CC BY
11
===== СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ====
УДК 631.963
ФОРМИРОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА НА ПЕСКАХ АРЧЕДИНСКО-ДОНСКОГО МАССИВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ФОРМАЦИЙ1
© 2021 г. А.К. Кулик*, К.Н. Кулик*, М.В. Власенко*, Ю.И. Сухоруких**, С.Г. Биганова**
*Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиорации и защитного лесоразведения РАН Россия, 400062, г. Волгоград, пр. Университетский, д. 97 E-mail: vlasencomarina@mail. ru, kulikkn@yandex. ru **Майкопский государственный технологический университет Россия, 385000, Адыгея, г. Майкоп, ул. Первомайская, д. 191 E-mail: svetlanabiganowa@yandex. ru, drsuchor@rambler. ru.
Поступила в редакцию 25.12.2020. После доработки 30.06.2021. Принята к публикации 01.07.2021
Дистанционный мониторинг территории и ландшафтно-экологическое инструментальное профилирование Арчединско-Донского массива позволили определить состояние почвенно-растительного покрова, уровень и уклоны грунтовых вод. Выявлена степень засоления почвогрунтов на различных типах песков. Засоление чернозёмовидных почв доходит до 0.05%. Засоление песчаных массивов с большим количеством опада достигает 0.05-0.07%. В понижениях на открытых песках, образовавшихся в результате выдувания, засоление составляет 0.001%. На всей территории массива распространены колки и культуры сосны. Естественные древостои состоят из следующих пород: Betula pendula, Alnus glutinosa, Quercus robur, Populus tremula и Salix spp. (S. fragilis, S. reptans, S. carpea, S. rosmarinifolia). В культуру в XIX веке введены массивы Pinus sylvestris. Большое количество лесных участков и их колковое размещение обусловлено близостью грунтовых вод. Максимальной производительности достигают черноольшанники (Alnus glutinosa) с запасом древесины до 500 м3/га. Их высота на участках с застойными грунтовыми водами достигает 12-15 м. Колки березняков (Betula pendula) расположены по понижениям. На глинистых участках встречаются редкостойные насаждения дуба черешчатого (Quercus robur) высотой 8-12 м. Показан рост Pinus sylvestris на чернозёмовидных супесчаных почвах и на однофазных заросших песках с мощными дерново-степными почвами. Выделено 5 доминантных типов песков, на которых площади кормовых угодий составляют 171536 га (с прозводительностью травостоя 370.7 тыс. т) и лесных участков - 50584 га. Доминируют заросшие бугристо-грядовые пески. Наиболее производительными являются заросшие замкнутые депрессии и древние водотоки (3 . 0 т/га). Полученные результаты исследований актуальны для разработки концептуальной модели оптимального использования песчаных земель.
Ключевые слова: песчаные земли, засоленность, влажность почвогрунта, растительность, лесные массивы, лесистость, кормовые угодья. DOI: 10.24412/1993-3916-2021-4-50-58
Для достижения устойчивого функционирования природно-экологического каркаса степной зоны Европейской части Российской Федерации важно придерживаться стратегии развития степного макрорегиона, предполагающей изучение формирования и развития ареалов (Чибилёв, Чибилёв,
1 Работа выполнена по теме НИР Федерального научного центра агроэкологии, комплексных мелиораций и
защитного лесоразведения РАН № АААА-А19-119042290014-5 «Теоретические основы управления водными ресурсами при лесоаграрном освоении засушливых территорий РФ на основе динамической модели водного
баланса региона, математического моделирования процессов формирования и динамики грунтовых и поверхностных вод, оценки влияния изменения климата и антропогенных нагрузок на агроресурсный потенциал и лесорастительные условия».
2019), в том числе песчаных массивов (Власенко и др., 2019). Песчаные земли Волгоградской области приурочены в основном к речным системам Дона и его притоков (Медведицы, Иловли, Хопра) и частично Волги (Еруслана). Площадь неиспользуемых песков в настоящее время достигает 300 тыс. га. Их целесообразно использовать комплексно: выращивать лесные насаждения, сады, виноградники, создавать сенокосы, бахчи, пастбища, зеленые зонты (Кулик, Власенко, 2015; Власенко, Кулик, 2017). Выбор форм хозяйственного использования земель зависит от почвенного плодородия, степени эродированности ландшафта, увлажнения территории, от территориального расположения угодий, экономических и социальных условий района (Гожев, 1929; Кулик, 2005; Власенко, 2014). Комплексное использование песчаных земель предусматривает активную защиту этих площадей от дефляции путем максимального насыщения угодий лесом, применением полосной обработки полей, посевов многолетних трав и другими средствами (Кулик, Кулик, 2015). Наиболее ценные участки оставляют под охранным статусом с режимом ограниченного природопользования.
