них рассчитанных по уравнениям 1 и 2 конкретных значений А, Уд и г получим зависимости (8-11) следующего вида: для зяблевой вспашки

<7 = 0,18-^

¡в 6,15% при Улр/У^И

ехр

для озимых

Л1< В„р„УА при У^/У^Х

У1

-2.54% V

У2

2 \

(8) ? = 9,1x10-* ехр -0,13%

7*6,15% Я V]

при УуУ^>1

при УА,/Уа> 1

(9)

(И)

Размерность параметров д, ро, Ул, соответственно, [кгхм'2хс], [кгхм"3], [мхе"']. Размерность Яи Л [м].

Далее нами так же графически были определены конкретные значения параметра массообмена (Вр) в интервале средних суточных температур, приведенных в таблице 3. Для этого строились графики зависимости значений 1п(д У/г)-\а(Вр) от У^/Уа3, относящихся к различным интервалам температур. Ординаты точек пересечения прямых соответствовали 1аВр. Антилогарифм этой величины и дает значение параметра Вр. Результаты проведенных графических определений приведены в таблице 4.

Значения параметр Вр на зяблевой вспашке изменяется от 0,026x10"3 до 0,731х10"3, а на поле с посевом озимой пшеницы от 0,041 х10'3до 0.457Х10"3 (табл.4). Это связано, по-видимому, с тем, что с изменением средней суточной температуры происходит и изменение отношения донной размывающей скорости к донной скорости потока.

Относительная ошибка рассчитанных по формулам (8-11) значений q при приведенных в таблице 4 значениях Вр по модулю составил для зяблевой вспашки 19,5% (при Улр/У^Х) и 36,7% (при Уб/У£. 1). На озимой пшенице, соответственно, 17,6% и 32,8%. Коэффициенты корреляции между экспериментально полученными значениями интенсивности смыва и рассчитанными составили на зяблевой вспашке 0,83 (при Уа/Уа£1) и 0,92 (при Уд/У&Х), а на озимых, соответственно, 0,90 и 0,76.

Таблица 4

Показатели параметра массообмена (Вр) в интервале среднесуточных температур

Дата Интервалы среднесуточной температуры , Параметр массообмена (Я,х103)

Зяблевая вспашка

23.03.1986; 31.03.2000; 01.04.2000; 05.04.2003-08.04.2003; 01.04.2004 <3 0,107

28.03.1986; 29.03.1986; 30.03.2004 3,1-4,0 0,026

07.04.1996; 08.04.1996; 31.03.1999; 02.04.2000; 29.03.2004; 31.03.2004 4,1-5,0 0,049

30.03.1999; 02.04.1999 >5,0 0,731

Озимые

05.04.2003-08.04.2003; 01.04.2004 <3 0,181

30.03.2004 3,1-4,0 0,041

31.03.1999; 29.03.2004; 31.03.2004 4,1-5,0 0,088

01.04.1999; 02.04.1999 >5,0 0,457

Примечание: * — в расчетах использовались данные среднесуточных температур воздуха, полученные на СКФМ ПТБЗ; прочерк - нет данных.

Таким образом, на основании большого экспериментального материала подтверждено наличие экспоненциальной зависимости между интенсивностью смыва почвы и квадратом отношения донной размывающей скорости к донной скорости потока. Проведено уточнение механизма смыва почвы при весеннем снеготаянии. Интенсивность смыва почвы определяется отношением донной размывающей скорости к донной скорости потоков. При этом параметр массообмена (Вр) зависит от средней суточной температуры воздуха.

Четвертая глава. Миграция химических веществ с талым стоком Защита почв от эрозии является не только одной из основных проблем охраны и рационального использования земельных ресурсов, но и частью общей экологической проблемы и становиться все более актуальной (Добровольский, 1997). Эрозионные процессы приводят не толькотгварушению почвенного покрова (смыв и размыв-почвы), но и к потерям веществ, необходимых для роста и развития сельскохозяйственных растений, снижению их продуктивности и другим негативным последствиям, связанным с загрязнением природных объектов. Кроме того, в результате эрозионных процессов со стоком поверхностных вод и смываемой почвой выносятся различные химические вещества, участвующие в почвообразовательном процессе.

Нами были проведены исследования по изучению закономерностей выноса нитратного и аммонийного азота, Р2О5, КгО, Са2+, Мд2+, СГ, БОл2" и НСОз" с поверхностным стоком талых вод в период весеннего снеготаяния на склоне с зяблевой вспашкой

и посевом озимой пшеницы. Внесение минеральных удобрений проводилось только осенью при посеве озимой пшеницы в дозе №0Р60К80. На зяблевой вспашке осеннее внесение удобрений не проводилось. Отбор проб для определения содержания химических элементов проводился в полевых условиях одновременно с изучением гидравлических параметров потоков.

Анализ результатов наблюдений за расходом воды и концентрацией в ней химических веществ показал, что величина расхода воды в потоках на зяблевой вспашке за период исследований изменялась от 0,057 до 0,213 л/с, а на озимых - от 0,036 до 0,359 л/с. За период снеготаяния концентрация нитратного азота на зяби изменялась от 0,89 до 5,86 мг/л, а на озимых - 1,14+6,54 мг/л. Изменение концентраций аммонийного азота, водорастворимых фосфора и калия составили, соответственно, 0,32+0,92 и 0,17+1,24 мг/л (И-Ш/), 0,02+1,00 и 0,44+1,20 (Р205), 0,49+1,58 и 1,90+4,50 (К20) мг/л. По другим химическим элементам также наблюдалось изменение их концентрации в зависимости от расхода воды. Концентрация кальций-иона на зяблевой вспашке изменялась от 0,24 до 0,70 мг/л, а на поле с озимыми - от 0,19 до 0,55 мг/л, для ион-магния, соответственно, 0,25+1,02 и 0,16+0,74 мг/л, натрий-ион - 0,30+1,10 (зябь) и 0,47+1,80 мг/л (озимые), по хлор-иону изменения составили 1,40+5,00 мг/л на зяби и 1,50+5,50 мг/л на озимых. Концентрации сульфат- и гидрокарбонат-ионов были значительно выше чем других химических веществ и составили на зяби - 5,00+9,90 (вО^ и 2,10+9,80 мг/л (НСОз~), а на озимых, соответственно, 2,50+11,50 и 2,80+12,80 мг/л.

Следует отметить, что практически по всем исследуемым элементам наблюдалась определенная закономерность изменения их концентрации в зависимость от расхода талой воды. Максимальные концентрации, как правило, соответствуют минимальным расходам воды. Исключение составляет изменение концентраций СГ и БОД По остальным элементам при возрастании расхода воды наблюдается довольно значительное снижение концентрации химических веществ в талой воде. Это иллюстрируют графические зависимости концентрации нитратного азота от расхода талой воды на зяблевой вспашке и озимой пшенице (рис. 5 а, б). Как видим, характер изменения концентрации N-N03" в обоих вариантах близкий. При этом следует отметить, что при расходах воды около 0,12-0,13 л/с концентрация N-N03" в талой воде стабилизируется на уровне 1-1,2 мг/л.

