Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Эколого-географический анализ растительности сухих степей Северного Казахстана (на примере Тургайского плато)

ВАК РФ 11.00.05, Биогеография и география почв

Автореферат диссертации по теме "Эколого-географический анализ растительности сухих степей Северного Казахстана (на примере Тургайского плато)"

ЛШСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

Географический факультет

На правах рукописи

СОЛДАТОВ Михаил Станиславович

ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАСТИТЕЛЬНОСТИ СУХИХ СТЕПЕЙ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА

(на примере Тургайского плато) 11.00.05 — биогеография и география почв

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва — 1992

Работа выполнена на кафедре биогеографии Географического факультета Московского государственного унивбрсйте-та им. М. В. Ломоносова.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

кандидат географических наук, доцент Е. Г. Мяло

доктор географических наук, профессор В. Л. Андроников

доктор географических наук, профессор С. В. Викторов

Ведущая организация — Институт Географии РАН.

Защита состоится . " 1992 г. в часов

на заседании физико-географического специализированного совета (Д-053.05.29) при Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП-3, Ленинские горы, МГУ, Географический факультет, аудитория 1807.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Географического факультета МГУ на 21-м этаже.

Автореферат разослан „ 1С " 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат географических наук Т. И. Кондратьева

roc

t

Дктуальность прочло?.:.'. 3 настоящее время для сельскохозяйственно освоенных территорий на первый план выдвинулись вопрос:: рационального природопользования, требугадге дифференцпрованпоЛ оценки земель с учетом их экологических особенностей и тенденций развития. Для решения эта! актуальных вопросов большое 3!!аче!г;:е приобретают исследования экологических связей растительности с природными условиями, в том числе, с почвенными. Глубокий анализ экологических связей растительности и закономерностей ее пространством ной дифференциации может служить основой для создания экологических карт, позволявшие в наглядной ферме отразить эти связи. Экологические карты растительности, включая карты восстановленного растительного покрова на земли, вовлеченные в сельскохозяйственное производство, могут использоваться для экологического мониторинга.

Подзона сухих степей Казахстана относится к числу территория интенсивного сельскохозяйственного освоения, где за последгае сорок лет произойти коренные изменения в структура землепользования;' В настоящее время основные площади распаханы и используются под посевы зерновых культур,- Относительно небольаая часть земель, где сохранилась в той или иной мере измененная естественная растительность, используется под пастбища и сенокосы. Сведение естественной растительности на значительных площадях активизировало такио негативные процессы, как вторичное засоление, смыв почв, развеивание плодородного слоя. Это потребовало проведения детальных исследований природных особенностей территория с целью выработки экологически обоснованных методов и приемов ведения хозяйства.1

Пелъп настоящей работа является выявление экологических связей растительности сухих степей Северного Казахстана с комплег.'-^ г.о-чвоннцх условий и создание крупномасштабной экологической карты восстановленной растительности, отразаидой закономерности даф?*-реншмцш растительного покрова.

Залхто т1ссле.~ова'г^!Я: I. Создание эколого-фюркстической классификации растительности применительно к территории исследовангл на базе методики Браун-Бланке. 2. Установление экологических амплитуд классификационных единиц растительности и отдельных видов-эд;ф1ка-торов по отношении к таким факторам, как увлажнение, степень засоления, солонцсватости и гранулометрический состав почв. 3. Изучение связей растительности с таксонами почвешюЛ классификации. 4. Выявление основных экологических типов структур растительного покрова. 5. Разработка принципов построс:шя легенда и создание крупяотсстабной экологической карты растительности.

Научная новизна работы. Впервые создана эколого-флористическая классификация растительности сухих степей на уровне ассоциаций, союзов, порядков на базе принципов и критериев, используемых ев-ропейскиья йитоценологами. Проведеш детальные исследования растительности п почвенных у слов;;?.. Установлены и оценены статистически экологические связи сннтаксонов растительности разных рангов с увлажнением, степенью засоления, солонцеватостп почв, а также с таксонами почвешой классификации. Предложены оригинальные способы картографического отражения многообразия динамических связей растительности в связи с изменением почвенных параметров и особенностями экзогенных процессов. Выделены экологические ряда и экологические типы структур, отражащие динамику растительного покрова разного уровни, которые характеризуются своими экологическими связями и закономерностями размещения. Разработаны принципы и структура легенды экологической карты растительности и составлена кру-пномаептабная экологическая карта восстановленной растительности.'

Практическая значимость. Результаты исследований и экологическая карта могут быть использованы при разработке схем рационального природопользования для данного региона. Установленные экологи-

ческие связи растительности с почвенными условиями имеют определенное индикационное значение к могут быть экстраполированы на смежные районы. Методика картографировашш восстановленного растительного покрова на основании установлегашх связей растительности с таксоната почв и отдельным! почвенными свойствами может быть использована для создания крупномасштабных карт.

Апробация работы. Основные положения и результата исследования доложены на Зсесогазном совещании "Ландшафтная индикация для рационального природопользова!шя природных ресурсов" /(.'осква, 1986/; Всесоюзном совещании "Эволюции структур почвенного покрова и ме- . тодика их исследования" /Ленинград, 1989/; Конференции, посвященной 60-тилетюэ кафедры геоботаники МГУ /1989/; Индикационном коллоквиум Московского филиала ВГО /1990/; Расширенном заседании кафедры биогеография 1ГУ /1991/.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.'

Объеу работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения, общим объемом страниц машинописного текста. Основное содержание работы изложено на

страницах, иллюстративный ттериал представлен 16 таблицами, б рисунками, а также 2 таблицами и 4 рисунками в приложении. Список литературы включает 191 наименование.

