CC BY
17
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2010, том 16, № 2 (42), с. 30-37 =—=———— К 100-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ Н.Т. НЕЧАЕВОЙ
УДК 58.073
О ВКЛАДЕ Н.Т. НЕЧАЕВОЙ В РАЗРАБОТКУ НАУЧНЫХ ОСНОВ ФИТОМЕЛИОРАЦИИ ПОЧВ ПУСТЫННЫХ ЭКОСИСТЕМ ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ
© 2010 г. З.Г. Залибеков
Учреждение Российской академии наук Прикаспийский институт биологических ресурсов
Дагестанского научного центра РАН Россия, 367025, Махачкала, ул. Гаджиева, д. 45. E-mail: [email protected]
Реферат. Показано значение учения, созданного Н.Т. Нечаевой по фитомелиорации пустынных экосистем, представляющих более 50% территории Прикаспийской низменности. Выявлены критерии оценки процессов засоления, ветровой эрозии и солонцеватости в формировании продуктивности пустынных растительных сообществ и их разнообразия. Составлена карта опустынивания земель Терско-Кумской низменности представляющая основу размещения мероприятий направленных на улучшение травостоя пастбищной растительности.
Ключевые слова: картография, фитомелиорация, пустынные сообщества, ареалы почв, гранулометрический состав, деградация, регулярно-циклический, гумусовый профиль.
Творческий путь Нины Трофимовны Нечаевой, как выдающегося ученого - пустыноведа охватывает актуальные проблемы, имеющие фундаментальное значение не только для регионов Средней Азии с засушливым климатом и однородным почвенным покровом сероземного типа, но и для Прикаспийской низменности, отличающейся разнообразием почв обусловленного пестротой гранулометрического состава, гидрологическим режимом и процессами современного соленакопления. Основополагающими положениями явились теоретические разработки вошедшие в учение о фитомелиорации аридных земель по вопросам ярусной взаимодополняемости видов пастбищных растений, проявляющаяся в Прикаспийской низменности в результате профильного и пространственного перераспределения солей по отдельным горизонтам почвенного профиля.
В расширении творческих связей и использовании разработок представленных Ниной Трофимовной в условиях Прикаспийской низменности имело важное значение личное общение и обмен опытом во время ее пребывания в Дагестане в 1988 году, когда проходила выездная сессия Научного Совета по проблемам экологии биологических систем ОБН РАН. В результате обмена опытом и информацией и обсуждения результатов исследований по аридной проблематике были намечены планы и развития НИР по фитомелиорации засоленных и эродированных почв, формирующихся в бессточных условиях рельефа на морских дельтово-аллювиальных отложениях. С учетом этих предложений проведены исследования по изучению почвенных условий формирования растительности пустынных, пустынно-степных сообществ с характеристикой закономерностей пространственного распространения. Объекты исследования - динамичные регионы Прикаспийской низменности - Терско-Кумская низменность и дельта Терека. Основная цель определение ресурсоведческого потенциала, указанных растительных сообществ и составление карты опустынивания региона с выявлением сезонной динамики процессов современного соленакопления и ветровой эрозии с обобщением фондового, картографического материала и результатов проведенных исследований систематизированы данные по состоянию почв и растительности дельты Терека, охватывая территорию расположенную в левобережье реки
Кума, протягивающуюся в северном направлении до границы с Республикой Калмыкия.
Картографические материалы обобщены в масштабе 1 : 1500000 использованием топографической основы и планов землепользований сельскохозяйственных кооперативов и частных форм землепользований. В основу проведенных работ приняты методические разработки представленные в работах А.Г. Бабаева (1989), Н.Т. Нечаевой (1954, 1986), Н.Г. Харина с соавторами (1996), В.А. Банановой (1986), В.С. Залетаева (1996) и других исследователей.