Арчединско-Донской песчаный массив называют северной пустыней России. Преобладающий тип опустынивания территории - дефляция почв и деградация растительности. Барханы здесь возвышаются на 3-7 метров, достигая 11-метровой высоты. В низинах залегают грунтовые воды (ГВ), которые располагаются в слое водонепроницаемого грунта, не давая воде полностью раствориться в песках (Кулик, 2013). Массив представляет интерес для изучения состояния, формирования и распространения растительных формаций на разных типах песков и их влияния на водный режим. Исследования актуальны, т.к. водно-режимные и водно-балансовые характеристики песков важно учитывать при агролесомелиоративном обустройстве и рациональном природопользовании песчаной территории.
Материалы и методы
Цель исследований - изучение водно-режимных и водно-балансовых характеристик песков в зависимости от формирования и распространения растительности. Объектом исследований является Арчединско-Донской песчаный массив площадью 222 тыс. га.
Геоинформационные технологии традиционно используют для анализа хозяйственной деятельности на больших площадях (Виноградов, 1984; Шинкаренко и др., 2019; Кулик, 2004). При определении границ различных типов песков Арчединско-Донского массива и подсчете их площадей использовались спутниковые фотоснимки (СФС) различных масштабов из Интернет-ресурсов: SAS Planet, Google Maps, Wikimapia (Рулев и др., 2015). На ключевых участках были заложены и обследованы ландшафтно-экологические профили, проведен мониторинг состояния почвенно-растительного покрова. Таксационные показатели лесных насаждений изучались на территории Арчединско-Донского массива в зависимости от породного состава, плодородия почв и их водообеспеченности по общепринятым в лесном хозяйстве методикам (Поляков, Набатов, 1983; Мартынов и др., 2008). Гидрологические показатели учитывались для разных типов песков.
Разницу запасов воды в почве за период времени (АВ) определяли по формуле (Кулик, 1979):
АВ=(Пв+Оа)-(Тр+ГрО+Иф); где приход: Пв - приток влаги на песчаный массив с водораздельной площади, Оа - атмосферные осадки; расход: Тр - транспирация травянистой растительности и лесных насаждений, ГрО -водобалансовый расчет оттока влаги в ГВ, Иф - испарение физическое за теплый период.
Для открытых неперевеваемых песков:
а) в апреле и октябре: Иф=0а<з+2n>з+0.2(nб.о-n>з),
б) в мае-сентябре: Иф=0а<з+3n>з+0.3nб.о.
Для песков, заросших травяной растительностью, молодых и редкостойных насаждений (520 ц/га воздушно-сухой надземной органической массы):
а) апрель-октябрь: Иф=0а<з+2n>з+0.1(nб.о-n>з),
б) май-сентябрь: Иф=0а<з+3n>з+0.2б.о.
Для высокополнотных лесонасаждений (>20 т/га воздушно-сухой надземной фитомассы, подстилка 2-3 см):
а) апрель-октябрь: Иф=0а<lo+5n>lo+0.1(nб.о-3n>lo),
б) май-сентябрь: Иф=0а<lo+10n>lo+0.1(nб.о-2n>lo),
где Иф - испарение физическое (мм водного слоя), Оа<ю - осадки <10 мм, Оа<з - осадки <3 мм, n>10 -
число дней с осадками >10 мм, n>3 - число дней с осадками >3 мм, П6.о - число дней без осадков.
Результаты и обсуждение
Арчединско-Донской песчаный массив (49° 43' 38" с.ш., 43° 24' 52" в.д.) относится к степной зоне Хопер-Медведицкой физико-географической провинции и расположен в междуречье Дона, Медведицы, Арчеды и Иловли, в границах Волгоградской области. Северная граница проходит по правому берегу р. Арчеда в направлении ст. Гуляевка - ст. Безымянка. Восточная граница идёт по автотрассе Москва-Волгоград, южная - протянулась по автодороге Лог-Вилтов. Западный и северозападный рубежи проходят по пойме рр. Дон и Медведица.
