Особое внимание необходимо уделить загрязнению аквальных горизонтов, в том числе тяжелыми металлами и радионуклидами. Точечные исследования загрязнения донных отложений свидетельствуют о том, что они связаны с локальными источниками крупных промышленных предприятий. Повсеместного загрязнения донных отложений Днепровского и Днепродзержинского водохранилищ не наблюдается, а декларации о катастрофическом загрязнении всех днепровских водохранилищ, которые препятствовали бы развитию вторичных почв и растительности, являются неподтвержденным страшным мифом.
Выход вторичных почв на дневную поверхность. Накопление донных отложений ведет к быстрому росту мощности аквальных горизонтов и выходу их на дневную поверхность. Образуются вторичные ландшафты в верховьях водохранилищ, где формируются гидротехногенные внутренние дельты, распространение которых доказал в своих многочисленных работах В.М. Стародубцев [13-18].
Аналогичные процессы происходят в устьях средних и малых рек. Исследование образования ландшафтов в устье реки Самары Днепровской свидетельствует об образовании за период 1983-2006 годов (по данным лоций, карт, космических снимков) вторичных почв островов на площади более 190 га (рисунок 2). На участке Днепровского водохранилища за этот же период в устье Орельского канала образовались вторичные сухопутные почвы дельтовых островов на площади более 150 га, в устье р. Кильчень - более 46 га.
|
а) |
б) |
Рисунок 2 - Формирование вторичных почв дельтовых островов в устье Самары Днепровской по данным: а) - топографической карты М 1:100 000, составленной по материалам съемки 1952-1954, 1958 гг. и обновленной в 1990 г.; б) - космический снимок Google-Earth по съемке 06.05.2012 (стрелкой указана зона роста площади вторичных почв)
Учитывая, что только в Днепровское и Днепродзержинское водохранилища впадает 27 средних и малых рек, площадь формирования вторичных почв в их устьях может достигать тысяч гектаров.
Здесь происходит в основном формирование вторичных аллювиальных болотных почв под тростниковыми растительными сообществами. При выходе из-под затопления поступление донных отложений прекращается, начинается накопление аллювия во время сезонного, суточного колебания уровня с участием растительности.
Известно, что колебания уровня Днепровского водохранилища могут достигать 3 м. Таким образом, почвы расположенные на глубине менее 3 метров, могут периодически достигать дневной поверхности. То есть, мелководья водохранилищ (слой воды до 2,0 м) занимают гидротехногенные почвы с суточной периодичностью затопления и земноводной растительностью. В соответствии со всемирной почвенной классификацией WRB гидротехногенные почвы необходимо отнести к аквапочвам (слой воды не более 2,0 м). Аналогичные почвы формируются в водохранилищах волжского каскада, где их выделяют как подводные почвы (ПП). На основании изучения строения поверхности дна водохранилищ была произведена предварительная оценка пространственного положения подводных почв озера им. Ленина (Самарская часть Днепровского водохранилища). Они занимают большую часть озера, а их площадь может достигать 4500 га. Подводные почвы следует рассматривать как промежуточное звено между сухопутными почвами и донными отложениями. Режим, свойства и перспективы их развития требуют своего изучения.
Прогноз основных сценариев развития затопленных почв водохранилищ. Выделяются 2 основных сценария развития затопленных почв: гидротехногенный (подводный) и природный (сухопутный).
Гидротехногенный сценарий формируется под продолжающимся влиянием водохранилищ. В подводных почвах (ПП) будет продолжаться увеличение мощности аквальных горизонтов. Скорость роста мощности будет определяться пространственным положением относительно зон аккумуляции в процессе взаимодействия водного потока со смачиваемой поверхностью. Лидирующее положение в накоплении наилка будут занимать почвы, расположенные во внутренних дельтах верховьев водохранилищ и устьях притоков.
Почвы, достигшие дневной поверхности, выйдут из-под действия водного потока и резко снизят скорость накопления ила. Под действием грунтовых вод они будут долго находиться на стадии гидротехногенных болотных почв. Болотная тростниковая растительность поспособствует образованию оторфованных горизонтов в связи с медленным разложением органических веществ в анаэробных условиях. При средней продуктивности растительности дельтовых тростниковых болот 600 ц/га (надземной + подземной) нарастание оторфованного горизонта вверх составит около 3 мм/год. Таким образом, гидротехногенные болотные почвы могут достигнуть лугово-болотной стадии только через 200 лет, а луговой - через 1000 лет.