Глава I. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОД!¡ИХ УСЛОВИЯ И ЪЕТОДИКА РАБОТ.' '

Исследования проводились в сухостепной подзоне Северного Казахстана в пределах ТургаЯскоЯ столовой страны западнее ТургаЯскоЯ ложбины на территории зешепользования совхоза "Дгевский" /Со.ло-зерный район Кустанайская область/.'

В гволого-геоыорфологическом отношении исследуемую территорию можно разделить на несколько морфоструктурных частей.' Шная представляет собой обширную пластовую равнину - Терсекское плато, злю-

виированное четвертичным суглинком. К северу плато переходит в пологий эрозионно-денудационный склон. К подножию макросклона примыкают древнеаллювиальные песчано-супесчаные равнины. Саше молодые в геологическом относе гаи территории - озерше и лиманные котловины - сложены четвертичным аллювием различного гранулометрического состава /Николаев, 1972/.

Почвенный покров территории, расположенной в подзоне темно-кадь тановых почв, отличается высокой комплексностью, обусловленной не только факторами ее формирования в сухостепных условиях, но и ли-тологической пестротой. Наиболее широко распространены темно-каштановые почвы, солонин трех типов, лугово-каштановые почвы, солоди, луговые почвы, солончаки автсуорфные, луговые, соровые.'

Растительность региона относится к южной части разнотравно—тип-чаково-ковыльных степей Казахстанской провинции Евразиатской стеганой области /Лавренко, 1947/.' В связи со сложной дифференциацией геолого-геоморфологических и почвенных условий растительный покров включает разные типы растительности." Зональная растительность представлена ксерофитно-разнотравно-ткпчаково-ковыльными сообществами на тенно-каитановых суглинистых почвах.' На песчаных почвах распространены псаммофитно-раз ко трав но-злако вые сообщества. Галофитные варианты степной растительности представлены типчаково-подынныш сообществами /полынь селитряная, полынь черная/. Интразональиая растительность формируется в местообитаниях с переменным режимом увлажнения и представлена настоящими лутами, лугово-болотной и лу-гово-солончаковой растительностью, местами встречаются сочноссшт-ковые сообщества.'

Растительный покров региона отличается высокой степенью гетеро--генности, что особенно характерно для макросклона.' Гомогенная растительность формируется главным образом на элювиальных плато, сложенных породами разного гранулометрического состава.3

В процесса полевых исследования заложено двадцать профилей н трансект, на которых выполнено 610 описаний, охватывающих все разнообразие сохранившейся естественной растительности. Больсая часть описаний сопровождалась морфологическим описанием почв и отбором почвенных образцов по генетически горизонтам из 480 прикопок.

3 почвенных образцах потенциометрическим и кондуктометричесюш методам в водной суспензии 1:2,5 определены: реакция среды /рЦ/, активность ионов натрия /р.ча/, удельная электропроводность /сИ, ¡.Си/си/. Степень засолеюш почв оценивалась по величинам удельной электропроводности в соответствии с градациями, рассчитанными н.'с.4 В.А.Грачевым по уравнению регрессии /саггег, реагеп, 1985/.

Характер увлажнения почв определялся по глубине залегания грунтовых вод на основании дзнных более чем 500 скважин, заложенных на всех ключевых участках.' На базе принятой в почвоведении классификации почв по грунтовому увлажнению /Классификация и диагностика почв СССР, 1977/ создана шкала увлажнения почв, где каждая из трех основных градаций /автоморфные, полутидроморфные, гвдроморфныа почвы/ разделена на две дополнительных, отражающих положение почв в микрорельефе, а также введена градация, учитывающая лиманное /поверхностное/ увлажнение.

Глава П. ЭКОЛОГО-ОЛОРИСТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ.

В последние десятилетия в отечественной геобота;шке получил распространение метод эколого—флористической классификации Брауп-Еланке, обладающий рядом преимуществ перед широко распространешш-ми доминантным и докинантно-детерминантным методами /Александрова, 1969; Маркин, 1980; Швергунова и др., 1984/.' Как отмечает 3.:В.Ка-рашшева /1967/, для степной растительности, характеризующейся по-лидоыинантностьв, выраженности) сезонных и многолетних флуктуация, а также значительной нарушенностыз, более предпочтительно исполь-

зование эколого-флористической классификации Ераун-Еланке.

В основе метода лежит анализ полного флористического состава фитоценозов, и разделение синтаксонов проводится по группам дифференциальных видов, постоянство которых в определенных группах описаний должно превысить 50£, а в остальных быть шжэ этой величины/ D построенной нами системе выделены ассоциации, объединенные в шесть союзов, три из которых группируются в порядок. Таксоны ранга класса не выделены. Ш предполагаем, что классы могут соответствовать основным эколого-фитоценотичоским типам растительности - степной, луговой, пустынной, лугово-солончаковой, сочносолянковой;

Согласно принятой классификации синтаксоны получают латинские названия по дифференциальным вида'-:. Наименования сиктаксонов разного ранга различаются по специфическим окончаниям видов.

Предлагаемая система синтаксопов носит предварительный характер, поскольку материал собран с ограниченной территории, и отсутствует опыт подобной классификации для других районов сухих степей Казахстана и в целом степной зоны.