В качестве основной картографической единицей принят тип процессов опустынивания с дифференциацией границ контуров и их занимаемых площадей. Определены основные классы процессов опустынивания, оконтурены их ареалы (климатического, техногенного, галогенного зоогенного) с составлением завершенного варианта карты опустынивания земель региона. Выделенные контура, величина их ареалов, площади, характер перехода границ представляют основу при изучении потенциала биологических ресурсов в местном и региональном уровнях. Определены закономерности распространения опустынивания и выявлены контуры почв и растительного покрова входящие в состав выделенных типов опустынивания. Основная динамическая закономерность распространения опустынивания -дробление картографически выделенных контуров с увеличением комплексности, пятнистости почвенного покрова. Последние критерии связаны с изменением свойств горизонтов в вертикальном профиле различных типов почв в зависимости от гранулометрического состава. Установленная закономерность изменения водно-солевого режима почв и видового разнообразия растительных сообществ в зависимости от слоистости породы и содержания отдельных частиц подтверждаются перераспределением площадей почв разной степени засоления в пространственном плане. При содержании физического песка менее 70% в верхней полуметровой толще на преобладающей части территории формируются светло-каштановые солонцеватые почвы под эфемерово-полынной и полынно-солянковой растительностью. С изменением содержания отдельных частиц наблюдается смена видового состава и структуры растительных сообществ, а так же накопление биомассы в зависимости от вертикальной протяженности почвенных горизонтов. Эти данные свидетельствуют о том, что учение о фитомелиорации пастбищ разработанное И.Т. Нечаевой получает дальнейшее развитие с биогеоценотических позиций. Для иллюстрации и обоснования разрабатываемых положений приводятся результаты исследований с анализом составленной карты опустынивания земель (рис. 1) и схематического плана динамики различных видов деградации по основным типам почв.
Из содержательной информации карты выделяются значительные различия в площадях, формах и строении контуров по классам опустынивания, где максимальная площадь приходится на долю ареалов сильной стадии опустынивания, получившей распространение в северной части региона. Очень сильное опустынивание (очаги, язвы, рытвины) характерны пескам и почвам супесчаного гранулометрического состава. Типы процессов опустынивания отражают (степень негативного) влияния факторов аридной деградации и степень необходимости в проведении фитомелиораций пустынных сообществ на светло-каштановых, лугово-каштановых почвах и солончаках типичных и луговых.
Увеличение контрастности почв региона связана с минерализацией гумуса и формированием отрицательного баланса органического вещества. Гомогенные ареалы почв, подверженные деградации расчленяются на отдельные участки, отличаясь по содержанию гумуса и запасам подземной массы растений. При этом образуются гетерогенные элементарные почвенные ареалы, разделяющиеся на группы: спорадически пятнистые и регулярно-циклические.
Рис. 1. Карта распределения литогенного, галогенного опустынивания и фонового уровня естественных экосистем Терско-Кумской низменности. Fig. 1. The map of distribution of lithogenic, halogen desertification and background level of natural ecosystems of the Tersko-Kumskaya lowland.
Спорадически-пятнистые почвенные ареалы подвергаются уменьшению площадей, вследствие потери гумуса в процессе развития ветровой эрозии последовательно переходя к регулярно-циклическим ареалам характеризующимся гетерогенным строением почвенного ареала. Такая динамика подтверждается последовательным уменьшением запасов гумуса по мере усиления процессов опустынивания (табл. 1). При стадии слабого опустынивания запасы гумуса в горизонте А лугово-каштановой среднесуглинистой почвы составляет
100 т/га с содержанием гумуса - 3%, образуя гомогенную структуру ареалов рассматриваемых почв. В условиях проявления опустынивания уменьшаются запасы гумуса до 10%. Это приводит к появлению регулярно-циклических почвенных ареалов, характерных условиям физической деградации аридных почв. Прямое отношение к формирующей контрастности почвенного покров имеет изменение соотношения подземной массы растений, накапливающейся в гумусовых горизонтах. Баллы контрастности полученные по запасам гумуса свидетельствуют о резком увеличении до 50 в условиях сильного опустынивания, заметном уменьшении при слабом и умеренном опустынивании до 6.0-6.6.