Природный сценарий может формироваться при спуске водохранилищ и выходе гидротехногенных почв из-под затопления. Такой сценарий является актуальным и реализуется в странах с экологическими приоритетами общественного развития (США, Канада, Австралия и другие).
При спуске водохранилищ можно прогнозировать следующие основные изменения:
выход аквальных горизонтов на дневную поверхность;
падение уровней грунтовых вод;
активизация аэробных процессов почвообразования.
Их следствием будут глубокие изменения поверхностных горизонтов. Прежде всего, следует ожидать изменения состава легкорастворимых солей. Содовые типы засоления будут замещаться гидрокарбонатными с потерей накопления токсичного хлорид-иона. В почвенном поглощающем комплексе в соответствии с теорией К.К. Гедройца будет происходить замещение натрия на кальций, переход солонцеватых почв в несолонцеватые. В групповом составе гумуса будет изменяться соотношение фульво- и гуминовых кислот в сторону преобладания последних. Гранулометрический состав и обеспеченность органическими веществами создаст условия для агрегирования аквальных горизонтов и обеспечения оптимальных условий водного и минерального питания. Весеннее затопление почв поймы будет способствовать накоплению влаги на весь вегетационный период. В пойме р. Днепр большая часть территории имеет уровни пресных грунтовых вод, расположенные на глубине 0-3 м, что обеспечивает увлажнение почвенного профиля за их счет в самые засушливые периоды.
Таким образом, на большей части территории следует ожидать благоприятных стартовых условий развития экосистем. Наблюдение за развитием естественных процессов формирования пионерной растительности свидетельствует о возникновении в зонах аккумуляции растительности с общим проективным покрытием 60-80 % уже в первый год после выхода из затопления с ежегодным ростом на 10-15 %. Разнообразие абиотических условий местообитаний ведет к разнообразию пойменных экосистем степных, луговых, лесных, болотных.
В жестких условиях недостатка влаги и питательных элементов для получения экосистем с заданными ресурсными свойствами необходимо осуществление технологий формирования вторичных экосистем на нарушенных землях. Более детальный прогноз можно получить в результате пространственного анализа, проведенного по цифровым моделям рельефа (ЦМР) поверхности дна водохранилищ.
Реконструкция свойств аллювиальных почв поймы р. Днепр свидетельствует об их высоком плодородии и биологической продуктивности, достигавшей 1,5 кг/м2·год.
Исследованные аквальные горизонты являются оптимальными по гранулометрическому составу, содержанию органического вещества и групповому составу гумуса, содержанию основных биогенных элементов. Слабая степень засоления связана с накоплением хлорид-иона выше порога токсичности. Накопление в почвенном поглощающем комплексе натрия обеспечивает слабую степень осолонцевания.
Накопление донных отложений способствует выходу вторичных почв на дневную поверхность в устьях естественных и искусственных притоков Днепра. Скорость формирования вторичных почв только в Днепровском водохранилище составляет не менее 17 га/год.
Продолжение функционирования почв в затопленном виде будет способствовать росту площади болотных почв с постепенной трансформацией их в оторфованные, особенно во внутренних дельтах, и подводных почв, имеющих низкую ресурсную ценность.
Выход из-под затопления будет сопровождаться формированием разнообразия почв, растительности, ландшафтов. Переход к аэробному почвообразованию создаст возможности для улучшения показателей плодородия, быстрого формирования растительного покрова, повышения ресурсных качеств земель.
Перечень ссылок
1. Сибирцев Н.М. Пойменные почвы речных долин / Н.М. Сибирцев - Избранные сочинения. - М.:Сельхозгиз, 1953. - 395 с.
2. Полынов Б. Б. Аллювиальные почвы и их место в классификации / Б.Б. Полынов- // Почвоведение. - 1909. - №11. - С. 48-72.
3. Плюснин И.И. Вопросы изучения почв речных долин / И.И. Плюснин - // Труды Одесского СХИ - 1948. - вып.5. - С.43-54.
4. Добровольский Г.В. Вопросы теории почвообразования в поймах рек лесной зоны/ Г.В. Добровольский // Вестник МГУ. - 1957. - № 1. - С.69-82.
5. Добровольский Г.В. Классификация пойменных почв лесной зоны / Г.В.Добровольский // Почвоведение - 1958. - № 8 - С.93-101.
6. Обережану Г. Почвы поймы Дуная и вопросы их засоления, осолонцевания и мелиорации / [Г.Обережану, Г.Санду, И.Асенова, Н.Рудзик] // Почвоведение - 1967. - № 4. - С.55-65.