Зколого-фдористическая классификация растительности исследуемой территории Степная растительность

ПОрЯДОК í'iSa'l'ÜCji'i'ALiA aUUJATAJS СОЮЗ Artemlíilon nltroaag АССОЦ. Jarretaretun kasachetanici U'eruletosun tataricao, typicun) АССОЦ.' Aneurolepioietum ramoai Ii'e3tuca30aum aulcatae, artenina-

sosum nitrosae, lisonioaoaum gmelinii) АССОЦ,- Artemialetuoi pauciflorae (.artenisesosum pauciflorae, cam-phoroaraoaoaum monspeliaci)

СОЮЗ Stlpion logalngianae АССОЦ.' Tnymusietum marachalilani Imedicagetosua ralcatae, var.

potentilla birurca, tiellchryauin arenarium; typicuia, var. centaurea marachallianus, typicum) ACCOH."1 Galietum rutbenici (var. echinopa ritro, artemisia campeat-

ria, artemiaia dracunculus, limonium gmelinii, typlcum) Аесоц.1 Diantftuaietum ieptopetali IJurineatasum multirioraej ornittio-galietoaum riachoriani, var. typlcun, verónica apicata)

Сопя Stipion .loannl АССОЦ.' Stipatum capiiiatae (acniiLeatoeum garberi, typicum)

Растительность опустынешшх степей АССОЦ. ElymuaLatum junceu.il tkochiatoaujn proatratae, typlcum) Растительность гликофильных лугов CO'?3 BlYtrifrjon regantía АССОЦ. Inuletum britannlci Icaricatoaura riparl, typicumj АССОЦ. Staiiarlatum gramlnaaroll (plantaglnatoaum etapposao, typiciL-riJ

Лугово-болотная растительность Ассоциация Allanatиз a.anoeolaCi| Pnragmltetuai oommuni Растительность галофильных лутов

Соуз Pv-cinel lion aiatantla Ассоциации Artamiaietura aailnaa; Baaaletum aadoidi; Salaolatua Brachiati

Сочпосоллнков'Ш растительность Ассоциации Salicornetuic herbad; Suaedetun cociiiculatlj Halocna® aetun atrobilaci

Наиболее полно представлена степная растительность.' Поашши Peatucetaiia видвляется группой видов, вюпочащей типчак, тонконог, мятлик однолетний, полынь австрийскую. Синтаксоны, вошедшие в этот порядок, относятся к трем союзам и соответствуют растительности разных степных подзон.

Союз stipion ie33ingianae отличается группой мезоксерофильного разнотравья: подшренник русский, тысячелистник благородный, грудница мохнатая и др.* Союз включает три ассоциации;

Accp^aura_Dianthu3ieitut-ii_iej)t.o2.ej,ajii характеризуется группой ксерофитного разнотравья: ферулой татарской, коровяком фиолетовым, нагловаткой многоцветковой и др.- Судя по флористическому составу фитоценозов и характеру распространения на территории, эта ассоциация соответствует зональной растительности,'

АССОЦИАЦИЯetum_IMrncha¿l характеризуется группой видов широкого эколого-фгтоценотического спектра, вюгочапзей таволгу шестилепестную, гвоздику Борбаша, ястрвбинку ядовитую к др.4

~ а -

Субассощщция гмкИоайегоашд распространена в местообитаниях с дополнительным натечным и грунтовки ушажнетем. В фптоценозах заметную роль играют такие виды, кап пырей, полынь покткЯокач полынь армянская, что свидетельствует о близости этоЛ субассоциации к растительности северных степей. Субассоциация -Сур1сии встречается на супесчаных и легкосуглинисткх томно-казтанових почвах. Слагающие ее варианта сообществ являются эдафаческими аналогами зональной растительности.

Лссод11ацая_са11егит ^ии^гисх уд имеет собственных диффереици-алышх видов. Она разбивается на ¡лть вариантов, которые преимущественно являются производными от первых двух ассоциаций.'

Союз ЗПр1.оп .1оапп1 включает только одну доссшащр - Бгз^регша £0£'Па1ао, сообщества которой распространены на песчаных почвах. В фитоценозах заметную роль играют такие дифференциальные виды, как тырса, ковыль иоанна, щшн песчаный.

Союз Аггепчвюп шгтоаае отличается от двух предыдущих группой степных полукустарничков, свойственных засоленным и солонцеватым почвам,- полынью селитряной, прутняком, кермеком, грудницей татарской, а также корневищным злаком острецом ветвистым. Этот союз объединяет ассоциации, близкие по флористическому составу и структуре фитоценозов к растительности южной полосы сухих степей.1 Наиболее ПОЛНО ЭТИ черты ПРОЯВЛЯЮТСЯ В 2Сй0.1ЩЦ2Я2 Дп£иго1е£111е1да_гат2.а^, ит_раис1Г1огае^ в меньшей степени - В Руге£П,гегшц каса-сь^гап^с!. Последняя ассоциация является переходной к зональным сообществам.

Ассодиап^_Еа^пи£1£г^^оп£еиз31, не входит в порядок геагисега» на, поскольку в составе группы дифференциальных видов отсутствуют дерновинныо злаки - типчак, тонконог, мятлик однолетний, а также полынок. Ассоциация выделяется группой галофитных полукустарничков, таких как полынь черная, камфоросла, а также пустынно-степным зла-

ком - волоснецом ситниковым. Дат • но вида ,доминируют в фитоценоза!, что позволяет рассматривать эту ассоциации как аналог растительности опустыненных степей.

Луговая растительность преимущественно объединена в conn Siytri-gion re?er.t-.3. Союз вклтаот синтаксони, которые по флористическому составу близки К ОСТкПНОКНКМ /St£lJiuriet4:n_j^a^nearoU/, настоящим /Inuietua_t>rit_annici/ лугам, а также к лугово-болотной растительности /субассоцхация caricetosum ripari/. Типично лугово-бо— лоткые сообщества представлены ассоя1!ацмлр:_А11агаярг_1П1_1апсрео1а«1 И Phra£pi_tetuu_comiuni, не ВКЛЮЧвШШО В СОЮЗ Elytrigion.