Характер изменения содержания К-ЫН/ от расхода близок к изменениям N-N03". Отличие заключается в величинах концентрации. При тех же расходах воды содержание ^МН4+ значительно меньше по сравнению с диапазоном концентраций N-N03" и колеблется в пределах 0,2-0,3 мг/л.

Стабилизация концентрации по другим элементах при тех же расходах талой воды (0,12-0,13 л/с) составляет на зяблевой вспашке и озимых, соответственно, по Р20з -0,02-0,05 и 0,44-0,47 мг/л, К20 - 0,49-0,50 и 1,9-2,0, Са2+ - 0,24-0,27 и 0,22-0,25, Мё2+-0,25-0,28 и 0,20-0,22, НСОз" - 2,1-2,4 и 2,8-2,9.

Характер изменения концентрации натрий-, хлор- и сульфат-ионов в зависимости от расхода талой воды отличается от приведенного выше по другим химическим веществам. Это видно на примере иона натрия (рис. б а, б). Хотя и имеется разброс точек, тем не менее, наблюдается некоторая тенденция возрастания концентрации с увеличением расхода талой воды.

Проведенный анализ показал, что установленные зависимости достаточно удовлетворительно описываются степенной формулой (у=схь). В таблице 5 приведены уравнения с величиной достоверности аппроксимации (Я2), позволяющие проводить расчеты концентрации для каждого исследуемого химического элемента.

Таблица 5

Расчетные уравнения изменения концентрации химических веществ (С) при различных расходах талой воды (О) в период весеннего снеготаяния на склоне, вспаханном под зябь и занятом посевом озимой пшеницы

Химический элемент Заблевав вспашка Озимая пшеница

Уравнение К. Уравнение Я'

N-N03" C=0,027Q"''!И', 0,691 С=0,3890"и,У13 0,683

С=0,074С2'и'(|'!и 0,674 С=0,079<3_и'!,м 0,559

а* . С=0,0530'|'6М 0,695 • С=0,467(Зч,'да1 0,681

Р2О5 С=0,0010^' 0,710 00,3980"и*"' 0,254

к2о С=0,074(3"1'иш 0,557 С=1,331<2"и"'-и 0,575

Са" С=0,059<3"и'™ 0,563 ОО.МЗО'"""1' 0,499

С=0,0230''75' 0,577 С=0,133О'и,:"8 0,603

N3* С=5,9140и-вы) 0,371 С=1,7450^|д 0,139

СГ С=24,7390°-8(" 0,560 С=4,2690и'1'"' 0,038

БО/" С=12,5890и-"'и 0,134 С = 9,5940°'1 '5 0,142

НСОэ" с=о,шсу1'™ 0,727 С=1,408О"и''"3 0,589

Примечание: Я2 - величиной достоверности аппроксимации;. - сумма М-(КТН4+ + КГОз").

Установленные закономерности могут иметь следующее объяснение. Полученные величины концентраций химических веществ в талой воде как на склоне с зяблевой вспашкой, так и с посевом озимой пшеницы имеют (за исключением содержания ЕН 3042" и НСОз~) небольшие величины. Это связано, по-видимому, с тем, что основным источником поступления этих элементов на зяблевой вспашке является их содержания в снеге, которое зависит от поступления последних с атмосферными осадками (Боб-

♦V

Л1 - 0,491

V* V

♦ ^ ♦ 4

в »,05 в,1 0,15 ОД 0Д5

б 1 с-взв^-"" к*>«,вз —

\\ ♦ ♦

< \

♦

< «м»5 04 в,15 вд 0,25 0.3 0,35 М 0,л/е

Рис. 5. Зависимость концентрации (С) N-N03" от расхода талой воды (0) на склоне с зяблевой вспашкой (а) и посевом озимой пшеницы (б).

• <

♦

0,05

0,1 0,1$ 0,2 0Д5

О, л/с

— б

♦ ♦ -4-♦ ♦

— ♦ . 1 —

0 0.05 0,1 0,15 «Д 0,25 »,3 0,35 0,4

Рис. 6. Зависимость концентрации (С) от расхода талой воды ((?) на склоне с зяблевой вспашкой (а) и посевом озимой пшеницы (б).

рицкая, 1963; Дроздова и др., 1964; Матвеев, Башмакова, 1966; Дончева, 1978; Пришил, Каратуша, 1990 и др.). Кроме того, на посевах озимой пшеницы возможно дополнительно поступление веществ за счет осеннего внесения минеральных удобрений. Это возможно при миграции химических веществ в холодный период года из почвывснегв результате разницы температур на поверхности снега и в почве.

Анализ литературных данных показал, что слой стока талых вод (13 лет наблюдений) для данной зоны с зяблевой вспашки составляет 18,6 мм, а для озимых - 40,8 мм

(Кузнецов, Демидов, 2002).

Проведенные нами расчеты величин выноса химических веществ с талым стоком с

зяблевой вспашки и озимых (с учетом полученных в полевых условиях концентраций) показали, что вынос исследуемых химических веществ с озимых культур при осеннем внесении минеральных удобрений в дозе Ш0Р60К80 в 1,8 раза выше по сравнению с зяблевой вспашкой (рис. 7).

n03 n«4 ио5 во с'. № i гп

нсоз

Рис. 7. Величины выноса химических веществ с талым'стоком с зяблевой вспашки

и посевов озимых культур

Таким образом, проведенные нами исследования показали, что на склоновых землях где осенью'проведена зяблевая вспашка на глубину 20-22 см и посеяны озимые культуры, концентрация химических веществ в талой воде в значительной степени зависит от расхода воды в потоках, слоя стока талых вод и от содержания их в снеге. Содержание химических веществ в снеге в определенной степени зависит от поступления их с атмосферными осадками, а также от осеннего внесения минеральных удобрений.

Пятая глава. 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.

Для оценки влияния изменений климата на эрозионные процессы нами были проанализированы данные многолетних метеорологических наблюдений с 1896 по 1995 гг. за температурой воздуха и количеством осадков холодного (ХП) и теплого периодов (ТП) года, данные о количестве дней с дождями 10 мм и более ТП по метеостанциям Каменной степи (Воронежская область), Курска и Москвы, исключение составляют

данные по средней температуре ХП года и количеству дней с осадками >10 мм для Ка/

менной степи, приведенные за 96-летний период (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 были подвергнуты также данные по запасам воды в снеге (с учетов осадков за период снеготаяния), величине стока талых вод и смыву почвы, полученные различными исследователями на черноземнах Каменной степи* (Воронежской области), серых лесных и черноземных почвах Курской области и дерново-подзолистых почвах Московской области. Результаты наблюдений за эрозионными процессами в Курской области были представлены 106 годоопытами и охватывали 34-летний период (1962-1995 гг) (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 (1935-1975 гт) (по Сухареву, 1976). По Московской области эрозионные процессы представлены данными (46-летний период), 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 ХП показал, что наблюдается довольно значительные колебания средней температуры воздуха. Тем не менее за многолетний период прослеживается положительный линейный тренд повы-

* данные по величинам смыва почвы в Каменной степи в литературе не найдены

шения температуры воздуха ХП на 1,7? С за 96 лет в Каменной степи (с -6,7° до -5°), на 1,0° С за 100 лет по данным метеостанции Курск (с -5,1° до -4,1°) и на 4,9° С за 100 лет в Москве (с-8,9° до-4,0°).