Климат массива семиаридный. Наиболее влажный период - май-июнь. Засухи бывают часто. Годовые осадки по двум метеостанциям (Фролово и Серафимович) составляют 430 и 446 мм.
На Арчединско-Донских песках выделяют три надпойменные террасы.
Надпойменная терраса I во многих местах засыпана барханными песками.
Надпойменная терраса II с высотными отметками 80-90 м н.у.м. БС представлена бугристо-грядовыми песками на озёрно-дельтовой равнине. Гряды имеют водное происхождение с разнообразной, сложной ориентацией. Межгрядовое расстояние 200-300 м. Рельеф усложнён бугристыми формами, которые возникли вследствие антропогенной деятельности. На территории песчаного массива имеются крупные понижения с озёрами (х. Подпешенский), древние водотоки, приуроченные к восточным приводораздельным склонам. Вешние и ливневые воды выходят на пески по балкам (Голенская, Шляховская, Паницкая).
Формирование почв песчаного массива происходило на древне-аллювильных террасах и озёрно-дельтовой равнине, расположенной в устье р. Медведицы при впадении в р. Дон. Источником песчаного материала служили неогеновые пески. Они за миллионы лет подвергались сильнейшему гипергенезису и соответственно на 95-98% состоят из кварца, промытого от солей (карбонаты) (Гаель, Бондаренко, 1967; Гаель, Смирнова, 1974). Наименьшая влагоёмкость (НВ) песчаных почв составляет 5.0-6.0%, влажность завядания (ВЗ) - 1.0-1.5%, запас доступной влаги для растений в слое 1 м достигает 40-60 мм. Объемный вес (плотность) 1.5 г/см3. Удельный вес (плотность твердой фазы) 2.6 г/см3.
В чернозёмовидных почвах на III надпойменной террасе объемный вес снижается до 1.3 г/см3, НВ увеличивается до 12-16%, доступная влага - до 100 мм. Это обусловливает более высокое плодородие глинистых почв.
Почвы песчаных массивов в голоценовый период многократно разбивались из-за перевыпаса скота или разрушались вследствие распашки. Молодые почвы формировались на эоловых наносах. Возрастную классификацию песчаных почв обусловливает цикличность этих процессов. Современный почвенный покров начал формироваться 10-12 тыс. лет назад по типу мелколесных ландшафтов (Гаель, Смирнова, 1999). В Атлантическую стадию голоцена (5-8 тыс. лет назад) распространились сосново-можжевеловые леса. Под ними сформировались дерново-боровые и дерново-степные почвы (серопески), которые в последние 3-2 тыс. лет подвергались многократному разрушению. Периодами эти почвы зарастали, что определило формирование примитивных и маломощных почв (Брылев, 2005).
На открытых песках массива в котловинах выдувания количество воднорастворимых солей составляет не более 0.01%. Места, где аккумулируется опад, имеют засоление 0.05-0.07%.
Водный режим на песках развивается в зависимости от глубины залегания ГВ, растительности, гранулометрического состава зоны аэрации (Кулик, 2005). Территория песчаного массива богата лесной растительностью. Основные породы: берёза (Betula pendula1), дуб (Quercus robur), ольха черная (Alnus glutinosa), осина (Populus tremula), тополь (Populus alba) и ивы (Salix fragilis, S. reptans, S. carpea, S. rosmarinifolia). В культуру еще в XIX веке введена сосна обыкновенная (Pinus sylvestris). Из-за близкого расположения ГВ и дополнительного водопитания лесные участки хорошо прижились и распространились в виде колков. Максимальной производительности достигают черноольшанники. По западной границе песков, где ГВ разгружаются в пойму, запас древесины черноольховых насаждений составляет до 500 м3/га при высоте древостоев выше 27 м.
1 Латинские названия растений приводятся по работе С.К. Черепанова (1995). АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2021, том 27, № 4 (89)
На участках, где ГВ застаиваются, рост Alnus glutinosa ухудшается и не превышает 12-15 м. Запас древесины снижается до 100-150 м3/га. Колки Betula pendula по понижениям в основном порослевого происхождения, низкорослые. Populus tremula и Salix spp. (S. fragilis, S. reptans, S. carpea, S. rosmarinifolia) участвуют как примесь к Betula pendula. На глинистых участках встречаются редкостойные насаждения дуба черешчатого (Quercus robur) высотой 8-12 м.