В картографических материалах отражено преобладающее значение площадей среднего и очень сильного литогенного и галогенного опустынивания (рис. 1, контуры 3, 5, 7, 9), где формы и их величина колеблются в широком диапазоне.
Таблица 1. Контрастность опустынивания лугово-каштановых почв по запасам органического вещества. Table 1. Desertification contrast of meadow-chestnut soils according to organic matter resource.
Опустынивание Запас органического вещества Органическое вещество по горизонтам Соотношение запасов гумуса А/В Баллы по контрастности содержания гумуса
гумус, т/га/% подземная масса растений, т/га
А В А В
Нет (фоновый режим) Высокий 120 >4.0 60 1.5-2.0 1.81 0.42 2:1 4.0
Слабое Выше среднего 100 3.0 30 1.0-1.5 1.36 0.24 3.3:1 6.6
Умеренное Средний 60 2.0 20 0.5-1.0 0.88 0.15 3:1 6.0
Сильное Ниже среднего 20 1.0 5 0.4-0.6 0.55 0.10 4:1 8.0
Очень сильное Низкий 5 <1.0 02 <0.1 0.31 0.31 25:1 5.0
Очаги опустынивания Отсутствует - - - - - -
Регулярное возникновение циклических форм ареалов связано преимущественно с ветровой эрозией, способствующей разграничению их контуров эрозионными процессами. В формировании регулярно-циклических ареалов почв решающее значение имеют процессы ветровой эрозии, где распределение отдельных контуров протекает с изменением физических, химических и биологических процессов. В спорадической пятнистости на эродированной поверхности почвы наблюдается сочетание двух почвенных процессов -дегумификации и засоления. В регулярно-циклических ареалах почвы различаются по пространственным показателям эрозионных процессов, образуя комплексы и сочетания.
Потеря органического вещества в очагах опустынивания (табл. 1) способствует дифференциации образований иного характера, имеющего биосферный уровень различий. В этой связи важное значение имеет определение общей тенденции функционирование почв в условиях опустынивания в Прикаспийской низменности, где широкое развитие получили комплексность, пятнистость сочетания и вариации (Г.В. Добровольский, Е.Д. Никитин, 1990). По картографическим исследованиям установлено, что за последние 30 лет (рис. 2) опустынивание в Терско-Кумской низменности как и во всей Прикаспийской низменности,
расширяется, образуя различные формы ареалов, величина которых зависит от гранулометрического состава почв (Кулик, Рулев, 1999; Кулик, 2004). Использованные картографические материалы охватывают ключевые участки площадью 1000 га, где отражена динамика опустынивания, преимущественно в ареале светло-каштановых и лугово-каштановых почв.
Светло-каштановая Лугово- каштановая
средне суглинистая тяжелосуглинистая
глинистый
15-30%
средне-тяжелосуглинистый
30-40%
легкосуглинистый
40-50%
супесчаный
средне-тяжелосуглинистый
легкосуглинистый
супесчаный
Л пески закрепленные
Рис. 2. Динамика опустынивания почв Терско-Кумской низменности по ключевым участкам. Fig. 2. Desertification dynamics of the Tersko-Kumskaya lowland soils by key sectors.
Светлые тона изображения в схематическом плане имеющие различные геометрические очертания характеризуют пятнисто-полигональный тип строения элементарных почвенных ареалов. Контрастность их колеблется в широком диапазоне, где ведущее значение имеют процессы дегумификации и различия в водопроницаемости обусловленные гранулометрическим составом почв. Ареалы почв подверженные опустыниванию при тяжелосуглинистом гранулометрическом составе составляли 12-15% и располагаются в виде точечных и округлых образований. Последовательное расширение площадей пораженных
опустыниванием сопровождается увеличением песчаных частиц, что приводит к расширению до 70% общей площади сильноэродированных разностей (рис. 2). Установлено, что территория, где проявляются процессы опустынивания, характеризуются слабой дренированностью, что является благоприятным для формирования комплексов по засоленности почв средне-тяжелосуглинистого и глинистого гранулометрического состава. Геометрические формы ареалов деградированных земель при воздействии опустынивания продолжительностью более 20 лет приобретают фоновую структуру. Последовательное утяжеление гранулометрического состава приводит к ослаблению процессов ветровой эрозии, обуславливая стабильную структуру почвенного покрова (Залибеков, 1996, 1997).