Средняя сумма осадков ХП за 100 лет наблюдений в Каменной степи составила 135 мм, в Курске 213 Мм и в Москве 195 мм. Тем не менее, как и для температуры воздуха, наблюдается тенденция ее повышения. 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).

Основными показателями, используемыми для характеристики эрозионных процессов при снеготаянии, являются запасы воды в снеге перед снеготаянием, величины стока талых вод и смыва почвы. Проведенный 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. Так, например, в Каменной степи за период с 1935 по 1975 годы запасы воды в снеге уменьшились на 30 мм (с 90 до СО мм). В Курской области за период наблюдений с 1962 по 1995 годы снижение составило 70 мм - с 130 до 60 мм. В Московской области за 46-летний период наблюдений уменьшение составило 100 мм - с 180 до 80 мм. Это, по-видимому, связано с тем, что, несмотря на увеличение количества осадков в зимний период, происходит частичное уменьшение запасов воды в снеге к началу снеготаяния за счет зимних оттепелей, связанных с общим потеплением климата.

; Уменьшение запасов воды в снеге приводит к уменьшению слоя стока талых вод. Согласно линии линейного тренда, снижение стока талых вод в Каменной степи составило 41 мм (с 55 мм до 14 мм), в Курской области - 55 мм (с 60 до 5 мм), а в Московской - 90 мм (снижение со 120-до-30 мм). ------

Анализ показателей смыва почвы, полученных в условиях Курской и Московской областей показал, что его величина в основном зависит от объема стока талых вод. Наблюдается слабая тенденция к уменьшению величин смыва почвы. В Курской области величина снижения составила около 0,4 т/га, а в Московской области - 0,2 т/га.

Анализ данных по выпадению осадков в ТП показал, что происходит увеличение суммы осадков. В Каменной степи величина этого увеличения составило всего 10 мм с 310 до 320 мм. Причем, начиная с 1950 по 1995 годы, наблюдается устойчивая тенденция возрастания количества осадков в теплый период с 270 до 350 мм (на 80 мм). В

Курске количество осадков увеличилось на 40 мм с 360 мм до 400 мм, В то же время, с 1960-1965 по 1995 годы также отмечается более интенсивное увеличение количества осадков теплого периода года. В Москве увеличение количества осадков за этот период года составило 130 мм (с 330 до 460 мм).

Количество дней с выпадением осадков 10 мм и более (так пазываемых стокофор-мирующих осадков) также имеет тенденцию к увеличению. Судя по линии линейного тренда, за анализируемый период произошло увеличение числа дней с таким слоем осадков в Каменной степи на 2 (с 7 до 9), в Курске на 3 (с 9 до 12), а в Москве на 4 (с 8 до 12). Следовательно, интенсивность дождевой эрозии должна увеличиваться. Об этом свидетельствуют результаты расчета гидрометеорологического параметра (Кгм) ливневого поверхностно-склонового процесса (по Швебсу, 1974). Величина этого параметра зависит, главным образом, от количества осадков, выпавших с интенсивностью выше критической (образующей смыв). В работе С.Г. Чорного (С1югпу, 2003) показано, что параметр Кгм можно приблизительно рассчитать по простой эмпирической зависимости:

Кгм»0,02е°-О1р, (12)

где Р - годовое количество осадков, мм.

Результаты расчета по формуле (12) показали, что Кгм за 96-летний период увеличился по Каменной степи с 0,55 до 0,65 или на 18%, за 100-летний период по Курску с 1,02 до 1,4 или на 37% и по Москве с 0,73 до 1,48 (на 103%).

Следует отметить, что подобные результаты получены также на черноземах Поволжья в районе г. Саратова сотрудниками Научно-исследовательского института сельского хозяйства Юго-Востока (Медведев, 2001).

ВЫВОДЫ

1. Формирование поверхностного стока талых вод на склоне, вспаханном под зябь и с посевом озимой пшеницы, зависит от климатических условий, складывающихся в зимне-весенний период. Так в 2002 году поверхностного стока и смыва почвы не было, в 2004 г. наблюдался умеренный сток и смыв, в 2003 г. - значительный.

2. Установлено, что содержание мелкозема в талой воде (мутность) и интенсивность смыва почвы в значительной степени зависят от дневной температуры воздуха в период снеготаяния. Результаты наблюдений показали, что в диапазоне среднесуточных температур воздуха от 1,5° С до 8° С наблюдается постепенное увеличение мутности потоков талой воды (0,22-031+1,23-1,39 г/л). При температуре воздуха выше 8° С содержание мелкозема изменяется в более широких пределах (3,42+19,87 г/л) в зависимости от температуры. Аналогичная закономерность наблюдается с величинам интенсивности смыва почвы.

мой пшенице при различных значениях средней суточной температуры воздуха. Максимальное значение У^ на зяби составило 15,3 см/с при среднесуточной температуре >5° С, а на озимых - 12,2 см/с при температуре ¿3° С.

4. Выявлено, что наиболее опасным в эрозионном отношении является период весеннего снеготаяния, когда средняя суточная температура воздуха колеблется в интервале от 4,1° до 5° С, а освободившаяся от снега поверхность почвы составляет 50% и более.

5. На основании экспериментального материала подтверждена экспоненциальная зависимость между интенсивностью смыва почвы и энергетическим параметром (У^/УА

6. Установлено, что интенсивность смыва почвы в период снеготаяния определяется отношением донной размывающей скорости к размывающей скорости потоков. При этом параметр массообмена (Вр) зависит от средней суточной температуры воздуха. Получены конкретные значения Вр в интервале среднесуточных температур ¿3° + >5°.

7. Результаты проведенных исследований и анализ литературных данных позволили провести верификацию теоретического уравнения потерь почвы, разработанного на кафедре эрозии почв МГУ им. М.В. Ломоносова. Относительная ошибка расчетов по модулю составила для зяби 19,5% при У/ц/Уа<Л и 36,7% при У^//Ул>\. Для озимой пшеницы, соответственно, 17,6% при У^/У^й! и 32,8% при У^/Ул>1.

8.Изучение содержания химических элементов в талой воде показали, что практически для всех элементов наблюдается определенная закономерность изменения их концентрации с возрастанием расхода воды. Минимальные их концентрации, соответствуют максимальным расходам воды (N-N03", К-КПД Р2О5, КгО, Са1+, НСОз"). Исключение составляет изменение концентраций Ма"*, СГ, БО/-.

9. Установлено, что на склоновых землях, где осенью проведена зяблевая вспашка на глубину 20-22 см или посеяны озимые культуры, концентрация химических веществ в талой воде зависит в значительной степени от расхода воды в потоках, слоя стока талых вод, и от содержания их в снеге. Содержание химических веществ в снеге зависит от поступления их с атмосферными осадками, а также от осеннего внесения минеральных удобрений.