Активное создание сосновых культур (Pinus) началось в середине прошлого столетия. Лучшие культуры (I и II класс бонитета) произрастают на чернозёмовидных супесчаных и мощных дерново-степных почвах (рис. 1-3). На среднемощных почвах бонитет лесонасаждений понижается до III класса бонитета.
ct И <и а <и ч
а н о о
2 еа
25
20
15
10
y = 9.772ln(x) - 18.702 R2 = 0.991, г = 0.99 ^—
/ * \
■1 V R2 = 0.9949, г = 11.929 0.99
1 S ч \ » ■ \
-
"Г 10
"Г 20
"Г
30
I-
40
"Г
50
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
н о о
а =
а
я
«
2 я т я ч о I—
60 70
Годы
—■— рост сосны по высоте на черноземовидных почвах —♦—рост сосны по высоте на дерново-степных почвах —*— годичный прирост сосны по высоте на черноземовидных почвах — — годичный прирост сосны по высоте на дерново-степных почвах -линия тренда
Рис. 1. Рост сосны в высоту на черноземовидных многофазных супесчаных почвах (тип 4) и на однофазных заросших песках с мощными дерново-степными почвами (тип 3).
25
S 20
«
и <и
а 1С
«¿ 15
а н <и S et Я
10
y = 9.3496ln(x) - 18.394 R2 = 0.9961, г = 0.99
y = 6.0814ln(x) - 8.5062 R2 = 0.9913, г = 0.99
0 "I-1-1-1-1-1-1-г
0 10 20 30 40 50 60 70 80
—■— рост сосны по диаметру на черноземовидных почвах —♦— рост сосны по диаметру на дерново-степных почвах —*— годичный прирост сосны по диаметру на черноземовидных почвах — годичный прирост сосны по диаметру на дерново-степных почвах
-линия тренда
-линия тренда
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
Годы
н о
о
а =
а
я
«
ы
я т я
д
о Г
5
0
0
5
Рис. 2. Рост сосны по диаметру на чернозёмовидных многофазных супесчаных почвах (тип 4) и на однофазных заросших песках с мощными дерново-степными почвами (тип 3).
0.45 0.4
"к °.35 0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
«
со <и а <и
ч
<и £ ю
О
y = 0.0037x -0.0218 R2 = 0.9887, г = 0.99
10
20
30
40
50
60 70
Годы
—■— на чернозёмовидных почвах ——на дерново-степных почвах -линия тренда
Рис. 3. Прирост сосны по объему древесины на чернозёмовидных многофазных супесчаных почвах (тип 4) и на однофазных заросших песках с мощными дерново-степными почвами (тип 3).
0
На неогеновых кварцевых песках, в котловинах выдувания, встречаются карликовые формы сосны обыкновенной (Pinus sylvestris; Бялый, 1971). При благоприятных условиях местопроизрастания прирост 60-летних сосновых культур в высоту и по диаметру превышает средний, что доказывает их высокую жизненность. На однофазных песках в этом возрасте лесные культуры гибнут.
В наилучших условиях местопроизрастания запас древесины в насаждениях Pinus sylvestris превышает 300 м3/га. Лесные насаждения степного Дона выполняют важную природоохранную роль, являясь резервациями животного и растительного мира. Колки привлекательны для рекреационного пользования. Понижения с близкими ГВ на луговых и лугово-болотных почвах являются наиболее производительными участками. Произрастающие здесь древостои дают 3-4 т/га листового опада и 12 т/га мелких веток в год. Здесь же произрастают осоковые (Carex arenaria) и тростниковые (Phragmites australis) формации. Общий ежегодный прирост фитомассы на гигротопах 8 т/га, сосняков - 6 т/га.
На II надпойменной террасе локально (участки >2-3 га) на сухих местах с уровнем ГВ 3-6 м распространён можжевельник казацкий (Juniperus sabina). Он не поедается скотом и считается малополезным, но имеет высокую эстетическую ценность. Другой древесной растительности в ценозе нет.
