Исследование эрозии почв и опустынивания в целях охраны почв и устойчивого использования почвенных ресурсовНИР

The study of soil erosion and desertification in order to soil conservation and sustainable use of soil resources

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Разработка структуры банков данных по эрозии почв и опустыниванию
Результаты этапа: По теме 1. Обосновано новое определение «опустынивания почв», впервые включающее обоснование физического смысла этого природно-антропогенного явления как сопровождающегося снижением доступности почвенной влаги растениям. Проведен детальный всесторонний анализ комплекса методик и индикаторов для отражения в информационном банке данных по опустыниванию земель. Разработаны списки и классификаторы индикаторов опустынивания для отражения в базе данных. Проведен выбор тестовых участков, на примере анализа которых определены основные параметры опустынивания для включения в общероссийскую базу данных. Разработан Алгоритм диагностики проявлений опустынивания почв по актуальным признакам деградации почв, что позволило сформулировать рабочие гипотезы для идентификации почвенно-экологических рисков устойчивого землепользования и показателей нейтральной деградации земель По теме 2. Проведен анализ основных входящих аргументов существующих моделей эрозии почв и имеющихся экспериментальных данных, полученных в различных почвенно-климатических условиях РФ и СНГ. Показано, что теоретически обоснованные модели в сравнении с эмпирическими зависимостями обладают большей возможностью достоверно прогнозировать динамику развития эрозионных процессов, более точно рассчитывать потери почвы и миграцию с ней загрязняющих природную среду веществ и могут адекватно применяться в условиях различных климатических зон с различными типами почв. Актуализированы задачи оценки и прогнозирования эрозионной опасности земель и адекватного выбора противоэрозионных мероприятий Задачи мониторинга, в основном, сводятся к получению многолетних данных по: • развитию эрозионных процессов; • факторам, их обусловливающих; • деградации почвенного покрова; • эффективности противоэрозионных мероприятий и их комплексов; • экологическим последствиям, связанным с миграцией загрязняющих веществ. По теме 3. Проведены исследования на объектах одной из выбранных моделей устойчивого землепользования: серых лесных почвах Владимирского Ополья . На примере исследования взаимоотношений поведения гумуса, фосфора и применения минеральных удобрений в условиях семипольного севооборота показана сложная взаимосвязь этих компонентов: что применение органических и минеральных удобрений в целом повышает содержание гумуса, но внесение двойной дозы минеральных удобрений приводит к значительному подкислению почвы и снижению потенциальной буферной способности по отношению к фосфору, хотя позволяет поддерживать на высоком уровне содержание подвижных фосфатов. Это требует внесения соответствующих дополнений в технологические карты модельного хозяйства.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Индикаторы, мониторинг и моделирование эрозии почв и опустынивания
Результаты этапа: По теме 1. Показано, что система индикаторов опустынивания, деградации земель и засухи (ОДЗЗ) и достижения нейтрального баланса деградации земель (НБДЗ) в России не разработана. Требуется согласование и учет данных, получаемых в рамках текущей деятельности различных министерств и ведомств, а также выбор индикаторов и контролируемых показателей, исходя из следующих соображений: - отражение причин, риска, направлений, степени, скорости и обратимости деградационных явлений, их ареала; - отражение причин, типа, остроты, продолжительности, повторяемости, риска и ареала засухи, ее прямых и опосредованных последствий; - выбор прямых и косвенных качественных и количественных индикаторов и их показателей. - сезонность и территориальную специфичность отдельных индикаторов и показателей; - способы получения данных и периодичность (статистика, дистанционные данные, данные наземных наблюдений, расчетные показатели, прогнозное и картографическое моделирование, и т.