10. Анализ метеорологических данных за 100-летний период наблюдений в Каменной степи (Воронежская область), Курске и Москве показал, что прослеживается положительный линейный тренд повышения средней температуры воздуха и суммы осадков за холодный период года. При этом наблюдается уменьшение запасов воды в снежном покрове, снижение слоя стока талых вод и величин смыва почвы. В теплый период года наблюдается возрастание слоя осадков и увеличение числа дней с осадками 10 мм и более (стокоформирующие осадки).

' Список публикаций

1. Влияние глобальных изменений климата на эрозионные процессы при снеготаянии // Тезисы докладов 7-ой Путинской школы-коиферсиции молодых ученых «Био-

1 логия - наука XXI века, Пущино, 2003. С.403-404. I

2. Миграция химических веществ при снеготаянии на эродированных серых лесных почвах // Тезисы докладов Всероссийской конференции "VII Докучаевские молодежные чтения" в рамках Международного форума "Сохраним планету Земля", Санкт-Петербург. 2004. С.28-29.

3. Эрозионные процессы и миграция химических веществ при снеготаянии // Тезисы докладов 8-ой Международной Путинской школы-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века, Пущино, 2004. С. 173.

4. Влияние глобальных изменений климата на эрозионные процессы в лесостепи Центральной России // Материалы VI съезда Докучаевского общества почвоведов, кн.2, Новосибирск: Наука-Центр, 2004. С.519 (в соавторстве).

5. Влияние глобальных изменений климата на характер эрозионных процессов // Сб. докладов Международной науч.-практич. Конференции, посвященной 75-летию Россельхозакадемии и 100-летию со дня рождения С.С. Соболева, Курск, 2004. С.ЗЗб-338.

6. Развитие эрозионных процессов и оптимизация агроландшафта при глобальном изменении климата // Сб.: "Актуальные инновационные разработки по оптимизации агроландшафтов в условиях рыночных отношений". Материалы Всеросийской научно-практической конференции. М., 2004. С. 193-197 (в соавторстве).

7. Влияние глобальных изменений климата на эрозионные процессы в ЦЧО // Тезисы докладов VI Всероссийского гидрологического съезда, секция 6 "Проблемы русловых процессов, эрозии и наносов", Санкт-Петербург: Гндрометеоиздат, 2004. С. 102104 (в соавторстве).

8. Влияние глобальных изменений климата на эрозионные процессы И Раздел 1.6 в колл. монографии "Глобальные проявления изменений климата в агропромышленной среде" (под ред. акад. РАСХН Иванова А.Л.), М., 2004. С. 72-81 (в соавторстве).

9. Влияние эрозионных процессов при снеготаянии на вынос химических вещесгв в агроландшафтс // Бюллетень "Использование и охрана природных ресурсов России", 2005, №3. С. 92-94 (в соавторстве).

10. Миграция химических веществ с поверхностным стоком талых вод // Агрохимия, 2007, №1 (в соавторстве) - принята в печать.

Подп. в печ. 12.10.2006 г. Формат 60x84/16. Усл. п л. 1.1. Тираж 100 экз. Заказ 2516.

ГУП МО «Серпуховская типография» Министерство по делам печати и информации Московской области

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Окулик, Елена Валерьевна

Введение.

Глава 1. Эколого-почвенные проблемы изучения и прогнозирования эрозионных процессов (мировая практика).

Глава 2. Объект и методы исследования.

Глава 3. Закономерности развития эрозионных процессов при снеготаянии и методы их оценки.

3.1. Процессы снеготаяния и интенсивности смыва почвы.

3.2. Изменение мутности талой воды в потоках при снеготаянии.

3.3. Донные размывающие скорости потока талой воды для серых лесных почв (по экспериментальным данным).

3.4. Верификация уравнения эрозионных потерь почвы.

Глава 4. Миграция химических веществ с талым стоком.

Глава 5. Влияние глобальных изменений климата на эрозионные процессы.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Эрозия почв и миграция химических веществ с талым стоком"

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.

• 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.

1. Выявлена зависимость интенсивности смыва почвы от температуры воздуха и скорости потока талой воды.

2. Проведено определение противоэрозионной стойкости серых лесных почв в период весеннего снеготаяния.

3. Выявлены закономерности изменения концентрации химических элементов в талом стоке.

Основные защищаемые положения.

1. Установлены закономерности изменения состояния почвы в руслах потоков талой воды и влияние этих изменений на величину смыва почвы.

3. Описан процесс изменения содержания химических веществ в талом стоке.

4. 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).

Заключение Диссертация по теме "Экология", Окулик, Елена Валерьевна

ВЫВОДЫ

2. Установлено, что содержание мелкозема в талой воде (мутность) и интенсивность смыва почвы в значительной степени зависят от дневной температуры воздуха в период снеготаяния. Результаты наблюдений показали, что в диапазоне температур воздуха от 1,5° С до 8° С наблюдается постепенное увеличения мутности потоков талой воды (0,22-031-Й,23-1,39 г/л). При температуре воздуха выше 8°С содержание мелкозема изменяется в более широких пределах (3,42-И 9,87 г/л) в зависимости от температуры. Аналогичная закономерность наблюдается с величинами интенсивности смыва почвы.

3. Результаты полевых наблюдений и анализ экспериментальных данных, опубликованных в литературе, позволили получить показатели донной размывающей скорости потока талой воды (Удр) для серой лесной почвы на агрофонах зяблевой вспашке и озимой пшенице при различных значениях средней суточной температуры воздуха. Максимальное значение Удр на зяби составило 15,3 см/с при среднесуточной температуре >5° С, а на озимых - 12,2 см/с при температуре <3° С.

5. На основании экспериментального материала подтверждена экспоненциальная зависимость между интенсивностью смыва почвы и у у энергетическим параметром (Удр /Ул ).

7. Результаты проведенных исследований и анализ литературных данных позволили провести верификацию теоретического уравнения потерь почвы, разработанного на кафедре эрозии почв МГУ им. М.В. Ломоносова. Относительная ошибка расчетов по модулю составила для зяби 19,5% при У^/Ул<\ и 36,7% при V^V^X. Для озимой пшеницы, соответственно, 17,6% при Уа/Уа^ и 32,8% при Уа/Уд> 1.

8. Изучение содержания химических элементов в талой воде показали, что практически для всех элементов наблюдается определенная закономерность изменения их концентрации с возрастанием расхода воды. Минимальные их концентрации, соответствуют максимальным расходам воды (N-N03", N-NH4+, Р205, К20, Са2+, Mg2+, НС03"). Исключение составляет изменение концентраций Na , CI , SO4 .

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Окулик, Елена Валерьевна, Москва

1. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 656 с.

2. Алифанова Т.И. Водный режим почвогрунтов на лесозащищенных полях Среднего Заволжья. // Сельское хозяйство Поволжья, 1959, №6. С.51-57.