Обследование Арчединско-Донских песков позволило выделить 5 типов песков (табл. 1): 1 -открытые и слабозаросшие, бугристо-барханные (почвы песчаные инициальные и примитивные); 2 -среднезаросшие бугристо-грядовые (почвы песчаные, маломощные и среднемощные дерново-степные); 3 - бугристо-грядовые, заросшие (почвы песчаные мощные дерново-степные); 4 - полого холмистые, заросшие (почвы песчаные и супесчаные, чернозёмовидные); 5 - древние водотоки и заросшие понижения (почвы песчаные и супесчаные, гидроморфные лугово-болотные). В основу деления положена почвенная характеристика, рельеф и плотность растительного покрова. На всех песках имеются лесные участки и колки Pinus sylvestris. Самым распространенным типом являются заросшие бугристо-грядовые пески (>51%). Комплекс лесных ценозов и заросших бугристо-грядовых песков на участках древних водотоков занимает около 15% площади массива. Открытые и слабозаросшие бугристо-барханные пески в комплексе с инициальными и примитивными песчаными почвами занимают 15.4 тыс. га.
Между посёлками Лог и Вилтов расположен уникальный участок грядово-барханных песков на площади 800 га. Гряды достигают высоты до 10 м и протяжённость до 3 км. Вершины и склоны гряд практически лишены растительного покрова, межгрядовые понижения повсеместно зарастают ивой розмаринолистной (Salix rosmarinifolia), ракитником (Chamaecytis ruthenicus), можжевельником казацким (Juniperus sabina), песчаным овсом (Leymus racemosus), полынью песчаной (Artemisia arenaria).
Таблица 1. Распределение площади кормовых угодий и лесных участков на песках Арчединско-Донского массива.
Типы песков Площадь, тыс. га Лесистость, % Площадь лесных участков (тыс. га) Кормовые угодья (тыс. га) Общая производительность, тыс. т
1. Открытые и слабозаросшие, бугристо-барханные 15.41 5.9 0.924 14.485 8.7
2. Среднезаросшие бугристо-грядовые 37.91 15.0 5.687 32.224 51.6
3. Бугристо-грядовые, заросшие 114.51 9.3 10.751 103.758 228.3
4. Полого холмистые, заросшие 21.08 4.5 0.953 20.128 52.3
5. Древние водотоки и заросшие понижения 33.21 70 23.247 9.963 29.9
Итого 222.12 - 41.562 171.536 347.1
В настоящее время видны следы крупного покрытого растительностью барханного вала высотой >20 м, который засыпал пойму со скоростью 0.3-0.5 м/год. На его склоне растут деревья дуба (Quercus robur) и тополя белого (Populus alba). У Populus alba в пойме по мере засыпания стволов крона поднималась, и теперь они остались на средней и верхней части склона. В этом типе песков в понижениях фиксируются гидроморфные, лугово-болотные почвы с уровнем пресных ГВ 0.5-0.7 м. Понижения в основном заняты колками Betula pendula и Carex arenaria или зарослями Phragmites australis. Площадь этих участков 6% от общей площади комплекса.
На среднезаросших бугристо-грядовых песках с маломощными и среднемощными дерново -степными песчаными почвами многочисленные понижения с близким залеганием ГВ заняты берёзовыми (Betula pendula), осиновыми (Populus tremula) или ольховыми (Alnus glutinosa) колками. Их площадь - 5.7 тыс. га.
Бугристо-грядовые заросшие, местами равнинные пески с дерново-степными песчаными почвами (серопески) занимают более 1/2 площади массива и вытянуты в меридиональном (центральная часть) и в субширотном (х. Колобродов по левому берегу р. Арчеды и южнее) направлениях. Гряды высотой 6-10 м, шириной 150-400 м имеют выраженные котловины выдувания. Используются как пастбищные угодья, особенно в тех местах, где распространяются лугово-степные виды. Среднегодовой прирост фитомассы достигает 2.2 т/га. В понижениях между грядами распространены участки леса: Betula pendula, Alnus glutinosa, Populus tremula. На серопесках встречаются культуры Pinus sylvestris II-III бонитета.
По правому высокому берегу р. Арчеды и по восточной границе песков у автотрассы Москва-Волгоград (III надпойменная терраса) располагаются полого-холмистые заросшие в некоторых местах бугристые пески с чернозёмовидными песчаными и супесчаными почвами. Многие территории этих песков были разбиты скотом в суббореальный период (Гаель, Смирнова, 1999). Появление погребённых многоярусных почв обусловило вторичное разбивание песков в конце XIX -начале XX вв. Фитомасса травостоев с участием типчака (Festuca rupicola), ковыля (Stipa pennata), житняка (Agropyron desertorum) достигает 2.6 т/га. Комплекс пересекают балки, где встречаются лесные участки Quercus robur III и IV бонитета и Populus tremula.