п.); - выбор индивидуальных и/или интегративных индикаторов; - согласованность экологических и социально-экономических индикаторов. Для целей мониторинга опустынивания и выполнимости заявленных целей по мониторингу ОДЗЗ и достижению НБДЗ, критериями отбора индикаторов и показателей должны быть конкретность, измеримость, достижимость, значимость и соотносимость с конкретными сроками (SMART-indicators). Кроме того, они должны соотноситься с основными стратегическими направлениями охраны и управления окружающей средой в России, и отраслевыми задачами. По теме 2. Проведен анализ существующих моделей эрозии почв. Показан способ использования известных американских уравнений USLE и RUSLE для условий Европейской территории России. Применение данного способа позволяет проводить расчёт потерь почвы, как от единичных дождей (включая и динамику смыва почвы), так и расчёт среднемноголетних потерь. По теме 3. Изучены подходы к оценке почвенно-экологических рисков в сельском хозяйстве. На примере одной из выбранных моделей устойчивого землепользования, а именно серых лесных почвах Владимирского Ополья, исследованы изменения почвенной структуры, происходящие под влиянием различных доз удобрений и обработки почвы. Эти исследования позволили сделать следующие заключения: - наиболее оптимальная картина значений рН складывается при внесении 30 кг/га удобрений на фоне всех обработок; - гидролитическая кислотность достигает максимума при комбинированно-энергосберегающей обработке (4-5 мг экв/100г в слое 0-20 см) при внесении 30 кг/га удобрений, при остальных видах обработки почвы отличаются низкими значениями кислотности при всех дозах удобрений; - при всех системах обработки наблюдается довольно стабильная и однородная картина по сумме обменных оснований по почвам и глубинам. Более высокими значениями отличаются почвы со вторым гумусовым горизонтом. Существует небольшая тенденция к повышению суммы обменных оснований с увеличением дозы удобрений; - наибольшее содержание гумуса в почвах можно отметить при энергосберегающей обработке, а при внесении 30 кг/га удобрений наблюдается наиболее ровная картина распределения содержания по почвам и по слоям; - повышение доз удобрений положительно сказывается на количестве скашиваемой зелёной массы, кроме варианта с отвальной системой обработки. Наибольшая масса получена при почвозащитной обработке на фоне внесения 60 кг/га удобрений; - в слое 20-40 см различия в водопрочности агрегатов сохраняются. В частности, высокая доля агрегатов размером 0,5-0,25 мм (мелких) в серой лесной почве со вторым гумусовым горизонтом; -при комбинированно-ярусной и противоэрозионной обработках в поверхностном слое происходит относительное снижение количества АЦА по сравнению с аналогичным слоем при отвальной обработке. Коэффициент структурности выше при комбинированно-ярусной и энергосберегаюшей обработках; -противоэрозионная система обработки даёт повышение водопрочности по сравнению с отвальной обработкой в слое 0-20 см.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Адаптация физических, математических и пространственных моделей устойчивого землепользования, эрозии почв и опустынивания для тестовых участков
Результаты этапа: По теме 1 «Разработка перечня показателей состояния земель для дистанционного зондирования их деградации (на примере отдельных тестовых участков)». Дистанционные методы позволяют облегчить почвенно-экологические исследования без проведения детальной топографической съемки. Совместное использование топосъемки в масштабе 1:100000 и космических снимков позволяет выделять промоины и плоскостную эрозию на склонах. К показателям нейтральной деградации земель, выдвинутыми Конвенцией ООН по борьбе с опустыниванию, а именно 1) почвенный покров, 2) продуктивность земель (параметр чистая первичная продуктивность), и 3) запасы углерода над и под земной поверхностью согласно проведенным исследованиям с использованием ДЗЗ необходимо добавить следующие показатели, характеризующие эрозионные процессы: 1. количество возникающих промоин и более крупных форм; 2. морфологические характеристики малых эрозионных форм и оврагов - протяженность, глубина, извилистость, угол наклона тальвега; По теме 2 «Разработка алгоритмов моделирования эрозии почв. Показано, что основные модели и их алгоритмы, входящие в предлагаемую модельную систему, могут быть свободно соединены между собой двумя способами: • использование результатов моделирования одной из основных моделей; • замена внутренних вычислений со следствиями других моделей. Вычисления стока в AGNPS заменены и усилены расчетами, посредством модели WaSim. При этом поверхностный сток или поверхностный сток и внутрипочвенный сток взят как сток в каналах. Также, в SMREM поверхностный сток описывается как переменная движения воды при оценке ручейковой эрозии в ячейку при таянии снега, которая заменяет частично AGNPS. WaSim вносят основные вклады описывая динамику почвенной влаги и водный поток в слоях почвы. Эмпирические подходы AGNPS постепенно заменены большим количеством физически-обоснованных