Растительность гало[.:ш tux лугов объединена в союз Puccinaiiioq aiatantia. характеризующиеся бескильницей расставленной, кермеком гматина, сведой и др. 3 ртот союз не вошли преимуществешго монодо-манантные сообщества соллнок, которые мы рассматриваем на уровне acco^^LwJi_saii_cornu_t ^ ¿егьзс^ и других и относим к сочносоляпко-вой растительности.'

Глава 1Z. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СВЯЗИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ С ПОЧВЕННЫМИ

УСЛОВИЯШ

Анализ связей растительности с почвенными условиями включает как выявление тесноты связи с отдельными эдафическиш факторами или их сочетанием /обеспеченностью минеральным питанием, содержанием токсичных для растений солей, солонцеватостью, условиями увлажнения/, так и с таксонами почвенной классификации. Эта проблема широко освещена в литературе, начиная с работ Б.А.Келлера /1921, 1926/, В.Н.Сукачева /1927/, И.В.Ларина /1926/, Л.Г.Раменского /1936/. Значительный вклад в разработку этой проблемы внесли геоботанические индикационные исследования школы С.Б.'Викторова.1

Из литературы известно, что растительность аридных и семиарид- -шх областей довольпо жестко детершнироваиа в отношении степени

засоления почв, солонцеватости и условий увлажнения /Лекделан, 1925; Федоров, 1930, 1956; Востокоьа, 1952, 1957; Выигпвкин, 1956, 1970; Викторов, 1957, 1971/, Реакция растительности на эти факторы различна ¡¡а почвах разного гранулометрического состава /Зжторов, 1974; Ияькнаидр., 1977/. В настоящее Bpeui актуальной задачей является выявление интервалов значений этих параметров, в пределах которых развиваются те или иные растителыше сообщества.

Связь растительности со степенью засоления и увлллметкя почв.

Для оцеш«и связи выделенных классификационных единиц растительности со степенью засоления и увлажнения почв произведена ордина-ция синтаксонов в экологическом поле этих факторов /рис. I А,Б/.

Рис. I. Постоянство / % / ассоциаций в пале факторов увлажнения и степени засоления почв. А — Ругегйгегиш 1сазасйвгап1о1, Б — Аггет1в1а*ша раис1Г1огае • Градации скалы засоления почв /ьСи/ы1/: <0,5 - незасоленные, 0,51,1 - слабозасоленные, 1,1-2,3 - среднезасог.енные, 2,3-5,0 -сильнозасалегаше, >5,0 - очень сильно засоленные. Градации ¡¡¡калы увлажнения почв: I - микроповышения, 2 - микропони-жешш.

В ячейках экологического поля в виде призмограмм представлено постоянство /£/ синтаксонов ранга ассоциаций, а также некоторых союзов, которое соответствует определенным условиям увлажнения и йтепени засоления почв. Каждый синтаксон растительности имеет экологический ареал, в пределах которого выделяются экологические оп-тиууиы, фиксирующиеся наиболее высокими коэффициентами постоянства.*

Так, ассоциации Шап1;лиа1еХит, ¿угегпгегин!, отчасти 5г1рехшп са-ршагаа характеризуются узкими амплитудами по двум факторам. Их экологические оптимума совпадают с автоморф!ш:.щ незасоленными почвами. Ассоциации тпухиахагии и 0аив1ош имеют узкие экологические амплиту.дк по исале засоления и очень широкие по увлахнетш. Экологические одтпыуш соответствует незаселенным почвам микрозападин. Ассоциации АпеигоХерЮХзгия, Аг,.ет1з1егшп раисхПогае и отчасти В1уаизхе1;шп отличаются очень широкими экологическими апмлитудами по двум факторам. Каждая из ;гих имеет несколько слабо вырау.ешшх опищуыов, совпадающих с тасолешшш почвами разной степени грунтового уаталскенля. Союзы Slytгiglon и йюсшашоп охватывают ги-дроморфные стуг,е!м ¡¿калы увлажнения ц при этом достаточно широко осваивают пространство г э фактору засоления. Экологические оптиму-ш союза Лугпаюп совпадают с выщелоченными почвам:, а союза ^исо1пе1 Поп с сильнозасолеиными.

Для едишц низких рангов /субассоциаций, вариантов, фаций/ также выявлены интервала значений виценазваншх фактораз. Внутри тех ассоциаций, которые отличаютсл широкими экологическая амплитудами по степени засоления и увлажнения почв, подразделешю на мелкие синтаксоны происходит по обоим факторам. Внутри ассоциаций, характеризующихся широкой амплитудой лишь по одному из избраншх факторов, дифференциация на мелкие синтаксоны происходит именно по нему; Таким образом, ьгалкие синтаксоны могут быть представлены в виде экологического ряда в пределах ассоциаций.

Наложение в некоторых случаях экологических ареалов синтаксо-нов в поле двух факторов отражает более сложный характер закономерностей формирования растительного покрова.

Связи растительности с почвами

Связь растительности с таксонами почвенной классификации неоднократно обсуждалась в литературе /Келлер, 1921; Ларин, 1953; Ку-

рочкина, 1956/. Трудности в устан-лшониг. связей между эти:.": объектами заключаются в различии принципов классификаций почв и растительности /¡¿хло, Горяинова, I'joO; Басилевпч, 1983/, и сама возможность установлет-м связей такого рода в литературе оцегсшается неоднозначно /Родман, 1964, 1967; toprara, 1930; Петрова, 1986/.