7. Пекаторос Л.Г. Соленакопление в почвах Днестровских плавней и принцип их районирования/ Л.Г. Пекаторос // Почвоведение - 1961. - № 5. - С.13-20.
8. Убугунова В.И. Аллювальные почвы речных долин бассейна Селенги. / В.И. Убугунова, Д.Л. Убугунов, В.М. Корсунов [и др.] - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 1998. - 254с.
9. Сметанин И.С. Почвы поймы реки Оби / И.С. Сметанин // Природа поймы р. Оби и ее хозяйственное освоение. - Томск, 1963. - С. 221-239.
10. Ахтырцев А.Б. Гидроморфные почвы и переувлажненные земли лесостепи Русской равнины: автореф. дис. док. биол. наук. - Воронеж, 1999. - 42 с.
11. Яблонских Л.А. Аллювиальные почвы речных долин Среднерусского Черноземья: автореф. дис. док.биол.наук - Воронеж., 2002. - 42с.
12. Кулагина В.И. Почвы островов Казанского района переменного подпора Куйбышевского водохранилища: автореф. дис.канд. биол. наук - М., 1995. -16 с.
13. Стародубцев В.М. Влияние водохранилищ на почвы/ Стародубцев В.М. - Алма-Ата: Наука, 1986.- 296 с.
14. Стародубцев В.М. Формування нових ландшафтів у басейні Дніпра / В.М.Стародубцев, О.І. Сахацький // Електронний журнал «Наукові доповіді НУБіП України», адреса: http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/Nd/2009-2/09svmdrb, 2009. - 8 с.
15. Стародубцев В.М. Динаміка ареалів гідроморфних ландшафтів у верхів'ї Дніпродзержинського водосховища / В.М. Стародубцев, В.А. Богданець // Наукові доповіді НУБіП України. - 2010_2 (18) http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/Nd/2010-2/10svmpdr.pdf, 2010. - 13с.
16. Стародубцев В.М. Формування дельтових ландшафтів у верхніх водосховищах Дніпровського каскаду // Наукові доповіді НУБіП України / Стародубцев В.М., Богданець В.А., Яценко С.В. [та ін.] - 2010_5(21). http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/Nd/2010_5/10svmdrc.pdf, 2010. - 13c.
17. Стародубцев В.М. Нічийна земля: Формування й освоєння нової (Каховської) дельти Дніпра / В.М. Стародубцев, О.І. Сахацький // Екологічний вісник - 2009. - №6. - C.12-14.
18. Стародубцев В.М. Деградация почв в дельтах рек/ В.М. Стародубцев, С.Р. Трускавецкий // Проблемы освоения пустынь. - 2007. - № 2.- С. 26-29.
19. Козловский Ф.И. Мелиоративные проблемы освоения пойм степной зоны/ Ф.И. Козловский, Э.А. Корнблюм - М.: Наука, 1972. - 220 с.
20. Белоцветова О.Ю. Особенности проявления процесса оглеения в аллювиальных луговых почвах пойм рек лесной зоны ETC: автореф. дис.канд. наук - М., 1990. - 25 с.
21. Блажний Е.С. Почвы поймы р. Дон в районе проектирования Волго-Донской магистрали/ Е.С. Блажний, С.И. Тюремнов // Тр. Кубан. с.-х. ин-та. -1929. -Т. IX.-112 с.
22. Виленский Д.Г. Почвы Окской поймы / Д.Г. Виленский - М.: Изд-во МГУ, 1965. - 70 с.
23. Шепелев А.И. Принципы эколого-хозяйственной оценки пойменных земель: почвенно-генетические аспекты/ Шепелев А.И. - Томск: Красное Знамя, 1995. - Вып. 5. - 152 с.
24. Шраг В.И. Классификация пойменных почв и их краткая агромелиоративная характеристика: [Метод. пособие] / Шраг В.И. - М.: 1964. - 268 с.
25. . Оценка мощности и экологических характеристик донных отложений водохранилища с помощью геоинформационного моделирования / С.В. Пьянков, Н.Г. Максимович, Е.А. Ворончихина [и др.] // Инженерные изыскания. 2011. - № 1. - С. 32-38.
26. Авакян А.Б. Водохранилища СССР: вопросы создания и комплексного использования/ Авакян А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А. - М., 1985. - 78 с.
27. Авакян А.Б. Водохранилища/ Авакян А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А - М.: Мысль, 1987. - 327 с.
28. Материалы сайта. Режим доступа к сайту: http://russiandams.ru/obzory/posledstviya-stroitelstva-plotin/obzor/5-pochvennyi-pokrov-territorii.