Заросшие депрессии, древние водотоки с гидроморфными лугово-болотными почвами в комплексе с дерново-степными почвами (соответственно 70% и 30%) занимают 33210 га. Их площадь может достигать несколько сот гектаров. В понижениях близко расположены ГВ. Это положительно
влияет на распространение древесных видов и густых травостоев тростника (Phragmites australis), осок (Carex arenaria) и других гигрофитов. Начало древних водотоков фиксируется на выходе балок на II надпойменную террасу. Перед выходом в пойму они делятся на отдельные рукава. По древним водотокам, начиная с климатического оптимума (8-5 тыс. лет назад), вода регулярно протекала с приводораздельных склонов. Эти же русла дренировали близлежащие песчаные территории. В настоящее время водотоки не имеют постоянного течения. Местами прослеживается цепочка озёр (водоток балки Паницкая). Годовой прирост фитомассы, включая древесные породы, в этих условиях достигает 8 т/га, из них травостои дают 3 т/га. Восточная часть массива сложена почвами более лёгкого гранулометрического состава, где активно выражена дефляция.
Гидроморфные участки на Арчединско-Донском песчаном массиве занимают 41.6 тыс. га, а лесистость по разным типам песков составляет от 5% до 70% (табл. 2).
Таблица 2. Годовая динамика расхода осадков по типам песков Арчединско-Донского массива.
Типы песков Расход приточных ГВ лесными участками, 3 млн. м Площадь бугристых песков (пастбищ), тыс. га Продуктивность, т/га Годовой расход осадков травами, мм/га Гравитационный сток
с бугристых песков, мм по типам песков, 3 млн. м
1. Открытые и слабозаросшие, бугристо-барханные 2.2 14.49 0.6 36 204 29.5
2. Среднезаросшие бугристо-грядовые 13.6 32.22 1.6 96 144 46.4
3. Бугристо-грядовые, заросшие 25.8 103.76 2.2 132 108 115.2
4. Полого холмистые, заросшие 2.3 20.13 2.6 156 84 15.2
5. Древние водотоки и заросшие понижения 55.8 - - - - -
Итого 99.8 171.54 - - - 206.3
культуры сосны 4.5 - - - - -
Всего 104.3 171.536 - - - 206.3
К песчаным территориям с особенными водно-физическими свойствами приспособились растения-псаммофиты (Гаель, Бондаренко, 1967). Представителями открытых сыпучих и слабозаросших песков являются: полынь (Artemisia arenaria) и песчаный овёс (Leymus racemosus). В результате зарастания песков видовое разнообразие трав увеличивается. Появляются типчак (Festuca rupicola), тонконог (Koeleria glauca), чабрец (Thymus serpyllum), полынь полевая (Artemisia campestris), ковыль Иоанна (Stipa pennata), прутняк (Vitex agnus-castus), житняк (Agropyron desertorum), ракитник (Chamaecytis ruthenicus). Среднегодовой прирост наземной фитомассы на разных типах песков составляет: на слабозаросших - 0.3-0.9 т/га, на среднезаросших - 1.4-1.8 т/га, на заросших с мощными дерново-степными и чернозёмовидными почвами - >2.2-2.6 т/га (табл. 2).
Среднезаросшие пески (37.9 тыс. га) представлены дерново-степными почвами (табл. 1, 2). Весной зона аэрации этого типа песков промачивается до уровня ГВ. Влажность повышается до 5.5%.
В метровом слое почвы запасы воды достигают 60-70 мм. Верхняя часть метрового слоя в конце летнего периода обезвоживается до 1.0-1.6%. Гравитационный сток в ГВ сокращается до 0.14 мм/сутки. При годовом приросте фитомассы 1.6 т/га транспирационный расход увеличивается до 96 мм, а гравитационный сток уменьшается до 144 мм.
Заросшие пески с бугристо-грядовым рельефом занимают 114.5 тыс. га. Летом эти пески иссушаются до 120-140 см. Гравитационный сток сокращается с 0.29 мм/сут. весной до 0.09 мм/сут. осенью. Среднегодовой гравитационный сток достигает 132 мм (1080 м3/га). На открытых песках -
2040 м3/га. Сокращение стока обусловлено развитием растительности. В лучших условиях среднегодовой прирост фитомассы достигает 3.0 т/га (табл. 2).