В связи с от:::.: наш предпринята попытка произвести группировку почвенных таксонов по степени сходства присущей им растительности, т.е. классифицировать почвы по оценко их растительностью. Использован один из приемов кластерного анализа - метод среднего присоединения с применением коэффициент а сходства даккара /Неронов,1976/, позволивший построить дендрограмм/, отражащую степень сходства почв по растительности /рис. 2/. поскольку большинство почвенных таксонов характеризуется низкой и средней степенью сходства друг с другом /менее 5Q7Í/, растительность "различает" их достаточно уверенно. Некоторые почвы оказались для растительности экологически равноценными /степень сходства более 50%/. 3 процессе анализа установлено, что группировка г,",чв основывается ка сходстве их гранулометрического состава, режимов уьлажнения и особенностей почвенных процессов.

Для оценки тесноты связи между синтаксонами растительности разного pama и почвенными таксонами преимущественно на уровне родов почв произведен расчет коэффициента достоверности Коула /НосветаД-лова, 1970/. Отмечается тесная и однозначная связь между растительностью и почвами, характеризующимися высокой степенью засоления, повышенным увлажнением, сочетание:.; повышенного увлажнения в засоления, а также специфическим гранулометрическим составом. Например, ассоциация stipatum capiiiatao и слагающие ее компоненты связаны только с песчаными почвами. Субассоциация typioum ассоциации EJ.ymuaietun встречается только на автоморфшх солончаках, что фиксируется высоким значением коэффициента Коула.

Рис. 2. Степень очидства почв по растительности. Ко /%/ - коэффициент сходства Еаккара;

Степени сходства /%/•. I - низкая /10-2С$/, 2 - средняя /20-507«/,

3 - высокая /более 5($/.

Еочвы: КЗд - теюю-каптановые песчанке, КЗсуп - та жз супесчаше,

КЗДС - то же легкосуглшыстые, КЗСН - то же солонцеватые, К30нд -

то же остаточно-солонцеватие, КЗСЧ - то же солончаковатие, К3ок -

то же солончаковые; КЛ„ - лугово-каштановые песчаные, КЛ.,,^ - то .

»гСк суп

же супесчаные, Клг" - то же солончаковые, КЛ - то же вщелочанша;

ЛКСН - лутовато-каштановие солонцеватые; СН3, - солонця авгсиор^- . ные. Си50* - то жа солончаковые, СНП'Г - солонцы пат/гпдрошрфныэ, Снп/гск _ то дд солончаковые, СНГ - солонци гидроморфные, СНгс" -то же солончаковые; СКа - солончаки автоморфные, СКГ - то же гвд-роморфша; Сд^1" - солода лутово-степные выщелоченные, Сдг 14111 -то же солонцеватые, Сдг - солодн луговые выщелоченные, Сдгсн - то яа солонцеватые, Сд102 - то жэ солончаковые; Л - луговые; Б - почвы сурчин.

В ряде случаев одному почвеппо!»;/ таксону соответствует несколько синтаксонов растительности, т.е.' связь не однозначна. Болылин-ству родов темно-каштановых к лугово-кастановых почв соответствует несколько синтаксонов растительности разшх рангов, среди которых ыо;:шо выделить один, обладающий наиболее высокой связью.

£дя некоторых синтаксонов установлена достоверная связь с таксономическим! едшшцаъа почв paiera видов. Так, ассоциацит Diantnu-Bietum и Pyrethretum, соответствующие темно-каитановцм карбонатным почвам, приурочены к мощным и :.-лломог:ишм их видам соответственно. Ассоциации Aneurolopidietur. И Artemisietum pauciflorag, характерные для солонцов всех типов, формируются на разных вздах этих почв, выделяемых по мощности '.гадсолонцового горизонта.

В целом связь растительных синтаксонов ¡шзких рангов со всеми вдчвоншл.ы разностяш более тесная, чем у синтаксонов растительности высоких рангов.

Экологические связи вудов-плпдгт'лторов.

Изучение связей вкдов-рдификаторов с комплексом почвенных условии показало, что распределешю сродиевзвещешых обили;-; каздого вида по градиенту почвенных условий, представленных в виде ряда почвв1пшх таксонов, не имеет линейного характера. Установлены син-экологические амплитуды основных видов-эдификаторов, выявлены cim-экологическио оптимум, определены зоны кошс'рснтжх но^-лючекий. Среди дерновинных злаков наиболее широкой «токологической амплитудой обладает типчак, кыеициГ: несколько опт'»!кумов. Синэкологичес-кне опкаум! таких полукустаршгчков, кап полынь селитряная и полынь черная, совпадают с засоленными почвами. Однако экологический ареал полши селитряной охватывает шрокий спектр почвенных условий, а полыни черной - смежен к сильнозасоленным почвам. Экологические ареалы так:1Х корневищных злаков, как пырей и острец ветвистый, охватываат разные условия засоления и увлажнения почв.

Значител .но совпадают стихологические ареалы полыни селитряной и остреца, но характер кривых распределения их обилия свидетельствует о конкурентном исключении этих в;:дов.

Сукцесспошше связи вндов-эдификаторов изучены на примере динамики растительности на сурчинах. Выделено пять сукцессионннх стадий растительности на сурчинах разного возраста в связи с изменением степени засолог/л почв. Установлена сукцессионная преемственность видов-эдификаторов для разных стадий. Сукцессионные ряды растительности па сурчиглх в известно;; стегтени можно рассматривать как ряды отражения процессов формирования солонцовых комплексов.

Изучение влияния корневой системы типчака на разные типы почв подтвердило его роль в изме::е:г/.п химических и физически свойств почв. Ишчак выступает как остсшгатель солонцов в данном регионе.1

Глава 1У. КРУПНОМАСШТАБНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА РАСТИТЕЛЬНОСТИ

Вачнейшио эколог;гческно связи растительности с природныг.21 условиями наили свое отражение на созданной нами экологической карте.