3. Алифанов В.М. Палеокриогенез и современное почвообразование. Пущино, 1995.320 с.

4. Барабанов А.Т. Агролесомелиорация в почвозащитном земледелии. Волгоград, 1993.155 с.

5. Бефани А.Н. Основы теории ливневого стока. 4.2. // Тр. Одесск. гидромелиор. ин-та, вып. 14. Л.: Гидрометеоиздат, 1958. 409 с.

6. Бобрицкая М.А. Поступление азота в почву с атмосферными осадками в различных зонах Европейской части СССР // Почвоведение, 1962, №12.- С.53-60.

7. Бобрицкая М.А. Поступление азота с атмосферными осадками и вынос его из почвы лизиметрическими водами // Почвоведение, 1963, №9. С.21-29.

8. Боголюбова И.В., Бобровицкая Н.Н и др. Методические рекомендации по учету поверхностного стока и смыва почвы при изучении водной эрозии. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 88 с.

9. Брауде И.Д. Эрозия почв, засуха и борьба с ними в ЦЧО. М.: Наука, 1965. 140 с.

10. Брауде И.Д. Рациональное использование эродированных серых лесных почв Нечерноземной зоны РСФСР. М.: Лесная промышленность. 1976. 72 с.

11. Будыко И.М., Ефимова Н.А., Лугина К.М. Современное потепление. // Метеорология и гидрология, 1993, №7. С.29-34.

12. Булаткин Г.А. Эколого-энергетические аспекты продуктивности агроценозов. Пущино. ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1986. 209 с.

13. Бурыкин A.M. Устойчивость почв к водной эрозии. // Почвоведение, 1987, №12. С. 110-120.

14. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследований свойств почв и грунтов. М.: Высшая школа, 1973. 400 с.

15. Васильева В.М., Херсонский Э.С. Расчет глубины промерзания почвогрунтов в бассейне Верхнего Дона. // Труды ГГИ: Исследования, расчеты и прогнозы весеннего половодья, вып. 233. Л.: Гидрометеоиздат, 1977 С. 113-117.

16. Влияние глобальных изменений климата на функционирование основных отраслей и здоровье населения России. М.: Эдиториал УРСС, 2001. 212 с.

17. Водный баланс основных экосистем центральной лесостепи. Материалы экспериментальных исследований. / Под ред. A.M. Грина. 4.2. М., 1974. 134 с.

18. Воейков А.И. Снежный покров, его влияние на климат и погоду и способы исследования. Записки русского географического общества по общей географии, т. XVIII, №2, Спб, 1885. С. 186-192.

19. Воронин A.JL, Кузнецов М.С. Опыт оценки противоэрозионной стойкости почв. // Сб.: "Эрозия почв и русловые процессы", вып. 1, М., 1970. С. 99-115.

20. Высоцкий Г.Н. О гидрологическом и климатическом влиянии лесов. M.-JL: Гослесбумиздат, 1952. 112 с.

21. Галахов Н.Ф. Снеговой покров в лесу. // Метеорология и гидрология, 1940, №3. С.3-17.

22. Гендугов В.М., Кузнецов М.С., ХалиловМ.С., ИванютаА.А. Новый подход к оценке эродирующего действия потока на почву. // Вестн. Моск. Ун-та, Сер. Почвоведение, 1997, №2. С.37-42.

23. Герасименко В.П. Теоретические основы регулирования водной эрозии на пашне. // Почвоведение, 1988, № 10. С. 108-116.

24. Герасименко В.П. Среднемноголетний смыв почвы на пашне в различных природных и сельскохозяйственных угодьях. // Почвоведение, 1995, №5. С.608-616.

25. Глазовский Н.Ф., Злобина А.И., Учватов В.П. Химический состав снежного покрова некоторых районов Верхнеокского бассейна // Сб.: "Региональный экологический мониторинг (На примере Верхнеокского бассейна). М.: Наука, 1983. С.67-86.

26. Голубев В.Н., Сократов С.А. Миграция водяного пара на границе снежного покрова с мерзлыми грунтами // Вестник Московского университета, сер. 5, География, 1995, №3. С.51-55.

27. Голубчиков С.Н., Долгов С.В. Гидроэкологические последствия реформ. // Энергия, 2002, №8.

28. Гончаров В.Н. Основы динамики русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1954. 451 с.

29. Горшенин Н.М. Принципы размещения защитных лесных полос на пахотных склонах. // Науч. отчет ВНИАЛМИ за 1941-1942 гг. М.: Сельхозгиз, 1946. С.34-54.

30. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1995 году». М.: «Экос-информ», 1996. 452 с.

31. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей природной среды Российской Федерации в 2004 году». М., 2005. 603 с.

32. Гудзон Н. Охрана почв и борьба с эрозией. Пер. с англ. М., 1974. 304 с.

33. ГуссакВ.Б. Эродируемость почв, пути ее исследования и некоторые связанные с ней проблемы. // Автореф. докт. дисс. Ташкент, 1959. 41 с.

34. Дежкин В.В. Природопользование. М.: изд-во МНЭПУ, 1997. 88 с.

35. Демидов В.В. Закономерности эрозии почв лесостепной зоны при снеготаянии как научная основа системы почвозащитных и природоохранных мероприятий. // Автореф. дисс.на соиск. уч. ст. док. биол. наук. М. 2000. 48 с.

36. Демидов В.В., Никитишена И.А., Личко В.И. Потери азота на эродированных серых лесных почвах при снеготаянии. // Агрохимия, 1994, № 12. С.3-8.

37. Добровольский Г.В. Тихий кризис планеты. // Вестник РАН, 1997, т. 67, №4, С.313-320.

38. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы. М.: Наука, МАИК "Наука/Интерпериодика", 2000. 186 с.

39. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь. Спб. 1892. Также: М.-Л.: Сельхозгиз. 1936. 117 с.

40. ДончеваА.В. Ландшафт в зоне воздействия промышленности. М., 1978. 96 с.

41. Дорст Ж. До того как умрет природа. М.: Прогресс, 1968, 415 с.

42. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. 416 с.

43. Дроздова В.М., Петренчук О.П., Селезнева Е.С., Свистов П.Ф. Химический состав атмосферных осадков на Европейской территории СССР. Л., 1964. 209 с.

44. Ершов Э.Д., Малиновский Д.В., Кучеков Е.З. и др. Термоэрозия дисперсных пород. М.: Изд-во МГУ, 1982.193 с.

45. Ефремов Н.И. Месячные количества атмосферных осадков, средние для районов Европейской территории СССР и Северного Казахстана. Л.:Гидрометеоиздат, 1976. 112 с.

46. Жордания Т.Г. Влажность как один из основных факторов, определяющих размываемость связных грунтов. // Тр. Груз. НИИНиМ, 1957, вып. 18-19. С.496-508.

47. Заславский М.Н. Эрозия почв. М.: Мысль, 1979. 245 с.

48. Заславский М.Н. Эрозиоведение. М.: Высшая школа. 1983. 320 с.

49. Захаров В.В. Пути повышения продуктивности земель, мелиорируемых лесными полосами. // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. докт. с.-х. наук. Горький, 1977. 24 с.