Для учета факторов определяющих эффективность фитомелиораций пустынных сообществ важное значение имеют приведенные данные по содержанию солей и распределение их по профилю. В лугово-каштановой солончаковатой почве, ареалы которых занимают до 30% территории региона. Показывают преобладающую роль хлоридно-сульфатного засоления.
Солевой состав почв мы рассматриваем как активную форму участия в почвообразовании, который при увеличении переводит почву из одной классификационной единицы в другую. С активной частью почвенной среды, особенно с содержанием легкорастворимых солей тесно связано формирование ресурсов первичной биологической продуктивности пустынных сообществ. Характерным признаком солевого состава, как компонента активной части почвы являются динамичность и разнообразие. Приводимые данные по анионной части легкорастворимых солей (табл. 2) иллюстрируют в ареале одного и того же типа почв под различными растительными сообществами существенные различия, имеющие закономерный характер. Содержание сухого остатка солей в слое 0-50 см не превышает средней степени засоления, тогда как, при углублении отмечается повышение сухого остатка до сильной стадии засоления. Во всех образцах присутствуют бикарбонаты натрия, обуславливающие высокую степень токсичности солей. Количество иона НС03 имеет стабильный характер, причем максимальная величина отмечается в поверхностном слое. Минимальное количество бикарбонатов в слое 0-10 см выявлено 0.36 мг-экв/100 г. под полынно-камфоросмовой растительностью с последующим увеличением в слое 20-30 см до 0.74 мг-экв/100 г. Максимальная величина в поверхностном слое 0.68 мг-экв/100 г. почвы обнаружена под полынно-многолетнесолянковой группировкой, причем, с глубиною испытывает дальнейшее увеличение. По сумме токсичных солей максимальные значения характерны полынно-камфоросмовому сообществу - 21.4 полынно-многолетнесолянковому сообществу - минимальная - 9.3 мг-экв/100 г.
Для всех изученных сообществ характерным является максимальное содержание токсичных солей глубже верхней полуметровой толщи профиля с формированием существенных различий в контрастности, гетерогенности контуров почв по содержанию гумуса и легкорастворимых солей.
Изменение общего рисунка почвенного покрова, формирование регулярно-циклических форм ареалов указывают на дельтово-аллювиальный периодически обновляющийся характер почвенного покрова, испытывающего влияние уровенного режима Каспия. Познание этих закономерностей имеет важное значение при определении возможностей фитомелиораций пустынных сообществ, находящихся в условиях прогрессирующей аридной деградации.
Обобщая приведенный материал об основных положениях учении Н.Т. Нечаевой по фитомелиорации растительности пустынных экосистем и динамике изменения их продуктивности, устойчивости можно отметить фундаментальную основу приближения наших знаний к регулированию противоположно направленных процессов синтеза и разложения органического вещества путем оптимизации теплового, водно-солевого и воздушного режимов почв. Из этого вытекает важный вывод о закономерной миграции
видов и сообществ растений в зависимости от горизонтальной динамики процессов соленакопления, солонцеватости и ветровой эрозии почв. Анализ строения пустынных экосистем, и их взаимодействия с почвенными условиями свидетельствуют о наличии возможностей использования энергетических ресурсов фитомассы растений на основе учета их реакции к свойствам почв на местном, региональном и глобальном уровнях.
Таблица 2. Влияние содержания солей в лугово-каштановой солончаковатой почве на формирование пустынных растительных сообществ, 14.07.2005 г. Table 2. Salt contain influence in meadow-chestnut saline soil on vegetative communities formation, 14.07.2005.