1,'алая степень сохранности естественного растительного покрова на исследуемой территории определила необходимость создания карты восстановленной растительности. Методика создания карт восстановленной растительности разработана достаточно полно /Горбачев, 1967; ЬЪшшна, 1984/. В их основа ле.-шт анализ корреляционных связей растительности с факторами среди.' Пслучешше нами данные о связи растительности с почвекли: условиям! были взяты за основу составления нарты при восстановлении растительного покрова.' За врзмл, по отношению к которому проводилось восстановление растительности, с известны;.;! допущениями нами принят период до интенсивной распакки земель - примерно сорок лет.

Карта восстановленного растительного покрова составлена на основа дешифрирования аэрофотос1кмков, при котором в первую очередь

выделялись структура почвенного ьчьровь, а также фрагменты сохранившейся естественной ра ;тительнисга. Использованы картографические материалы почвенного стационара /карга солонцов территории совхоза "¿невский" и др./, опубликованные мслкомасатабше карты, охватывающие данную территорию. Насыцетае контуров геоботаническим содержанием проьодшюсь на основе имеющихся данных об экологических связях растительности с почвенными условиями и таксонаш почв, полученных с ограниченных участков, которые путем экстраполяции распространялись на всю картографируемую площадь. Таким образом, мы получили карту восстановленной растительности, трансформированную затем в экологическую.

Принципы построения легенды.

3 основу построения легенды положен пришил размещения синтак-сонов растительности разных рангов и их микрокомОинаций в координационном пате двух факторов - увлажнения и степени засоления почв /Варна, 1080; Карамыаева, Федорова, 1990/. Среди микрокомбинаций выделены комплексы, мпкрополсные ряды, серии, а также группы серий /в понимании С.А.Грибовой, Т.И.Исаченко, 1972/. Микрокомбина;;иям и синтаксонам, характеризующим гомогенную растительность, присвоен индекс, которому соответствует определенный гранулометрический состав почв. Таким образом, в условном экологическом поле отражена растительность в совокупности с определенными сочетаниями трех факторов. Основной картографируемой единицей являются синтаксони растительности разных рангов и их микрокомбинации в совокупности со степенью засоления, характером увлажнения и гранулометрическим составом почв /табл./.

Анализ размещения растительности в координационном поле и выявление ее динамических связей позволяет объединить сообщества к ми-крокоибинацни в определенные блоки по тесноте их динамических связей. Сообщества и микрокомбинации, между которыми установлена сук-

цессион 'ля преемственность, группируются в экологический £Я,а. Летальный уровень проработки материала позволяет 1гагл выделять несколько экологических рядов растительности, формируккихся на почвах единого гранулометрического состава, что делает возможным отражение динамических тенденций растительности в зависимости от изменения стене1:;: засоления пота или увлалшешш и связанного с ним засо-лония.

Глубокий анализ связи растительности с почвами позволил установить, что каждому экологическое ряду растительности соответствует один или несколько почве;пшх процессов, преобладаниях по площади, В соответствии с эт.ш в легенде и на карте находят отражение экологические ряды растительности в связи с определенным: почвенными процессами. Таким образом, дипаюжа растительного покрова раскрывается более глубоко - не только в связи с изменением двух ведущих факторов, но и в связи с основным: почвенными процессами, оказывающими влияние на изменение параметров этих факторов.

Все разнообразие экологических рядов растительности можно свести к нескольким экологическим типам £т£удт;щэ растительности, выделяемым на основе морфогенетических критериев в соответств:ш с особенностями рельефа, современным:! геоморфологическими процессами, характером почвообразущих пород /Виноградов, 1966, 1980/. В основе обособления экологических типов структур лежат такие экзогенные процессы, 1сак суффозионные, эрозионные, дефляционные и др. Всего выделено девять экологических типов структур растительности.

Экологический тип структуры объединяет сообщества, микрокомби-1ШД1И, экологические ряды растительности, находящиеся под воздействием одних и тех же экзогенных процессов, отличапдихся определенным сходством казненных форм, видовым составом, структурой и динамическими связями. Различия между экологическими рядами внутри одного типа обусловлены спецификой проявления рельефообразущего

ЛАХЧ i 2 i <i 5 6 ? 8 1 a -1-

1 .1 m в ешз ra

Таблица. Легенда к экологической карте растительности

Засоление почв: I - незасоленные, 2 - не засоле шше - слабозасо-ленные, 3 - незасолешше - среднезасолендае, 4 - незасоленные -сильнозасолешше, 5 - незаселенные - очс1гь сильно засоленные, 6 -средне засоленные - незасолстшые, 7 - сильно засоленные - незасоленные, С - очень сильно засоленные - незасоленные, 9 - очень сильно засоленные - слабозасоленные.

Цифры I - Ш. номера экологических рядов растительности.

Цифры 1-49 индексы мцфококбинацпй и гомогенной растительности Условные знаки:

А - Почвообразуицая порода и гранулометрический состав пота: Четверпгчный суглинок: I - тяжело- и среднесуглинистые,

2 - легкосуглинистые; Древнеаллювиалыше отложения: 3 - супесчаные, 4 - песчанке; Древшю коры выветривания: 5 - почвы на них.

Б - Шкро комбинации: I - комплексы, П - микропоясные ряды, Ш - серии и группы серий.' Долевое участие галофильной растительности в микрокомбинавдях: I - менее 25%, 2 - 25-5(Й, 3 - 50-75%, 4 - более 75%.