50. Захарченко И.Г. О поступлении азота с атмосферными осадками и потерях его при вымывании из почвы в Полесье и лесостепи УССР // Агрохимия, 1974, №2. С.20-24.

51. Зверев В.П., Варванина О.Ю., Путилина B.C. Закономерности изменения состава атмосферных осадков на территории России // Геоэкология, 1997, №5. С.30-38.

52. Иванов В.Д. К методике определения податливости почв смыву и установлению зависимости между жидким и твердым стоком. // НТБ по защите почв от эрозии, вып. 7, Курск, 1975. С. 18-20.

53. Иванов В.Д., ЛопыревМ.И. Об установлении категории эрозионно-опасных земель по интенсивности смыва почв талыми водами. // Почвоведение, 1979, №4. С.81-91.

54. Иванов В.Д. Метод расчета интенсивности поверхностного смыва с пахотных склонов в ЦЧО. // Почвоведение, 1980, №4. С.61-66.

55. Иванов В.Д. Сток воды и смыв почвы в зависимости от высоты падения склона. // Почвоведение, 1980, №12. С. 112-117.

56. Иванов В.Д. Прогнозирование водной эрозии. // Почвоведение, 1985, №12. С.87-97.

57. Израэль Ю.А. Изменения глобального климата, их причины и последствия. // Материалы науч. конференции, посвященной 85-летиюакадемика A.JI. Яншина "Глобальные экологические проблемы на пороге XXI века". М.: Наука, 1998. С.49-68.

58. Имитационное моделирование системы "водосбор-река-морской залив". Талин: Валгус, 1989. 428 с.

59. Инструкция по определению расчетных гидрологических характеристик при проектировании противоэрозионных мероприятий на Европейской территории СССР. JL: Гидрометеоиздат, 1979. 62 с.

60. Калюжный И.Л., Павлова К.К. Формирование потерь талого стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 160 с.

61. Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. М.: Изд-во МГУ, 1977.-312 с.

62. Качинский Н.А. Замерзание, размерзание и влажность почвы в зимний сезон в лесу и на полевых участках. М., 1927. 168 с.

63. Каштанов А.Н., Шишов Л.Л., Кузнецов М.С., Кочетов И.С. Проблемы эрозии и охраны почв России. // Почвоведение, 1999, №1. С.97-105.

64. Киселев Г.Г., Личко Р.П., Межбурд Т.А. Ионоселективные электроды. Применение для исследования химических и физико-химических свойств почв (Методические рекомендации). Пущино, ОНТИ НЦБИ, 1983.56 с.

65. Козменко А.С., Ивановский А.Д. Снежный режим в Центральной лесостепи. // Гидротехника и мелиорация, 1952, №12. С. 13-32.

66. Козменко А.С. Основы противоэрозионной мелиорации. М.: Сельхозгиз, 1954. 423 с.

67. Козменко А.С. Эрозия почв и борьба с ней. В кн.: Агролесомелиорация, изд. 3-е. М.: Госсельхозиздат, 1956. С.269-359.

68. КорневЯ.В. Эрозия почв как фактор урожайности. // В кн.: Эрозия почв. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1937. С.187-246.

69. Косоножкин В.И. Моделирование процессов эрозии почв при стоке талых вод. // Автореф. дис.канд. с.-х. наук. М., 1992. 25 с.

70. Костычев П.А. О борьбе с засухами в черноземной области посредством обработки полей и накопления на них снега. 1893. Избранные труды. М.: Изд-во Ан СССР, 1951. С.453-544.

71. Кочетов И.С. Эродированные почвы Центрального Нечерноземья и их интенсивное использование. М., 1988. 147 с.

72. Кочетов И.С. Агроландшафтное земледелие и эрозия почв в Центральном Нечерноземье. М.: Колос, 1999. 224 с.

73. Кудеяров В.Н. Минеральные удобрения и окружающая среда // Экология и земледелие. М., 1980. С.145-154.

74. Кузнецов М.С. Скорость потока, размывающего почву, как характеристика ее противоэрозионной стойкости. // Сб.: Эрозия почв и русловые процессы. Изд-во МГУ, вып. 6, 1978. С.86-97.

75. Кузнецов М.С. Противоэрозионная стойкость почв. Изд-во МГУ, 1981. 135 с.

76. Кузнецов М.С., Литвин Л.Ф., КимА.Д., Демидов В.В., ФлёссА.Д., Есафова Е.Н. Оценка опасности эрозии почв в загрязненных районах Тульской области. // Вестник Моск. Ун-та, сер. 17, Почвоведение, 1994, №3. С. 17-29.

77. Кузнецов М.С., Пушкарева М.М., ФлёссА.Д., Литвин Л.Ф., Блохин Е.Л., Демидов В.В. Прогнозирование интенсивности водной эрозии и миграции радионуклидов в загрязненных районах Брянской области. // Почвоведение, 1995, №5. С.617-625.

78. Кузнецов М.С., ГендуговВ.М. Критические скорости и касательные напряжения потоков талых вод для основных почв земледельческих территорий России. // Почвоведение, 1997, №5. С.625-628.

79. Кузнецов М.С., Гендугов В.М., Косоножкин В.И. Закономерности эродирующего действия потока воды на оттаивающую почву. // Почвоведение, 1999, №11. С. 1393-1400.

80. Кузнецов М.С., Демидов В.В. Эрозия почв лесостепной зоны Центральной России: моделирование, предупреждение и экологические последствия. М.: Изд-во Полтекс. 2002. 184 с.

81. Кузнецов М.С., Глазунов Г.П. Эрозия почв: Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГУ, Изд-во "КолосС", 2004. 352 с.

82. Кузьмин П.П. Формирование снежного покрова и методы определения снегозапасов. JL: Гидрометеоиздат, 1960. 171 с.

83. Кучмент JI.C., Калинин Г.П. О численных методах решения уравнения Сен-Венана для расчета неустановившегося движения воды в реках. // Метеорология и гидрология, 1963, №6.

84. Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв: основные закономерности и количественные оценки. М.: Изд-во МГУ, 1993. 200 с.

85. ЛидовВ.П., Зорина Е.Ф., Орлова В.К. Морфология ручейков талой воды на склонах и определение концентрации переносимых ими наносов. // Сб.: Эрозия почв и русловые процессы, вып. 4, Изд-во МГУ, 1974. С.43-50.

86. Лидов В.П. Процессы водной эрозии в зоне дерново-подзолистых почв. М.: Изд-во МГУ, 1981. 168 с.

87. Ломакин М.М. К вопросу создания водопоглощающих щелей на пашне. // Науч.-тех. бюллет. "Защита почв от эрозии", Курск, 1978. С.13-20.

88. Ломакин М.М. Основы почвозащитной обработки на склоновых землях Центрально-Черноземной зоны. // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. докт. с.-х. наук. Жодино, 1990. 36 с.

89. Львович М.И. Гидрометеорологическое действие лесных полос и принципы их размещения на полях колхозов и совхозов. // Труды ГГИ,. вып.23 (77). Л.: Гидрометеоиздат, 1950. С. 1-57.