Годовой прирост фитомассы на песчаных землях с чернозёмовидными почвами на III надпойменной террасе достигает 2.6 т/га. Вследствие большого расхода воды на транспирацию (156 мм) гравитационный сток сокращается до 84 мм. Со всей площади этого типа песков в ГВ поступает 15.2 млн. м3.
На II надпойменной террасе имеются уникальные природные формирования - русла древних водотоков, пропускающие вешние воды с глинистых водоразделов, и крупные межгрядовые и межбугристые понижения, в центре которых встречаются озера поросшие по берегам Phragmites australis. Далее встречаются древостои берёзы (Betula pendula), осины (Populus tremula). Почвы таких понижений гидроморфные, луговые и лугово-болотные. В замкнутых понижениях наблюдается денсация почвенного раствора и ГВ. Эти участки имеют наибольшую засолённость (до 1 г/л) ГВ.
Древние водотоки менее засолены из-за периодического протекания вешних вод. По водотокам растёт ольха чёрная (Alnus glutinosa) I и II бонитета. Суммарно водопотребление фитоценозами лесной и травянистой растительности оценивается в 480 мм исходя из годичного прироста фитомассы (8 т/га). Испаряемость для этой зоны равна 700 мм. На транспирацию может уйти 70% от величины испаряемости (480 мм). Годовые осадки покрывают 240 мм расхода. Остальные 240 мм забираются из приточных ГВ. Суммарная площадь участков с близким залеганием ГВ составляет 41562 га, а величина приточных вод - 100 млн. м3.
В отдельную статью водного баланса выделены культуры Pinus sylvestris, которые в основном произрастают на серопесках и чернозёмовидных почвах III надпойменной террасы. Общая площадь сосняков 9022 га. Транспирационный расход культурами Pinus sylvestris за год оценивается в 310 мм, из которых 240 мм древостой берёт из атмосферных осадков, а 50 мм забирает из приточных ГВ, о чём свидетельствуют колебания их уровня. Общий расход приточных ГВ на транспирацию оценивается в 4.5 млн. м3.
За год в ГВ по Арчединско-Донским пескам сбрасывается 206.3 млн. м3 атмосферных осадков. Половина расходуется в пределах ландшафтного комплекса лесными фитоценозами и травостоями на местоположениях с близким залеганием ГВ. Вторая половина дренируется с грунтовым потоком в речные системы. Максимальный сброс характерен для песков открытых и слабозаросших. С уплотнением песков травяными видами поступление атмосферных осадков в ГВ сокращается. Лес расходует на физическое испарение и транспирацию выпадающие осадки и приточные ГВ в объёме 104.3 млн. м3. В соответствии с водным балансом расчётный, ожидаемый годовой сброс воды в Арчеду и Дон оценивается в 102 млн. м3. Эта вода опресняет и увеличивает дебит р. Дон, что улучшает экологические условия песчаных земель. К этим показателям оттока ГВ в речные системы добавляются 5.7 млн. м3 вод весеннего стока и ливневые, поступающие на пески по балочным системам со стороны глинистых приводораздельных склонов (30 тыс. га при среднегодовом стоке 19 мм). Суммарные величины ожидаемого стока со стороны Арчединско-Донских песков достигают 108 млн. м3 в год.
Заключение
С учетом плотности растительного покрова, рельефа и почвенных характеристик выделено пять доминантных типов Арчединско-Донских песков. Доминантными типами являются заросшие бугристо-грядовые пески (серопески). Водный режим на песках массива формируется в зависимости от растительности, гранулометрического состава зоны аэрации, глубины залегания ГВ. На песчаных территориях распространены растения - эндемики песков - псаммофиты, которые распространяются на подвижном субстрате и приспособлены к специфическим водно-физическим свойствам песчаных почв. Культуры Pinus sylvestris площадью 9022 га произрастают в основном на серопесках и чернозёмовидных почвах III террасы. Общий расход приточных ГВ на транспирацию сосняков оценивается в 4.5 млн. м3. Суммарная величина годового сброса атмосферных осадков в ГВ по массиву составляет 206.3 млн. м3, из которых половина расходуется лесными фитоценозами и травостоями на местоположениях с близким залеганием ГВ, а другая половина дренируется с грунтовым потоком в речные системы. Открытые и слабозаросшие пески отличаются максимальным сбросом. Атмосферные осадки поступают в ГВ все меньше по мере зарастания песков. Атмосферные осадки и приточные ГВ расходуются лесом на транспирацию и испарение. На песках массива
отмечается стихийное лесопользование и в ограниченных размерах. Лесистость территории (25%) может оставаться на этом уровне и в дальнейшем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
БрылевВ.А. 2005. Эволюционная геоморфология юго-востока Русской равнины. В.: Перемена. 351 с. Бялый А.М. 1971. Водный режим в севообороте на черноземных почвах Юго-Востока. Л: Гидрометеоиздат. 232 с.