Разрез, глубины, см Сухой остаток, % мг-экв/100 г почвы
НСОэ Cl SO4 Сумма токсичных солей
Р. 107 Эфемерово-полынная
0-10 0.24 0.54 1.70 2.70 13.91
20-30 0.60 0.22 1.40 4.16 14.40
40-60 0.39 0.10 1.85 2.54 10.94
60-70 0.85 0.38 2.70 9.20 17.80
Р. 118 Полынно-камфоросмовая
0-10 0.35 0.36 0.79 14.68 21.41
20-30 0.41 0.74 4.20 2.37 25.57
40-50 0.25 0.14 2.74 1.42 13.8
60-70 0.89 0.44 2.49 6.50 22.86
Р. 201 Полынно-многолетнесолянковая
0-10 0.15 0.68 0.60 0.02 9.3
20-30 0.49 0.88 2.20 0.40 18.0
40-50 0.92 0.58 0.42 6.49 29.09
60-70 0.98 0.73 6.33 1.69 34.31
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Бабаев А.Г. 1989. Историко-географический анализ динамики пустынных экосистем // Проблемы освоения пустынь. № 5. С. 18-25.
Бананова В.А. 1986. Растительный покров Калмыцкой АССР и его современное состояние. Региональные флористические исследования и методика преподавания ботанических дисциплин. Краснодар. Куб. ГУ. С. 34-40.
Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. 1990. Функция почвы в биосфере и экосистемах. М.: Наука. 262 с.
Залетаев В.С. 1996. Роль экотонов в формировании биологического разнообразия в аридных зонах // Аридные экосистемы. № 2-3. С. 26-32.
Залибеков З.Г. 1997. О биологической концепции проблемы опустынивания // Аридные экосистемы. № 5. С. 7-18.
Залибеков З. Г. 1996. Новые аспекты проблемы борьбы с антропогенным опустыниванием в
регионах Прикаспийской низменности // Аридные экосистемы. № 2-3. С. 18-26.
Кулик К.Н., Рулев А.С. 1999. Картографо-аэрокосмические исследования пустынно-степных ландшафтов России // Проблемы освоения пустынь. № 6. С. 8-13.
Кулик К.Н. 2004. Агромелиоративное картографирование и фитоэкологическая оценка аридных ландшафтов. Волгоград ВНИАЛМИ. 248 с.
Нечаева Н.Т. 1954.Влияние выпаса на пастбища Каракумов, как основа пастбищеоборота // Пустыни СССР и их освоение. М. Т. 2. С. 10-18.
Нечаева Н.Т. 1986. Проблемы экологического мониторинга биоты пустынных экосистем // Проблемы освоения пустынь. №5. С. 12-21.
Харин Н.Г., Орловский Н.С., Когай К.Б., Макулбекова Г.Б. 1986. Современное состояние и прогноз опустынивания в аридной зоне СССР // Проблемы освоения пустынь. № 5. С. 58-68.
THE CONTRIBUTION OF N.T. NECHAEVA IN DEVELOPMENT OF SCIENTIFIC BASIS OF SOILS PHYTOAMELIORATION OF DESERT ECOSYSTEMS IN THE
CASPIAN LOWLAND
© 2010. Z.G. Zalibekov
Caspian Institute of biological resources of the Daghestan Scietific Center
of the Russian Academy of Science Russia, 367025Mahachkala, M. Gadjieva str., 45. E-mail: [email protected]
Abstract. The meaning of doctrine created by N.T. Nechaeva about phyto-amelioration of soils of deserted communities presenting more than 50% of the territory in the Caspian lowland was reflected. The criteria of salinization, wind erosion processes and solonetsic of soils for evaluation of productivity of vegetative deserted communities and their diversity is found out. The map of soil desertification in the Terek-Kuma lowland is made up, presenting a basement of development activities towards improvement of herbage state of the vegetative cover on the basis of soil conditions and hydrological regime.
Key words: cartography, phytoamelioration, desert communities, soils aerials, granulometric content, degradation, humus profile.