. В - Экологические типы структур растительности: I. Элювиальный. 2.' Эрозионно-литогенный. 3. Элювиально-делгавиально-литогешшй. 4. Суффозионный. .5. Топогидрогенный. 6. Дефляционный.' 7. Эрозиошю-суффозионный. 8. Контракционный. 9.' Аллювиально-акку-мулятивный.

процесса в разных ландшафтных условиях. Экологические типы структур включают различное число экологических рядов. Наиболее велико разнообразие экологических рядов в пределах суффозионного типа структуры, что отражает более общие закономерности, свойственные данной территории. Специфика растительного покрова в экологических рядах этого типа находится под контролем таких почвенных процессов, как декарбонатизацня зональных почв, рассолонцевание и осолоденпе гидроморфных солонцов, преимущественное рассоление и рассолонцева-ние полугидроморфных солонцов, преимущественное засоление и осоло-нцевание почв, 3 пределах экологического типа структуры между экологическими рядами возможна определенная сукцессионная преемстве»-

ность, что позволяет в предположительной форме организовать растительность в более протяженные сукцессиошше ряды.

Таким образом, в легенде находят отражение синтаксоны и их мл-крокомбинашш, показана их принадлежность к определенным экологическим рядам и экологическим типам структур, что позволяет судить о динамике растительности в связи с факторами ее обуславлива-чщими.

Легенда к экологической карте состоит из двух частей - табличной и текстовой. В табличной части в координатах ведущих факторов располагаются синтаксоны и их микрокомбинации. Для отражешм разных типов гетерогенности растительного покрова приводятся различные варианты штриховок. Контуры с гомогенной растительностью не штрихуются, кириш итриховых лшшй характеризует соотношение гли-кофильной и галофильной растительности в микрокомбинациях, с чем коррелирует соотношение площадей засоленных и незасоленных почв. Благодаря этому возможно дифференцировать микрокомбинации, размещающиеся в одной ячейке поля и характеризующиеся одштми интервалами ведущих факторов.

Сообщества и микрокомбинации, входящие в один экологический ряд, обведены рамкой, внутри которой римской цифрой проставлен номер экологического ряда. Экологические ряды, относящиеся к одному типу структуры, отмечаются определе!шыми значками.

В текстовой части легенды содержится характеристика синтаксонов и микрокомбинаций, экологических рядов, экологических типов структур. Для каждого синтаксона, характеризующего гоыогетгую растительность или входящего в состав определенной микрокомбинации, приведены свойствешше ему почвы, выделенные на уровне родов и видов;

Принципы, положенные в основу построения легенды, позволили повысить информативность карты,выявить важные эколого-географические закономерности распространения растительности и дают возможность последовательно считывать информацию с карты.

- 21 -

Анализ карта.

Непосредственно на карте читаются синтаксоны и их микрокомйи-нацни в совокупности с услов-.иа.з: увлажнет-л, степенью засоления, гранулометрическим составом почв. Анализ карта показывает, что по площади преобладает гомогенная растительность, относящаяся к элювиальному типу структуры. Это зональная растительность и ее эдафн-ческие варианты, которые распрострапе!ш на автомгарфшх почвах разного гранулометрического состава.

3 растительном покрове значительную роль играет растительность опустынипшх, настоящих и луговых степей, а также луговая и луго-во-солоичаковая, как правило, не формирущая самостоятельных контуров, а входящая в состав тех или иных микрокомбинаций.

Пустшшо-степпая растительность /Eiymusietum junceusi/ связана с сериями и группами ссрий, которые она формирует совместно с растительностью КГОГОЙ полосы сухих степей - Aneurolepidletun, Arta-niaietum paucifioraa и отчасти с Pyrethretum Kaaachatanici. Распространение этих микрокомбинаций довольно огршшчено и приурочено преимущественно к крутым эродированным склонам плато с выходами древгых кор выветривания. Серии и группы серий, включающие растительность опустнненных степей, относятся к эрозионно-ляитогенному типу структуры.

Растительность, относящаяся к северным вариантам! степей /таути-aiotunv oaiietui/, формируется в условиях дополнительного натечпо-го и грунтового увлажнения на лугово-каштановых почвах и организована главным образом в иикрокомбикацка /комплексы, мккропоясные ряды/ обычно совместно С Aneurolepidietura И Artemiaiatun paucirio-гае, развивапцимася на солонцах. Эти мякрокомбинацют относятся к нескольким типам структур, охватывавдим нижнюю и среднюю часть макросклона.

Луговая /éiytrigion repeatia / и лутово-солончаковая / Puccinai-

lion diatantia/ растительность развивается в условиях переданного режима увлажнения, организована прешущественно в микропоясные ряды и относится к аллювиалыю-аккумулятивному типу структуры. Таким образом, выявляются общие закономерности структуры растительного покрова.

По карте можно проследить закономерности распространения экологических рядов растительности и связать их с природным! особешюс-тяш территории. lia исследуемой территории широко представлена растительность, входящая в экологические ряды, связанные с процессами рассоления и рассолонцевания солонцов, приближения их к почвам зонального типа.

Экологические ряды растительности, характеризуйте процессы преимущественного засоления почв, занимают гораздо меньшую площадь и связаны главным образом с крутыми эродированными склонами плато и крупныш понижениями, приуроченными к подножию макросклона. Например, в бессточшх котловинах создаются условия для широкого формирования сочносолянковой растительности, развивающейся на луговых и соровых солончаках.

Анализ распространения экологических типов структур растительности показывает, что наиболее широко представлена растительность, относящаяся к элювиальному типу, которая охватывает самые высокие гипсометрические уровни. Растительность, относящаяся к суффозион-ному типу структуры, формируется главным образом на средней и нижней части макросклона. Остачыше типы структур имеют локальное распространение Например, дефляционный тип характерен только для растительности песчаных равнин. Растительность аллювиально-аккуыу-лятивного типа распространена в поймах озер и лиманов.