вычислений. Достоверность получаемых (расчетных) параметров и пространственная их точность требуют дальнейшей проверки по данными, полученным в экспериментальных полевых исследованиях и по результатам моделирования. По теме 3 «Разработка системы показателей и критериев рисков устойчивого землепользования для тестовых объектов Центрального экономического района и Центрального Черноземного экономического района Российской Федерации». Показано, что под действием удобрений происходит изменение актуальной и обменной кислотности в серых лесных почвах Владимирского ополья: а) наибольшее подкисление почвенного раствора наблюдается в вариантах с внесением одинарной и двойной доз минеральных удобрений; б) происходит снижение кислотности в вариантах с применением навоза и органо-минеральных удобрений на фоне извести; в) в подпахотном горизонте значения обменной кислотности варьируют аналогичным образом с пахотным горизонтом, но значения рНКСl несколько выше, нежели в пахотном горизонте. Внесение удобрений влияет на доступность элементов питания: а) максимальное содержание подвижного фосфора и калия наблюдалось в пахотных горизонтах вариантов с внесением двойной дозы минеральных удобрений совместно с навозом и без; б) внесение минеральных удобрений затрагивает преимущественно пахотный слой, в то время как органо-минеральные удобрения повышают содержание питательных элементов и в подпахотном слое; в) коэффициенты подвижности фосфора и калия максимальны в вариантах Навоз+NPK и Навоз+2NPK; г) внесение органических удобрений повышает долю органических фосфатов; Внесение удобрений влияет на органическое вещество почвы: а) прибавка в содержании гумуса в почве удобренных вариантов по сравнению с контрольным, в среднем составляет 0,65%, причем наибольшую прибавку дает применение органо-минеральной системы удобрений; б) во всех вариантах опыта содержание гумуса в пахотном слое почвы (0-20см) больше, чем в подпахотном (20-40 см) в среднем на 0,8%; в) внесение органических удобрений наилучшим образом повышает содержание фракции остатка (устойчивых, агрегированных частиц) и содержание легкой фракции, при этом снижает содержание илистой фракции в почве; г) внесение минеральных удобрений снижает содержание фракции остатка и илистой фракции, но повышает содержание лёгкой фракции; д) внесение органических удобрений повышает содержание углерода в лёгкой и илистой фракции, но снижает вклад илистой фракции в общее содержание органического вещества; е) внесение минеральных удобрений снижает содержание углерода в лёгкой фракции и снижает вклад илистой фракции в общее содержание органического вещества. В рамках разработки показателей эколого-экономической оценки деградации земель (на примере отдельных тестовых участков Российской Федерации) были выявлены и наиболее подробно описаны экосистемные сервисы почв тестовых агрохозяйств на территории Русской равнины - прямого обеспечения ресурсами (cреда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши; трансформация поверхностных вод в грунтовые), защиты (защитный барьер биогеоценоза; поглощение и удержание некоторых газов), поддержания жизни, культурные сервисы (образовательные услуги, обучение студентов и др.). Экономическая интерпретация потери указанных сервисов, в том числе, базировалась на оценке ухудшения показателей почвенного плодородия и разработке мероприятий по ликвидации этого ухудшения. Применение методики Й. фон Брауна (в части сценариев, учитывающих экосистемные услуги) показало, что программа по восстановлению деградированных земель должна быть принята. Очевидно, что учет экосистемных сервисов почв должен стать неотъемлемой частью экономической оценки деградации земель. При расчете ущерба от деградации земельных участков необходимо учитывать стоимость рекультивационных работ (их определение предпочтительно вести на основе специализированных программных комплексов) и потери экосистемных услуг почв (включая убытки от неполучения/недополучения урожая). Ликвидация денежного вреда в соответствии с полученным денежным эквивалентом должна проводиться после оценки на предмет «действия»/«бездействия» по методике Й. фон Брауна.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Разработка рекомендаций по мониторингу деградации земель и применению алгоритмов моделирования эрозии почв в разных почвенно-экологических условиях
Результаты этапа:
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Почвенно-экологическое обоснование рисков устойчивого землепользования и показателей нейтральной деградации земель
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".