90. ЛэйнЛ.Дж., РенардК.Г., ФостерГ.Р., Лафлен Дж.М. Разработка и применение современных методов прогноза эрозии опыт министерства сельского хозяйства США. // Почвоведение, 1997, №5. С.606-615.

91. Макаров В.Н., Федосеев Н.Ф., Федосеева В.И. Геохимия снежного покрова Якутии. Якутск, 1990. 148 с.

92. Марголина И.Л. Методика расчета потенциальной экологической устойчивости территории на примере Лужского района Ленинградской области. // Экологические системы и приборы, 2001, №7. С.9-12.

93. Материалы наблюдений Подмосковной воднобалансовой станции. / Под ред. B.C. Дыгало. (Вып. 10-28). М., 1970-1987.

94. Матвеев А.А., Башмакова О.И. Химический состав атмосферных осадков некоторых районов СССР // Гидрохимические материалы, т. 42, 1966. С.3-14.

95. Медведев И.В. Противоэрозионная роль полосного размещения сельскохозяйственных культур на склонах. // НТБ по проблеме "Защита почв от эрозии". Вып. 1(24)-80. Курск, 1980. С.21-26.

96. Медведев И.Ф. Агроэкологические основы повышения плодородия склоновых черноземных почв Поволжья. // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. докт. с.-х. наук. Саратов, 2001. 43 с.

97. Методические рекомендации по проектированию комплексов противоэрозионных мероприятий на расчетной основе. Курск, 1985. 167 с.

98. Методические рекомендации по составлению проектов внутрихозяйственного землеустройства с комплексом противоэрозионных мероприятий на расчетной основе. М.: Центр научно-технической информации, пропаганды и рекламы, 1987. 68 с.

99. Мирцхулава Ц.Е. Размыв русел и методика оценки их устойчивости. М.: Колос, 1967. 179 с.

100. Мирцхулава Ц.Е. Инженерные методы расчета и прогноза водной эрозии. М.: Колос, 1970. 240 с.

101. Нестеров Н.С. Очерки по лесоразведению (1909). М.: Сельхозгиз, 1960. 485 с.

102. Павлов А.В. Теплофизика ландшафтов. Новосибирск: Наука, Сибирское отд-ние, 1979. 285 с.

103. Панков A.M. Эрозия почв в южной части обыкновенного чернозема Центрально-Черноземной области. // Сб.:Эрозия почв. M.-JL: Изд-во АН СССР, 1937. С.303-314.

104. Панфилов Я.Д. Полезащитные полосы на водораздельном плато степной зоны Поволжья. // Труды ВНИАЛМИ: Полезащитные лесные полосы, вып.8. ML, 1937. С.3-64.

105. Полубесова Т.А., Ширшова Л.Т., ЛефеврМ., Романенков В.А. Влияние процессов промораживания прогревания на химические свойства поверхностей почв и глин. // Почвоведение, 1994, №7, С.72-78.

106. Прищип Н.И., Каратуша П.И. Метеорологические осадки фактор агрохимический // Химизация сельского хозяйства, 1990, №2. С.43-44.

107. Рихтер Г.Д. Значение снежного покрова в природе и хозяйстве и задачи его изучения. // Природа, 1946, №4. С.24-32.

108. Рихтер Г.Д. Использование снега и снежного покрова в целях борьбы за высокий и устойчивый урожай. М.: Изд-во АН СССР, 1953. С.6-61.

109. Розанов А.Б., Розанов Б.Г. Экологические последствия антропогенных изменений почв // Итоги науки и техники. Почвоведение и агрохимия. Т. 7. М., 1990. С.28.

110. Розов Н.Н., Мельников JI.A., Строганова М.Н. и др. Оценка мировых земельных ресурсов в связи с разработкой моделей и стратегией глобального развития. // Природные ресурсы и окружающая среда. М., 1978.

111. Рохмистров B.JI. Малые реки Ярославского Нечерноземья и пути их рационального использования (Рекомендации по изучению и обследованию малых рек), Ярославль, 1989.

112. Рутковский В.И. Влияние лесов на накопление и таяние снега. // Сб.: Снег и талые воды. М.: Изд-во АН СССР, 1956. С. 187-205.

113. Рындыч Л.П., Явтушенко В.Е. Смыв питательных веществ из выщелоченного чернозема в почвозащитном севообороте // Почвоведение, 1987, №4. С Л17-123.

114. Селезнева Е.Г. Поступление в почву связанного азота и серы с атмосферными осадками в различных районах СССР // Эффективность удобрений по зонам страны, вып.22. М., 1973. С.80-85.

115. Сильвестров С.И., Казанская Н.С., Лисичек Е.Н., Миронова Е.А. Региональные типы систем борьбы с эрозией и районы их распространения // Региональные системы противоэрозионных мероприятий. М.: Мысль, 1972. С.264-529.

116. Сиротенко О.Д., Павлова В.Н. Парниковый эффект и продовольственная проблема России, // Метеорология и гидрология, 1994, №7. С.5-16.

117. Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории Европейской части СССР и борьба с ними. T.l. M.-JI.: Изд-во АН СССР, 1948,306 с.

118. Соболев С.С. Эрозия почв и борьба с ней. М.: Географиздат, 1950. 173 с.

119. Соболев С.С. Особенности процессов эрозии почв в Нечерноземной зоне. // Науч. тр. Московского лесотехнического ин-та, 1975, вып. 72. С.5-16.

120. Справочник по климату СССР. Вып.8, ч. IV. JI.: Гидрометеоиздат, 1967.360 с.

121. Стариченко П.А. Противоэрозионная обработка зяби серых лесных почв на склоновых землях Курской области. // Автореф. канд. дисс. на соиск. уч. ст. канд. с.-х. наук. М., 1969. 25 с.

122. Стариченко П.А. Влияние противоэрозионной обработки на сток и смыв почвы // Научные труды Курского СХИ. Воронеж, 1972, Т. VIII, вып. 1. С.143-153.

123. Субботин А.И. Сток талых и дождевых вод. М.: Гидрометеоиздат, 1966.376 с.

124. Субботин А.И., Дыгало B.C. Многолетние характеристики гидрометеорологического режима в Подмосковье. (Материалы наблюдений Подмосковной воднобалансовой станции), ч.1. М., 1982. 159 с.

125. Субботин А.И., Дыгало B.C. Многолетние характеристики гидрометеорологического режима в Подмосковье. (Материалы наблюдений Подмосковной воднобалансовой станции), ч.И. М., 1982. 163 с.

126. Субботин A.M., ДыгалоВ.С. Экспериментальные гидрологические исследования в бассейне реки Москвы. М.: Гидрометеоиздат, 1991. 265 с.

127. Сурмач Г.П. Принципы размещения лесонасаждений на территориях с выраженным рельефом. // Сб.: Лесохозяйственная и лесомелиоративная наука в СССР (1917-1967). М.: Лесная промышленность, 1967. С.379-402.