Таким образом, сопряженный анализ легенды и карты позволяет получить информации о распространена! по площади и интенсивности развития тех хли иных экзогенных процессов.

- 23 -

швода

1.* Классификация растительности изученной территории, характеризующейся полидоминантностыо, сезонными и многолетними флуктуаци-ями, проведена по методике Браун-Бланке. Разработана имеющая предварительный характер система экологически обусловленных синтаксонов растительности. Выделено восемнадцать ассоциаций, объединенных в шесть союзов, три из которых группируются в порядок. Наибольшее число ассоциаций относится к степной растительности. Выделены также ассоциации луговой, лугово-<5олотной, лугово-солончаковой, соч-носолянкозой раститатьности.

2. Анализ связи выделенных классификационных единиц растительности с почвенными условиям:! /степенью засоления и увлажнения почв/ позволил установить экологические амплитуды синтаксонов по отношэ-нию к этим факторам и определить интервалы их значений, для которых отмечается наибольшее постоянство тех или иных классификационных единиц.

Ассоциации по-разному размещаются в экологическом поле факторов.' Можно выделить синтаксоны, имеющие узкие экологические ареалы по двум факторам; характеризующиеся широкой амплитудой по шкале увлажнения и узкой по фактору засоления почв; отличающиеся узкой амплитудой по увлажнению и широкой по засолению; имеодие широкие амплитуды по обоим факторам.

Подразделение ассоциаций на низкие таксономические единицы обусловлено влиянием тех факторов, по которым ассоциации имеют широкие экологические амплитуды.

3. Изучение связей видов-эдификаторов с комплексом почвенных условий позволило выявить их синэкологические амплитуды и оптиму-мы, выделить зоны конкурентных исключений,.

Исследования растительности на разновозрастных сурчинах позволили установить сукцессионную преемственность между видамя-эднфи-

каторами; Выделенные сукцессионные ряды растительности в связи с изменением степени засоления почв на сурчинах в известной мере можно рассматривать как ряда, отраяаюцие процессы формирования солонцов их комплексов.

4. Оценка связи растительности с таксонами почвенной классификации проведена с использованием методов кластерного и корреляци-ошого анализов. С помощью метода среднего присоединения изучена способность растительности оценивать таксоны почвенной классификации; Установлено, что растительность группирует почвы по сходству их гранулометрического состава, режимов увлажнения, в связи с особенностями почвенных процессов. Большинство почвенных таксонов растительность "различает" достаточно уверенно и лишь некоторые оценивает как экологически равноцсшше.

Использование коэффициента достоверности Коула позволило установить тесноту связи между синтаксопами растительности разных рангов и почвами, выделенными преимущественно на уровне родов. Наиболее высокие коэффициенты отмечаются между растительностью и почвами "крайних" условий. Дяя основного массива данных затруднительно установление однозначной а тесной связи. Достижению достоверной связи помогает использование классифккациошшх единиц растительности и почв низких рангов.

5. Составленная на основе имеющихся данных о связях растительности с почвенными условиями, дешифрирования аэрофотоснимков, фондовых и литературных материалов карта восстановленной растительности была трансформирована в экологическую карту растительности.-Основной картографируемой единицей являются синтаксоны низшего ранга в хх мшерокомбинацди в совокупности с условиями увлажнения, степенью засоления и гранулометрическим составом почв. Синтаксоны в микрокомЗинации, между которыми существует сукцессконная преемственность, объединяются в экологические ряда, что позволяет отра-

зить динамику растительности, обусловленную воздействием определенных почвенных процессов; Экологические ряды, связанные общностью определяющих их современных геоморфологических процессов, особенностям! рельефа, характером почвообразущих пород, группируются в экологические типы структур растительности. Итак, на карте отражены зколого-динамические связи растительности разного уровня.'

С помощью карты южно получить представление о составе и структуре растительности, ее динамических тевденциях, комплексе почвенных условий, а также о распространении и интенсивности экзогенных процессов. Это делает возможным использование данной карты для решения широкого круга научных и практических задач, в частности, при сопоставлении карты со схемой землепользования возможно вырабатывать методы рационального ведения хозяйства.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Анализ взаимосвязей растительности с почвенными.условиями в сухих степях Казахстана. //Вестник 1.ГУ. Сер. 5, геогр. 1986. 8 с.' Деп. .в ВИНИТИ. 6960 от 2.10.85 /в соавт/.

2. Определение химических свойств почв по растительному покрову. //Ландоафтная индикация для рационального использования природных ресурсов. 1986. С. 66-68 /в соавт./.

3. Связь растительности с почвами комплексов сухих степей Северного Казахстана. //Эволюция структур почвенного покрова и методичка их исследования: Бплл. Почв, нн-та им. В.В.Докучаева. М., 1988. Вып..47. С. 70-71 /в соавт./.

4. Анализ связей растительных сообществ Тургайской степи.со свойствами почв. //Вестник 1.ГУ. Сер. 5, геогр. 1990. .15 2. С.73-80.)

5. Особенности динамики растительности сурчин в связи с развитием солонцовых комплексов Северного Казахстана. //Биология, эко- . логия и рациональное использование сурков. Суздаль, 1991. С.141-145.

6. Воздействие сурков на почвы и растительность солонцовых комплексов Северного Казахстана. //Биопцдикация и.биомонитсрют: Тез..докл. Загорск, 1991. С. 279-281 /в соавт./.

7.,Оценка возможности индикации сухостепных почв по растительности. //Почвы солонцовых территорий, их свойства и диагностика; Ы., 1993. /в печати/.