Виноградов Б.В. 1984. Аэрокосмический мониторинг экосистем. М.: Наука. 320 с.
Власенко М.В. 2014. Продуктивность и флористическое разнообразие пастбищ Сарпинской низменности под
влиянием фитомелиорации. Автореф. ... канд. с.-х.н. В.: ВНИАЛМИ. 22 с. Власенко М.В., Кулик А.К. 2017. Современное состояние степной растительности Придонских песчаных
массивов // Аграрная Россия. № 9. С. 22-29. Власенко М.В., Кулик А.К., Турко С.Ю., Балкушкин Р.Н., Тютюма Н.В. 2019. Эколого-фитоценотическая организация псаммофитных сообществ Цимлянского песчаного массива // Юг России: экология, развитие. Т. 14. № 4. С. 35-45.
Гаель А.Г., Бондаренко Н.Я. 1967. Производительность и долговечность сосновых насаждений в подзоне сухой
степи. Биологические науки. М.: МГУ. С. 85. Гаель А.Г., Смирнова Л.Ф. 1974. Особенности песчаных степных почв как объекта облесения. М.: Академия наук СССР. 34 с.
Гаель А.Г., Смирнова Л.Ф. 1999. Пески и песчаные почвы. М.: ГЕОС. 252 с.
Гожев А.Д. 1929. Типы песков области Среднего Дона и их хозяйственное использование // Труды по лесному
опытному делу. М.: Сельхозгиз. 178 с. Кулик А.К. 2005. Водный режим и баланс влаги песчаных земель Нижнего Дона (на примере Усть-
Ундрюченского песчаного массива). Автореф. ... канд. с.-х.н. В.: ВНИАЛМИ. 25 с. Кулик А.К. 2013. Географическое положение, природные условия, типы песков Арчединско-Донского песчаного массива // Интеграция науки и производства - стратегия устойчивого развития АПК России в ВТО.
B.: ВолГАУ. С. 331-337.
Кулик А.К., Власенко М.В. 2015. Эколого-гидрологическая оценка воздействия сельского и лесного хозяйства на песчаные земли Верхнего Дона // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. № 1 (57).
C. 89-94.
Кулик К.Н. 2004. Агролесомелиоративное картографирование и фитоэкологическая оценка аридных
ландшафтов. В.: ВНИАЛМИ. 249 с. Кулик К.Н., Кулик А.К. 2015. О перспективах защитного лесоразведения в Волгоградской области // Стратегическое развитие АПК и сельских территорий РФ в современных международных условиях. С. 303-307.
Кулик Н.Ф. 1979. Водный режим песков аридной зоны. Л.: Гидрометеоиздат. 280 с.
Мартынов А.Н., Мельников Е.С., Ковязин В.Ф., Аникин А.С., Минаев В.Н., Беляева Н.В. 2008. Основы лесного
хозяйства и таксация леса. СПб.: Лань. 372 с. Поляков А.Н., Набатов Н.М. 1983. Основы лесоводства и лесной таксации. М.: Лесная промышленность. 224 с. Рулев А.С., Юферев В.Г., Юферев М.В. 2015. Геоинформационное картографирование и моделирование
эрозионных ландшафтов. Волгоград: ВНИАЛМИ. 150 с. Чибилёв А.А., Чибилёв А.А. 2019. Современное состояние и проблемы модернизации природно-экологического каркаса регионов степной зоны Европейской России // Юг России: экология, развитие. Т. 14. № 1 (50). С. 117-125.
Черепанов С.К. 1995. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб.: Мир и семья. 992 с. Шинкаренко С.С., Кошелева О.Ю., Солодовников Д.А., Пугачева А.М. 2019. Анализ пастбищных ресурсов Волгоградской области в геоинформационной системе // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. № 1 (53). С. 123-130.