128. Сурмач Г.П. Водорегулирующая и противоэрозионная роль насаждений. М.: Лесная промышленность, 1971. 111 с.

129. Сурмач Г.П., Барабанов А.Т., ГаршиневЕ.А. Изучение водопоглощающего и противоэрозионного влияния защитных лесонасаждений в комплексе с другими мероприятиями (Методические рекомендации). М., 1975. 96 с.

130. Сурмач Г.П. Водная эрозия и борьба с ней. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 256 с.

131. Сурмач Г.П. Опыт расчета смыва почв для построения комплекса противоэрозионных мероприятий. // Почвоведение, 1979, №4. С.92-104.

132. Сурмач Г.П. Рельефообразование, формирование лесостепи, современная эрозия и противоэрозионные мероприятия. Волгоград, 1992. 176 с.

133. Сус Н.И. Эрозия почв и борьба с ней. М.: Сельхозгиз, 1949. 350 с.

134. Сухарев И.П. Гидрологическая и противоэрозионная роль лесных полос. Воронеж: Центр.-Черн. кн. изд-во, 1966. 120 с.

135. Сухарев И.П. Регулирование и использование местного стока. М.: Колос, 1976. 272 с.

136. Трегубов ГТ.С. Взаимосвязь климатических факторов и эрозионных процессов в центрально-черноземных областях. // Сб.: Эрозия почв и почвозащитное земледелие. М.: Колос, 1975. 288 с.

137. Тюрюканова Г.К., ГалиулинР.В. Влияние эродированное™ почвы на ее способность самоочищаться от 3,4 ДХА. // Почвоведение, 1984, №3. С.149-151.

138. Фланаган Д.К., Лафлен ДЖ.М. Прогноз водной эрозии проект министерства сельского хозяйства США (WEPP). // Почвоведение, 1997, №5. С.600-604.

139. Холупяк К.Л. Условия стока талых вод и эрозионных процессов возле узких лесных полос. // Науч. отчет УкрНИИЛХА за 1947 г., Киев-Харьков, 1948. С.61-71.

140. Черемисинов Г.А. Борьба с засухой и эрозией почв. М.: Сельхозгиз, 1955. 136 с.

141. Чуян Г.А., Пыхтин И.П. Смыв питательных веществ стоком талых вод в зависимости от внесения удобрений и способа обработки почв. // Доклады ВАСХНИЛ, 1982, №8. С.8-11.

142. Чуян Г.А. Научные основы регулирования плодородия типичных черноземов на склоновых землях (в условиях ЦентральноЧерноземной зоны). // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. доктора с.-х. наук. Курск, 1994. 61 с.

143. Шатилов И.С., Замараев А.Г., Чаповская Г.В. Водный режим почвы и потери азота со стоковыми водами в условиях Нечерноземной зоны // Докл. ВАСХНИЛ, 1974, №11. С. 5-7.

144. Шатилов И.С., Замараев А.Г., Чаповская Г.В. Химический состав атмосферных осадков и поверхностно стекаемых вод // Вестник с.-х. науки, 1979, №6. С. 11-17.

145. Швебс Г.И. Формирование водной эрозии, стока наносов и их оценка (на примере Украины и Молдавии). Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 184 с.

146. Шехтер Ф.Н. Расчет глубины промерзания почвы и температуры мерзлой почвы. // Труды ГГО, вып.22, 1958- С. 12-17.

147. Шульгин A.M. Температурный режим почв. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 242 с.

148. Шульгин A.M. Снежный покров и его использование в сельском хозяйстве. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 84 с.

149. Шульгин A.M. Климат почвы и его регулирование. 2-е изд. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 341 с.

150. Ширяева Т.Н. Эрозия серых лесных почв и миграция биогенных веществ с талым стоком. // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. канд. с.-х. наук. Орел, 2004.19 с.

151. Явтушенко В.Е. Запасы питательных веществ и потери их из черноземных почв под влиянием водной эрозии. // Науч. тр. курск. гос с.-х. опытной станции. Курск, 1967. Т. 1. С. 137-147.156. http://www.meteo.ru/data/mdata.htm

152. Chorny S.G. Increase in soil erosion risk in the south Ukraine: the result of climate change. ESSC. Newsletter, 1. 2003. P.6-8.

153. Jamiesen C.A., Clausen J.S. Tests of the model on agricultural fields in Vermont. // Water Resources Bull, 1988; T.24. No 6 ISSN: 1219-1226.

154. Kuznetsov M.S., Gendugov V.M., Khalilov M.S., Ivanuta A.A. An equation of soil detachment by flow. // Soil and Tillage Research. 1998,46: 97-102.

155. Mann M.E., Bradley R.S., Hughes M.K. Northern hemisphere temperatures during the past millennium. Inferences, uncertainties, and limitations. // Geophysical Research Letters. 1999.Vol.26: 759-762.

156. Martz L.W., de JongE. Natural radionuclides in the soils of a small agricultural basin in the Canadian Prairies and their association with topography, soil properties and erosion. // Catena, 1990,17(1): 85-96.

157. MatznerE., UlrichB. The transfer of chemical elements within a heath-ecosystem (Calluna vulgaris) in Northwest Germany // Z. Pflanzenernahr. Bodenk, Bd 143,1980. P.666-678.

158. McConkey B.G., Nicholaichuk W., SteppuhnN., and ReimerC.D. Sediment yield and seasonal soil erodibility for semiarid cropland in western Canada. // Can. J. Soil Sci. 1997. Vol.77, Nol: 33-34.

159. Musgrave G.W. The quantitative evaluation of factors in water erosion a first approximation. //J. Soil and Water Conserv., 2, 1947. P.133-138.

160. Puurveen H., Izaurralde R.S., Chanasyk D.S., Williams J.R., and Grant R.F. Evalution of EPIC's snowmelt and water erosion submodels using data from the Peace River region of Alberta. // Can. Soil Sci. 1997, 77: 41-50.

161. Report of IIASA-ISSS-UNEP "Task Force on Role of Soil in Global Change" /Eds/ Arnold R.W., Szabolcs I., Targulian V.O. Iaxenburd: International Institute for Applied Sistems Analysis, 1990. P.76.

162. Tabatabai M.A., LaflenJ.M. Nitrogen and sulfur content and pH of precipitation in Iowa// J. Environ. Qual, 1976, vol. 5. P.40-44.

163. Williams J.R., Renard K.G., Dyke P.T. EPIC. A new method for assessing erosion's effect on soil productivity // Journal of Soil and Water Conservation, 1983, September-October. P. 381-383.

164. Wischmeier W.H., Smith D.D. Prediction rainfall erosion losses. A guide to conservation planning. // U.S. Department of Agriculture, Agriculture Handbook, №537,1978. 65 p.

165. Zingg A.W. Degree and length of land slope as it affects soil loss in runoff. //Agr. Engng, 1940. Vol.21. P.59-64.

Информация о работе

Окулик, Елена Валерьевна
кандидата биологических наук
Москва, 2006
ВАК 03.00.16

Диссертация

Эрозия почв и миграция химических веществ с талым стоком - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы