Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Физические свойства почв дельт аридных территорий
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение
Автореферат диссертации по теме "Физические свойства почв дельт аридных территорий"
На правах рукописи
Федотова Анна Владиславовна
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ДЕЛЬТ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ)
Специальность: 03.00.27 - почвоведение; 03.00.16 — экология (биологические науки)
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Астрахань — 2006
Работа выполнена в Астраханском государственном университете
Официальные оппоненты:
Авдеев Юрий Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, зав. кафедрой агрономии Астраханского государственного университета
Елисеева Наталья Болеславовна, доктор географических наук, профессор кафедры прикладной экологии Кубанского государственного аграрного университета
Кулижский Сергей Павлинович, доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой почвоведения и экологии почв Томского государственного университета
Ведущая организация: Алтайский государственный аграрный университет
Защита состоится 23 июня 2006 года в 12 часов в ауд. № 17 на заседании диссертационного совета Д 212.009.02 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.
и
ВВЕДЕНИЕ
Благодаря богатым природным ресурсам дельты рек имеют важнейшее экологическое и экономическое значение. Здесь богатейшие ресурсы пастбищных земель, водно-болотные угодья являются естественными нерестилищами для рыб. Но, как переходные от реки к морю природные объекты, дельты обладают большой экологической уязвимостью (Михайлов, 1956).
Речные дельты аридных регионов недостаточно изучены с точки зрения протекающих процессов почвообразования, и еще менее освещены вопросы, связанные с физическими свойствами почв, зависящими от процессов почвообразования и паводкового режима.
Дельта Волги является одной из самых крупных галоморфных провинций в мире. История развития экосистем дельты Волги связана с колебаниями уровня Каспийского моря, вызывающими динамические изменения в почвенно-растительном покрове. В сложной дельтовой экосистеме почва является одним из важнейших компонентов функционирования водно-болотных нерестовых угодий, дающих основную часть кормов для животноводства и являющихся местом нереста и нагула ценных пород рыб. Здесь же формируется большая часть первичной продукции водоемов, являющейся основной пищей цепи ихтиофауны. Под влиянием постоянно меняющегося гидрологического режима в течение последних 50 лет трансформировались многие почвенные свойства, в том числе и физические. Трансформации физических свойств почвы незамедлительно сказываются на структуре и продуктивности травостоя, что приводит к перестройке всей экосистемы в целом.
Актуальность исследования. Российская наука обладает определенным приоритетом в исследовании дельтовых территорий (Самойлов, 1952; Михайлов и др., 1986; Коротаев, 1992; Михайлов, 1997; Ковда, 1951; Летунов 1941, 1968; Владыченский, 1953, 1954, 1958; Корнеева, 1958 и др.). Выстраивается научно обоснованная теория закономерностей формирования дельт разного типа. Но реакция дельтовых территорий на естественные и антропогенные изменения стока рек и уровня морей, глобальная роль самих дельт остаются недостаточно ясными. Исследования по состоянию и режимам почвенного покрова, и особенно его физическим свойствам, практически отсутствуют. Между тем почвы определяют биопродуктивность и любые изменения, происходящие в почвенном покрове, незамедлительно сказываются на состоянии и функционировании биоценозов. В этом смысле почвенный покров аридных дельтовых пространств и особенно его физические свойства остаются «белым пятном». Детальные исследования почвенного покрова аридных дельтовых территорий, включающие оценку современного физического состояния почв и характеристику их пространственной вариабельности на настоящий момент практически отсутствуют. Однако экологическая роль физических свойств почвы в меняющихся почвенно-экологических условиях и возросшего антропогенного пресса является одной из самых значимых. Изменения природной среды Северного Прикаспия, приведшие к значительным сдвигам в дельтовых экосистемах, обусловливают актуальность и необходимость детального обследования современ-
ного физического состояния почвенного покрова аридных дельтовых территорий.
Цель и задачи исследования. Цель исследований - изучение физических и водных свойств основных типов почв дельтовых аридных территорий на примере дельты Волги, выявление закономерностей их пространственной вариабельности, как конкретного примера проявления общих законов пойменно-дельтового почвообразования в аридных регионах.
Для достижения цели исследования решались следующие задачи:
1. изучение почвенного покрова типичных ландшафтов дельты Волги;
2. изучение и оценка современного физического состояния почв на характерных для волжской дельты ландшафтах, включающих различные геоморфологические объекты и типы почв, в комплексе с условиями их развития;
3. выявление факторов и своеобразия дифференциации почвенного покрова и физических свойств дельтовых ландшафтов в комплексе с растительными ассоциациями и структурой растительного покрова;
4. исследование закономерностей пространственной вариабельности физических свойств в почвенном покрове, почвах и горизонтах типичных ландшафтов волжской дельты;
5. изучение взаимосвязи физических свойств (водопроницаемости, электрического сопротивления, плотности, сопротивления пенетрации и влажности) почвы на буграх Бэра и их зависимости от глубины залегания солевого горизонта;
6. оценка экологической роли физических свойств почв в формировании структуры растительного покрова типичных бугровых ландшафтов дельты Волги;
7. анализ возможных путей эволюции аридных дельтовых территорий при изменении почвенно-климатических условий (резкая смена водного режима, переувлажнение, остепнение).
Научная новизна. Впервые проведена оценка почвенного покрова дельты Волги на основе комплексного изучения физических и водных свойств почв основных дельтовых ландшафтов; выявлены закономерности пространственной изменчивости физических свойств в пределах конкретного ландшафта в зависимости от геоморфологических и гидрологических условий. Впервые предложены подходы для установления границ переходов между почвенными разностями разной степени засоления и растительными ассоциациями на основе изменчивости физических и водных свойств почвы; дана оценка экологической роли физических свойств почв на фоне специфических почвенно-климатических условий региона; предложен комплексный подход для изучения почвенного покрова с учетом соответствующих растительных ассоциаций, предполагающий использование траншейного и профильного методов. Впервые для аридных дельтовых территорий выявлены закономерности пространственной вариабельности физических свойств в почвенном покрове, почвах и горизонтах, что позволяет оценить современный этап эволюции и предсказать дальнейшие пути трансформации почвенно-растительного покрова при смене почвенно-климатических условий. Впервые показано, что пространственная
изменчивость почвенно-физических свойств меняется в зависимости от гидрологии и паводкового режима дельтовых районов, что является основой для оценки и прогноза природного разнообразия.
Совместные исследования почвенно-генетических особенностей комплекса «бурые пустынные почвы - засоленные бурые пустынные — солончаки» и физических свойств (плотность, влажность, водопроницаемость, сопротивление пенетрации, электропроводности почв и почвенных паст) впервые позволили выделить характерные особенности формирования указанного комплекса почв в специфических дельтовых ландшафтах.
Положения, выносимые на защиту.
1. Структура почвенного покрова и особенности морфологического строения почв основных ландшафтов дельты Волги.
2. Современное физическое состояние и закономерности пространственной вариабельности физических свойств почв в почвенном покрове, почвах и почвенных горизонтах типичных ландшафтов дельты Волги.
3. Оценка экологической роли физических свойств почвы, определяющих состояние почвенного покрова и условия функционирования дельтовых биоценозов.
4. Возможные пути эволюции почвенного покрова типичных дельтовых ландшафтов при изменении гидрологического режима в зависимости от уровня Каспийского моря.
Практическая значимость. Проведенные исследования позволили оценить физическое состояние и предсказать агрохозяйственный потенциал всей территории волжской дельты. Результаты работы могут быть использованы при оценке почвенного покрова Астраханской области, проведении агротехнических и мелиоративных мероприятий, при интенсификации сельскохозяйственного производства (орошение, дренирование и пр.), т.е. при научно-обоснованном управлении природными ресурсами Астраханской области. В рамках программ UNESCO (2003-2004 и 2005-2006 гг.) основные результаты диссертационного исследования использованы при оценке степени влияния зарегулирования стока реки Волги на пойменные и дельтовые экосистемы. Настоящая работа поддержана грантами РФФИ №№ 03-04-48246а, 06-04-48297 и Ро-собразования № 414.1.1.05. Основные положения диссертации послужили основой для двух монографий. Результаты исследования используются при чтении лекционных курсов по дисциплинам «Почвы Астраханской области», «Физика почв», «Агроэкологическая оценка почв», «Почвенно-экологический мониторинг» и ряду других для студентов биологического и аграрного факультетов Астраханского государственного университета.
Личный вклад автора. Диссертационная работа основана на свежем экспериментальном полевом и лабораторном материале и анализе литературных данных. Все полевые исследования проводились при непосредственном участии автора. Лабораторные исследования физических свойств почв и обработка результатов проведены непосредственно автором в лабораториях Астраханского государственного университета и кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ им. М.В .Ломоносова.
Апробация. Основные результаты диссертационного исследования доложены на международных конференциях по проблемам Волжского региона и Северного Прикаспия (Астрахань, 1998, 2002, 2003, 2004, 2005); стран Каспийского бассейна (Иран, 2003); «Россия и Восток» (Астрахань, 2005); «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2005); «Мониторинг экосистем» (Италия, 2003, 2005); «The Science: theory and practice» (Praha, Czechia, 2005); международном экологическом форуме «Сохраним планету Земля» (Санкт-Петербург, 2004); IV съезде Докучаевского общества почвоведов, (Новосибирск, 2004); XII, XIII школах «Экология и почвы», (Пущино, 2003, 2005); Всероссийских научных конференциях «Роль почвы в формировании естественных и антропогенных ландшафтов» (Казань, 2003); «Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации», (Москва, 2003); «Биосферные функции почвенного покрова», (Пущино, 2005); «Экология речных бассейнов», (Владимир, 2005); «Почвоведение и агрохимия в XXI веке» (СПб, 2006); научной сессии по фундаментальному почвоведению (Москва, 2004) и др.
В целом диссертация доложена на расширенном научном семинаре кафедр ботаники, почвоведения и экологии Астраханского государственного университета (Астрахань, 2006).
Публикации. Всего автором опубликовано 75 работ из них по теме диссертации — 45, в том числе 2 монографии (одна в соавторстве), 10 статей в центральных журналах и 33 публикации в виде материалов и тезисов докладов международных и всероссийских конференций.
Структура работы. Диссертация изложена на 252 страницах текста, содержит 74 рисунка, 15 таблиц и список используемой литературы, включающий 377 источников на русском и иностранных языках. Состоит из введения, 7 глав, выводов и приложения.
Экспедиционные работы проводились автором совместно с преподавателями Астраханского государственного университета д.б.н., проф. В.Н. Пили-пенко, доц. JI.B. Яковлевой, к.с/х.н., С.Н. Переваловым и к.б.н., доц. A.JL Сальниковым. Автор выражает им глубочайшую признательность и благодарность, а также заведующему кафедрой физики и мелиорации почв МГУ им. М.ВЛомоносова Шеину Е.В. за неоценимую помощь, замечания и пожелания при работе над диссертацией.
Глава 1. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В ДЕЛЬТЕ ВОЛГИ
В главе рассмотрены основные факторы и особенности почвообразования в дельте Волге.
Дельта Волги расположена между 45°23' - 48°52' с.ш.; 47°33'- 49°27' в.д. на юго-востоке Восточно-Европейской равнины в пределах северо-западной части Прикаспийской низменности. Основные показатели климата в дельте Волги таковы: сумма активных температур составляет 4200°С, средняя годовая температура +10° С. Продолжительность периода с температурой выше +10°С составляет 200 дней. Величина суммарной солнечной радиации по средним
п
многолетним данным составляет 118,42 ккал/см2-год. Средняя испаряемость за год - 1350 мм. Годовая сумма осадков колеблется от 130 до 200 мм. В среднем по региону превышение испаряемости над осадками восьмикратное, но в восточной части испарение превышает количество выпадающих осадков в 5-6 раз, а в районе западных подстепных ильменей в 10 раз. Нормальное среднегодовое давление воздуха при 0°С составляет 765 мм ртутного столба.
Дельта Волги представляет собой аллювиальную равнину, полого понижающуюся в сторону Каспийского моря. Располагается в пределах двух платформ: значительная часть приурочена к докембрийской Восточно-Европейской платформе, самая южная — к эпигерцинской (надгерцинской) Скифской. Исключение на сугубо равнинной территории составляют бэровские бугры - возвышенности высотой нескольких десятков метров.
В верхней части дельты, преобладают плоские, слегка гривистые формы рельефа. Для этой зоны свойственно малое число протоков и отсутствие бугров Бэра. Для средней зоны характерно большое количество бугров Бэра, ильменей и островов. В нижней приморской зоне надводной части дельты происходит интенсивное ветвление протоков, число которых здесь достигает 900 (Атлас Астраханской области, 1997). Бугры Бэра редки. Надводная часть дельты сменяется култучной зоной. Рельеф дельты динамичен, ежегодно происходит обновление рельефа в результате паводков, миграции основного русла и водотоков.
Формирование Каспийского моря и его гидрологический режим определяли всю геологическую историю территории дельты Волги. Каспийская низменность представляет собой подводные и наземные отложения дельты Волги, менявшей свои очертания под влиянием трансгрессией Каспия (Православлев. 1926; Ковда, 1933, 1951; Николаев, 1962; и др.). Подпочвенные отложения являются морскими и аллювиально-озерными породами четвертичного возраста. Чередование песчаных, суглинистых и глинистых разностей является их характерной особенностью. Большая часть пород засолена в той или иной степени.
Дельта Волги характеризуется интенсивно развитой гидрографической сетью. Работа системы гидроузлов изменила гидрологический режим Нижней Волги (Линберг, 1970; Москаленко, 1970). Зарегулирование стока Волги и работа вододелителя (запущен в 1977 году) вызвали понижение уровня половодья, уменьшение срока его длительности, изменение интенсивности подъема и спада половодья (Доскач, Медведева, 1979). После окончательного зарегулирования стока реки Волга на некоторых территориях был потерян паводковый режим, и часть почв стала засоляться и остепняться. На других дельтовых пространствах повышение уровня грунтовых вод сопровождалось прогрессирующим заболачиванием и засолением пашен, лугов и пастбищ. Неглубокое залегание грунтовых вод - одно из важнейших звеньев в создании гидрогеологической обстановки дельты. Грунтовые воды приурочены к первому от поверхности водоносному горизонту. Средний уровень залегания грунтовых вод в дельте находится на глубине 1,5-2,0 м. Наибольшие глубины грунтовых вод (более 4 м) приурочены к буграм Бэра. Степень минерализации грунтовых вод возрастает с севера на юг.
Формирование растительности на территории дельты Волги тесно связано с паводковым режимом, высотой участка над меженью и степенью засоления и увлажнения почв. При перепаде высот относительно межени, распространена растительность от гидрофитной до ксерофитной и от гликофитной до галофитной. На незатапливаемых во время половодий бэровских буграх формируются зональные типы растительности, а на пойменных равнинах - интра-зональные.
Глава 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изучена фондовая и получена собственная экспериментальная современная информация по состоянию почвенного и растительного покрова дельты Волги.
При выборе объектов исследования были учтены: антропогенная нагрузка; комплексность почвенного покрова; почвенно-климатические, геоморфологические и гидрологические условия; разнообразие растительных сообществ, типичных для дельтовых экотопов. Таковыми выбраны бугры Бэра с прилегающими ландшафтами в Восточной и Западной части дельты Волги. Ландшафты включали непосредственно сами бугры Бэра, околобугровые пространства и межбугровые понижения, вплоть до водоемов (ильменей). Объектами исследования явились также луговые местообитания с естественным растительным покровом Центральной дельты Волги (участки № 1, 2), характеризующие различные по экологии лугово-болотные растительные сообщества, подверженные влиянию искусственно регулируемых половодий, составляющие основную часть площади дельты. Исследованные участки площадью 400 м2 расположены в центральной части острова на расстоянии друг от друга около 500 метров. Почвы всех исследованных территорий дифференцированы по засолению, водному режиму, антропогенной нагрузке и структура почвенного покрова для них индивидуальна.
Экспедиционные исследования проводились серией стационарных и маршрутных наблюдений в разные сроки вегетационного сезона — перед началом половодья (апрель-май), сразу после схода паводковых вод (середина июля) и в период низкого стояния уровня воды в водотоках дельты Волги (август-сентябрь). Для характеристики современного состояния почвенного покрова и изучения физических свойств и режимов почв впервые для территории дельты Волги использовался метод профильных исследований. Закладывали геоморфологические профили, пересекающие бугор и окружающее пространство: в восточной части дельты (ВД) в двух взаимно перпендикулярных направлениях от вершины бугра (южное - профиль А длиной 1100 м и восточное - В длиной 330 м); в районе Западных подстепных ильменей (ЗПИ) — от водораздельной части к урезу ильменей: соленому (катена С) и пресному (катена П). Исследования почвенного покрова Центральной (равнинной) части дельты Волги проводили методом ключей, на которых проводилось детальное изучение почвен-но-физических свойств почв. Для каждого почвенного разреза проводилось подробное морфологическое описание.
ж
Общепринятыми полевыми и лабораторными методами изучены свойства почв исследуемых ландшафтов. Влажность почвы определяли традиционным термостатно-весовым методом; плотность - буровым, с использованием бура Качинского в 3-х кратной повторности, сопротивление пенетрации - твердомером Качинского и микропенетрометром МВ-7 по генетическим горизонтам и на глубинах 0, 10, 20, 30, 40 и 60 см в 10-ти кратной повторности. Водно-физические свойства почв на всех прикопках по 10-ти сантиметровым слоям определялись также традиционными методами (Шеин и др., 2001): НВ - методом малых заливаемых площадей, водопроницаемость и коэффициент фильтрации с поверхности — методом заливаемых площадок, водопроницаемость послойно - методом трубок с постоянным напором.
Пространственное варьирование почвенных свойств по всем трансектам анализировалось с использованием С18-пакетов обработки информации в виде топоизоплет каждого свойства. Все полученные в результате экспериментов данные анализировались и обобщались с использованием интегрированных пакетов обработки информации £ШЫюа, ОоИеп8игГег, SigmaPlot, Мар1пй> и др.
Глава 3. ПОЧВЫ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ
В главе приведены результаты изучения основных типов почв, представленных в исследуемых ландшафтах.
История изучения почвенного покрова дельты Волги связана с именами известных ученых, таких как К.М. Бэр, И.И. Плюснин, В.А. Ковда, Н.Н. Болы-шев, Ф.И. Козловский, С.А. Владыченский, Ю.А. Славный и др. Почвенный покров волжской дельты отличается большой комплексностью.
Почвенный покров возвышенных элементов рельефа и бугров Бэра, представлен автоморфными бурыми полупустынными почвами разной степени засоления и солонцеватости, являющимися зональным типом для территории дельты Волги. Необходимыми условиями их формирования является глубокое залегание грунтовых вод, отсутствие влияния паводковых затоплений, высокая температура воздуха при недостаточном увлажнении. В составе растительности преобладают представители пустынной флоры. Установлено, что общими генетическими особенностями этих почв являются: малая мощность гумусового горизонта (до 4 см), низкое содержание гумуса (Мухин, Яковлева, Федотова, 2005), иссушенный верхний слой, тяжелосуглинистый и глинистый состав, плохая острукгуренность, рыхлое на поверхности и весьма плотное сложение нижележащих горизонтов, наличие в строении почвенного профиля солевого горизонта, нечеткая дифференциация почвенного профиля на генетические горизонты.
Исследование почв этого типа показало, что, несмотря на общее морфологическое сходство, имеется ряд отличий в различных районах дельты. Значения рН по профилю изменяются от 6,99 до 7,32 (ВД) и 6,81-7,83 (ЗПИ). Каждый генетический горизонт имеет различный экологический ресурс. Поверхностный горизонт Ад сухой, плохооструктуренный или бесструктурный, местами выражен фрагментарно. В нем содержится наибольшее количество корневых систем. Мощность Ад в разных районах дельты неодинакова: для почв ВД мощ-
ность Аа колеблется от 2 до 7 см, в ЗПИ его мощность менее 1 см. Чаще всего в строении Аа отмечается горизонтальная слоистость и вертикальная трещинова-тость. В строении профиля зональных почв бугров Бэра района ЗПИ характерной особенностью является наличие красновато-бурого, слитого горизонта с разной степенью выраженности столбчато-глыбистой структурой, глубина залегания которого увеличивается с приближением к водоему Данный горизонт является диагностическим признаком солонцеватой разности бурых почв западной части дельты. В ВД подобный горизонт не выявлен, что подтверждает различие в процессах почвообразования западной и восточной части исследуемого региона. Ниже залегает солевой, менее плотный горизонт, характеризующийся скоплением солей и слоистостью, усиливающейся с глубиной. Соли представлены в виде кристаллов и отдельных пятен, наблюдаются отдельные зерна гипса. Отмечено, что максимальная мощность солевых горизонтов (более 30 см) приурочена к вершинам бугров Бэра.
Результаты анализа водных вытяжек показали, что почвы района ЗПИ содержат большее количество легко растворимых солей (ЛРС) по сравнению с почвами восточной дельты (табл. 1). Общее содержание солей на вершинах бугров в ЗПИ более чем в 10 раз превышает тот же показатель для В Д.
Колебания уровня увлажненности способствуют смене процессов засоления/рассоления почв. Образуются засоленные почвы и солончаки. Полугидро-морфные и гидроморфные почвы, к которым мы отнесли солончаки луговые, формируются в околобугровом пространстве в условиях периодического затопления поверхностными паводковыми водами. В профиле гидроморфных солончаков наблюдаются признаки оглеения. Профиль луговых солончаков представляет собой чередующиеся аллювиальные слои, образование которых связано с резкой сменой гидрологического режима в регионе в целом. На поверхности залегает серый слой, резко отличающийся по цвету от нижележащих бурых. Морфологически соли выделены по всему профилю. В составе солей преобладают повсеместно ионы и 5022", в районе ЗПИ еще и Са2+.
Невысокая степень засоления почв межбугровых понижений ВД связана с наличием естественных промывок во время весенне-летних половодий. Уменьшение воздействия поверхностных полых вод на почву приводит к усилению засоления. При повышении положения в рельефе миграция солей становится не такой агрессивной и процессы засоления менее интенсивны. В ВД солончаки образуются из луговых сильнозасоленных почв, в то время как в западной части дельты солончаки приурочены к высыхающим соленым
Таблица 1
Результаты анализа водных вытяжек (ммоль/100 г) почв бугров Бэра в восточной части дельты Волги и района ЗПИ
(Яковлева, Федотова, 2005)
Восточна« дельта
№ почвенного разреза (ПР), почва Горизонт, см рН Г N3' Саг+ м8!' СГ 80,2" НСО}2" X солей, % Химизм засоления
ПР № А-00, вершина бугра, бура» полупустынная почва A, (0-7) B, (7-22) В„, (22-57) В2 (57-87) В, (87-110) 7,32 7,26 6,99 7,23 6,99 0,02 0,01 0,02 0,02 0,02 0,24 0,16 1.15 3,48 7.16 0,22 6,10 4,40 1,60 1,60 0,10 0,75 2,00 1,92 2,50 0,09 0,03 0,15 0,98 2,74 0,05 2,71 2,66 2,04 2,12 0,10 0,05 0,05 0,07 0,06 0,02 0,27 0,27 0,27 0,43 Незасолен Сульфатный Сульфатный Хлоридно-сульфатный Сульфатно-хлоридный
ПР№В-02, шлейф бугра, солончак луговой гидроморфный Слой1 (0-9) Слой» (9-27) Слой Ш (27-36) Слой IV (36-60) 7,26 7,03 7,30 7,65 0,10 0,01 0,08 0,09 0,96 2,05 8,94 18,01 1,68 7,51 6,51 4,41 0,87 3,38 6,18 6,15 1,39 1,17 14,19 13,51 1,84 2,96 10,10 10,20 0,40 0,40 0,38 0,36 0,23 0,45 1,42 1,16 Хлоридно-сульфатный Хлоридно-сульфатный Сульфатно-хлоридный Сульфатно-хлоридный
Район западных подстепных ильменей
№ почвенного разреза (ПР), почва Горизонт, см Слой рН Г Са2* Мв" СГ 50„!' нсо/ X солей, % Химизм засоления
ПР№С-01, вершина бугра, бурая полупустынная почва А, (0-9) Ая&СЫП (9-33) ^шеингг (33-50) (50-65) 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 60-65 7,83 7,14 6,81 7,28 7,36 7,18 0,55 0,69 0,60 0,50 0,23 0,56 18,33 63,26 108,20 85,06 97,91 97,11 2,60 96.19 91,18 37,07 12,02 98.20 1,20 21,30 30,40 20,33 9,72 36,51 6,09 31,06 51,98 48,18 77,97 53,25 10,60 142,00 182,00 97,00 37,20 184,00 7,41 3,25 26,02 3,24 2,03 4,05 I,67 II,76 16,84 9,50 7,32 15,60 Хлоридно-сульфатный Хлоридно-сульфатный Хлоридно-сульфатный Хлоридно-сульфатный Хлоридный Хлоридно-сульфатный
ПР№С-10, шлейф бугра, переходная от бурой полупустынной к солончаку Ам»жня(0-3) А,(3-12) ^сиемент (20-56) 0-10 10-20 20-30 3040 40-50 60-65 7,48 7,41 7,68 7,96 7,96 7,85 1,63 0,85 0,37 0,15 0,10 0,10 3,80 2,74 3,23 12,77 10,96 20,70 1,94 2,00 2,00 1,56 1,17 5,44 0,79 0,98 1,01 0,78 0,60 2,95 1,61 0,62 0,49 2,78 1,98 10,15 1,00 0,70 0,50 3,40 2,40 15,60 4,88 5,80 6,20 8,60 8,60 4,00 0,60 0,55 0,56 1,12 1,00 1,97 Сульфатно-хлоридный Хлоридно-сульфатный Хлоридно-сульфатный Хлоридно-сульфатный Хлоридно-сульфатный Хлоридно-сульфатный
11
ч
ильменям и/или в их прибрежной части. Строение профиля отражает колебания уровня водоема. Профиль представляет собой чередование слоев разной мощности, генетические горизонты отсутствуют. Ясно обозначены скачкообразные колебания содержания солей в строгом соответствии с изменением гранулометрического состава и хорошо выражена слоистость, причем отмечена цикличность залегания слоев, схожих по морфологическим признакам, что является результатом специфических дельтовых процессов почвообразования и интенсивного развития территории.
В условиях поверхностного увлажнения по отрицательным элементам рельефа сформировались гидроморфные почвы: луговые и болотные. Луговые дельтовые почвы приурочены к выровненным пониженным территориям, ежегодно подвергающимся затоплению. В результате длительного переувлажнения и интенсивного протекания восстановительных процессов развиваются процессы оглеения, на первой стадии затрагивающие нижнюю часть почвенного профиля. Затем глубина залегания глеевого горизонта уменьшается, и дальнейшее переувлажнение и поднятие уровня грунтовых вод приводит к заболачиванию. Такие почвы более широко представлены в ВД. Общими особенностями почв этого типа является рыхлое сложение почвенного профиля, признаки оглеения, наличие песчаных прослоек в слое 0-10 см. В этих условиях слоистость почвенного профиля играет существенную роль в формировании водного режима почв и значительным фактором в формировании растительного покрова. Почвенный профиль ясно дифференцирован на генетические горизонты. Имеется хорошо развитый гумусовый горизонт. Общая мощность А+В от 35 до 65 см. Ниже гумусового горизонта с весьма чёткой границей залегает почвообразую-щая, чаще всего рыхлая, опесчаненная порода аллювиального происхождения, где отмечены пятна оглеения (ржавые или сизые) и прожилки солей. Непосредственно гдеевый горизонт мокрый, сизо-серой или оливково-сизой окраски, бесструктурный, опесчаненный. Под ним находится оглеенная материнская порода, под которой залегает водоносный горизонт. С приближением к пресному водоему появляются признаки оторфованности со сменой растительности в сторону болотных видов (осока, рогоз).
Ведущим условием формирования болотных почв в дельтах является невозможность поверхностного или латерального сброса вод из почвенной толщи. Болотные почвы приурочены к прибрежным зонам высыхающих пресных ильменей. Общими особенностями является присутствие в профиле оглеенного горизонта и наличие оторфованности. Грунтовые воды залегают близко к поверхности даже в меженный период. Общее количество солей по профилю для почв этого типа в ВД выше, чем в ЗПИ. Высокая динамичность солевого режима в луговых и болотных почвах связана с непосредственным влиянием паводков и водного режима конкретного ландшафта. Степень засоления почв одного и того же участка может значительно различаться до и после паводка.
Глава 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ
В главе приводятся результаты изучения физических свойств для почв исследованных ландшафтов. Общее представление о водных и физических свойствах основных исследованных типов почв волжской дельты дает таблица 2.
При проведении исследований влажность показала себя одной из самых пространственно изменчивых величин. При анализе данных влажности по то-поизоплетам выделились зоны недостаточного и избыточного увлажнения. Установлена односторонняя корреляционная зависимость между величинами влажности и высотным положением участка и составом растительных сооб-
ществ.
Таблица 2
_Некоторые физические свойства основных типов почв дельты Волги_
Район Почва, № почвенно- Горизонт, Слой, см V/, % к Рь, Рр«, Каодолр, НВ, %
го разреза см массе г/см МПа см/час к массе
вд АД0-7) 0-5 4,4 1,42 0,98 0,99 20,62
Бурая полупустын- в, 10-15 4,2 1,45 1,60 4,95 19,58
ная, ПР № А-00 (7-22) 20-25 4,9 1.33 2,13 7,80 13,83
(вершина бугра) в* 30-35 5,7 1,39 1,99 12,67 16,61
22-57 40-45 4,9 1,45 2,07 10,04 17,37
Вг(57-87) 60-65 10,1 1,50 2,11 1,73 25,45
Солончак луговой I(0-10) 0-5 6,2 1,15 1,86 1.50 26,85
гидроморфны й, II 10-15 11,2 1,59 2,26 0,61 24,27
ПР № В-03 (около- (10-27) 20-25 13,1 1,54 2,29 0,62 23,18
бугровое простран- Ш(27-40) 30-35 10,6 1,54 2,19 0,07 20,98
ство, трансекта В) IV 40-45 16,3 1,55 2,22 0,20 20,79
(40-66) 60-65 23,1 1,59 1,81 0,02 25,00
Торф яно-бол отная, ДлооЛ 0-5 81,1 0,66 0,95 4,46 -
ПРА-10 (ГВ с 30 см) В. 10-15 73,9 1 0,85 0,78 0,01 -
Аэа1овый(0-4) 0-5 2,2 1,42 0,84 5,09 10,13
Бурая полупустын- В, 10-15 2,6 1,49 1,31 19,67 10,05
ная, ПР № П-01 (11-44) 20-25 3,9 1,47 1,38 19,67 9,76
(вершина бугра) 30-35 3,5 1,40 1,07 20,14 10,21
40-45 4,5 1,61 1,31 12,67 10,44
В2(60-65) 60-65 3,8 1,56 1,76 1,55 10,37
ЗПИ Солончак гидро- I (0-5) 0-5 13,6 1,36 1,35 8,32 14,56
морфный, ПР.Ка С- 111(10-17) 10-15 12.7 1,56 1,64 8,96 12,12
15 (прибрежная зо- IV (17-25) 20-25 17,5 1,42 1,58 7,06 18,78
на соленого ильме- VI (30-34) 30-35 20,4 1,41 1,63 7,57 22,99
™) VII (34-45) 40-45 14,0 1,74 1,46 2,49 17,78
IX (59-66) 60-65 17,4 1,7« 1,44 0,72 18,64
Солончак луговой I 0-5 53,2 0,9 0,83 0,58 -
оглеенный, ПР № (0-15) 10-15 31,7 1,25 1,02 1,50 34,31
П-Ю (прибрежная II 20-25 22,5 1,71 0,92 1,39 24,48
зона пресного иль- (15-35) 30-35 26,3 1,53 0,8 1,39 26,51
меня) в (35-50) 40-45 ГВ - - - -
Цен- Луговая аллюви- Ад (0-5) 0-5 20,2 0,86 1,69 6,71 23,54
тральная альная маломощная II (В,) 10-15 18,0 1,47 1,71 2,34 18,26
(равнин- почва (10-30) 20-25 10,5 1,44 1,29 8,37 11,35
ная) ПР № 2-05-04 III (В,) 30-35 9,9 1,57 1,45 9,12 10,27
дельта (30-45) 40-45 12,9 1,54 1,46 7,24 12,95
IV (ВС) 60-65 24,2 1,54 1,42 - -
(45-74)
\У, % - влажность почвы; рь, г/см3 - плотность почвы; Ррл — сопротивление пенетраиии. К,- коэффициент водопроницаемости; НВ, % -наименьшая влагосмкость.
Представление о пространственном распределении величин влажности для ландшафтов ВД и ЗПИ дают рисунки 1-4. Наименьшие значения влажности почвы соответствуют зональным бурым пустынным почвам возвышенных элементов рельефа (бэровские бугры). Влажность для данного типа почв близка к гигроскопической: для почв бугров ВД — от 4 до 10% к массе, для почв района ЗПИ значения еще ниже — 1-2%. По мере понижения положения в рельефе влажность почвы увеличивается при переходе от почв зонального ряда к интра-зональным гидроморфным.
Бурая полупусты иная
Рис. 1. Топоизоплеты влажности почвы (катена А, ВД, август 2003 г.)
ч
50 1 00 1 50 2 00 2 50
Рис. 2. Топоизоплеты влажности почвы (катена В, ВД, август 2003 г.) О 2 0 4 0 6 0 6 0 " 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0
2 О
40'
180
II I I I I I I: I: на_
О 2.5 5 10 15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 90 100
РисТопоизоплеты влажности почвы (катена П, ЗПИ, август 2004 г.)
1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Рис.4. Топоизоплеты влажности почвы (катена С, ЗПИ, август 2004 г.)
Наибольшие значения зафиксированы для участков с высоким уровнем грунтовых вод в межбугровых понижениях. Высокой увлажненностью отличаются болотные почвы. Здесь, за счет наличия оторфованности влажность дос-
тигает 100% и более. Размах варьирования V/ для исследованных ландшафтов составил: в ВД для южного направления А - 95,11% (99,26%-4,15%), для восточного направления В - 22,16% (25,99%-3,83%); в районе ЗПИ для профиля П - 98,85% (100%-1,15%), для С - 18,97% (20,37%-1,40%). Таким образом, значительное увеличение влажности почвы зафиксировано по трансектам в сторону пресных водоемов при переходе через луговые оглеенные почвы к торфяно-болотным. Для трансект, пересекающих гидроморфные солончаки в сторону соленых водоемов и прибрежных солончаков варьирование влажности не велико.
Водный режим почв равнинной части дельты Волги зависит от уровня воды в водотоках на момент проведения исследований. Режим влажности почв на участке № 1 изучали в течение трех лет (2003-2005 гт). Отбор проб на влажность проводился еженедельно с апреля по сентябрь. Почвенные образцы отбирались буровым методом по слоям 0-5, 10-15,20-25, 30-35, см и т.д. до глубины 100 см (глубина зависит от уровня грунтовых вод (ГВ) в момент отбора). Определения проводись в пятикратной повторности из 10 случайно выбранных точек участка. Полученные данные обрабатывались статистически. Результаты представлены в виде хроноизоплет влажности (рис. 5).
Н в 0-20 а 2 О-4 О О 4 О-в О а в О-в О ■ 80-100
Рис. 5. Хроноизоплеты влажности луговой аллювиальной маломощной почвы (луг среднего уровня)
Было установлено, что подъем уровня ГВ начинается в мае, а опускаются ГВ за пределы метровой почвенной толщи к концу сентября. С начала июня участок подвергается затоплению поверхностными водами, происходит смыкание с грунтовыми водами и в течение 5-7 недель участок оказывается под водой. Сроки нахождения под паводковыми водами год от года меняются, и величины влажности отдельных слоев почвы могут значительно варьировать. Однако характер режима влажности в течение вегетационного сезона остается неизменным. Во второй половине лета зона капиллярной подпертой воды понижается вслед за снижением уровня грунтовых вод. В зоне капиллярной подвешенной воды происходит уменьшение влажности и в сентябре зафиксированы невысокие величины, по сравнению с другими месяцами. Однако полного отрыва от ГВ не происходит, поэтому влажность верхних слоев хотя и уменьшается, но все же остается достаточно высокой. Относительное иссушение середины профиля связано с наличием песчаных прослоек, образование которых, по всей ви-
димости, приурочено к периоду высоких и кратковременных половодий в период интенсивного поднятия уровня Каспия.
Самые высокие величины плотности соответствуют зональным почвам при наименьшем размахе варьирования. Наибольшим варьированием рь отличаются луговые оглеенные почвы. На поверхности этих почв рь <1,00 г/см3, что связано с рыхлым сложением профиля, наличием травянистой растительности, большего количества разложившихся растительных остатков и высокой влажностью.
Наибольшая изменчивость плотности почвы повсеместно соответствует глубинам 0-5 и 40-45 см, являющимися виртуальными границами корнеобитае-мого слоя. Изучена динамика плотности по всем исследованным трансектам (рис.6). Пунктирными линиями на графиках обозначены линии линейного тренда.
Рис.6. Изменение плотности почвы по слоям 0-5 см и 40-45 см по трансектам в ВД (а, б) и районе ЗПИ (в, г)
По трансектам в направлении пресных водоемов уменьшение рь слоя 0-5 см происходит более резко, чем в направлении солончаков (рис. 6, а, в). Здесь изменение рь поверхностного слоя связано со сменой растительных сообществ: пустынные виды растительности сменяют луговые, а затем и
болотные. Количество корневых систем возрастает, развивается дернина, улучшается структурное состояние почвы, увеличивается влажность, появляются признаки оторфованности, что приводит к уменьшению величин плотности.
В слое 40-45 см рь увеличивается по всем трансектам (рис.б, б, г), что связано с присутствием на этой глубине плотного солонцового горизонта. Таким образом, выявлена закономерность изменения плотности почвы в типичном бугровом ландшафте дельты Волги: при понижении положения в рельефе плотность поверхностного слоя почвы уменьшается, а слоя 40-45 см напротив, увеличивается.
Сопротивление пенетрации почвы в некоторой степени напоминает характер изменения плотности. Наибольшие значения (>10 МПа) приурочены к солевым солонцовым горизонтам, относящимся по Качинскому к слитым. Наибольшие значения Р^,, приурочены к переходным участкам и зональным бурым почвам. Наименьшие значения Р^ зафиксированы для торфяно-болотных и луговых оглеенных почв. С увеличением расстояния от вершины и уменьшением высоты по положению в рельефе в пределах изучаемого ландшафта сопротивление пенетрации уменьшается. Результаты определения водопроницаемости методом малых заливаемых площадей представлены в таблице 2.
Таблица 2
Водопроницаемость (метод рам, мм/мин)
№ПР, Глубина, см Почва К10 за первые 10 мин Кю за б-й час Падение К,„. % Средняя водопроницаемость за 1-й ияг Средняя водопроницаемость за 6 часов
А-00,0 см Бурая полупустынная 2,20 0,49 78 0,98 0,69
А-00,40 см Бурая полупустынная 4,40 0,37 92 2,69 1,38
В-03,0 см Солончак луговой 0,24 0,12 50 0,85 0,35
Изучено пространственное изменение фильтрационной способности почвенного покрова дельтовых ландшафтов в зависимости от положения в рельефе. На рисунке 7, в качестве примера, представлено изменение средних значений коэффициентов фильтрации, полученных методом трубок, для каждой трансекты в районе ЗПИ. По оси абсцисс указано расстояние от самой высокой точки трансекты. Линии тренда позволяют выявить тенденцию изменения фильтрационной способности в целом по трансеюге, делая приближение на использование медианных значений.
Для трансекты С выявлено увеличение Кюдопр с приближением к соленому озеру. Несмотря на слоистость почвенного профиля в приильмен-ном пространстве, особенности в первую очередь химического и гранулометрического состава аллювиальных слоев способствуют беспрепятственному прохождению влаги по профилю. Опесчаненность почвы с прибли-
жепием к водоему значительно увеличивает водопроницаемость почвы, а наличие гигроскопических солей делает ее более рыхлой.
трановкта П траноакгя С
Рис.7. Изменение средних значений коэффициентов водопроницаемости по двум трансектам
Величина Кюл[)Пр с приближением к пресному ильменю уменьшается более чем в 10 раз. На рисунках 8-9 представлено изменение величин коэффициента водопроницаемости по профилю почв вершин бугров - ПР №№ П-01, С-01 и приильменного пространства - ПР №№ П-09, С-15.
1.Х 2Д0 4.00 6.00 8,00 10,00
а Бурая пагулуегыимл ■ Ильм«ии<»болоти«я глое»«я
Рис.8. Коэффициенты водопроницаемости для ПР №№ П-01 и П-09.
Рис.9 Коэффициенты водопроницаемо-стии для ПР №№ С-01 и С-15
Снижению фильтрационной способности в прибрежной зоне пресного ильменя способствует развитие дернового процесса, что значительно понижает фильтрационную способность почв (Владыченский, 1953), а также падение водопроницаемости вызвано уплотнением почвы в результате интенсивного прогона мелкого и крупного рогатого скота (к источнику воды).
Глава 5. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ
Для анализа пространственной вариабельности физических свойств почв в типичных ландшафтах дельты Волги использовались результаты профильного исследования почвенного покрова. Составлены выборки свойств для каждого типа почв, без разбиения по слоям. Полученные выборки анализировались на
¿О
нормальность с использованием критерия Шапиро-Уилка. Установлено, что распределение плотности для солончака гидроморфного допустимо считать нормальным с уровнем значимости 0,05. Выборки значений для двух других типов почв были разделены методами кластерного анализа (алгоритм к-средних). Для этого использовано предположение, что в массиве значений плотности для бурой полупустынной почвы и солончака оглеенного присутствуют три различающихся по искомой величине объекта. В кластеры меньшей плотности попали значения, относящиеся к слою 0-5 см. После вычленения их из выборки, распределение рь могло рассматриваться как нормальное.
Достоверно по величинам плотности почвы отличается солончак луговой оглеенный, медианное значение у которого наименьшее и составляет 1,08 г/см3 (рис. 10).
ТИЛ №М
Рис. 10. Статистики распределения величин плотности для различных почв (по профилю)
Анализ статистических распределений величин плотности почвы по слоям опробования для исследованных типов почв (рис.11) показал, что наименьшая изменчивость рь наблюдается для солончака гидроморфного, при наибольшем медианном значении среди всех исследованных почв.
Солончак пугояой гмдроморфиый
- -*--Мп
Солончак луговой оглеемый _____
а
V) 1.2
г 1
о,а
¡5 0.9
0.2
0
Бурая полупуст ижм почв «
О-6см 20-25см 40 - 45си Спой
Рис. 11. Статистические характеристики плотности по слоям для разных типов почв
Наибольшая изменчивость рь по всем глубинам у солончака лугового ог-леенного. Для всех исследованных почв плотность с глубиной увеличивается, уменьшается вариабельность, и сглаживаются различия в распределении.
Почвы, представленные в основных дельтовых ландшафтах достоверно отличаются друг от друга. Данный вывод сделан на основе результатов сравнения выборок физических свойств почв (влажность, плотность, HB, К^пр, РреП) по отдельным слоям (0-5, 20-25 и 40-45 см) параметрическими и непараметрическими методами для каждой почвы. Бурые полупустынные почвы бугров достоверно различаются по влажности, HB, Р^п и плотности на глубине 0-5 и 40-45 см; солончак оглеенный — по плотности, HB, РреП в поверхностном слое 05 см и влажности на всех исследованных глубинах; солончак гидроморфный — по плотности в слое 20-25 см и влажности в слое 40-45 см.
Если формирование комплекса незаселенных и засоленных почв подошвы бугра Бэра и межбугровых понижений вполне согласуется с засоленностью пород и гидрологическим режимом территории, то образование комплекса почв на вершине бугра остается во многом неясным. Частью ответа на этот вопрос может явиться оценка пространственного варьирования физических свойств на вершине и подошве бугра. Эта задача решалась с использованием траншейного метода. Для выбора места закладки траншей предварительно проведено электрофизическое исследование почвенного покрова по трансекте «вершина — подошва бугра» с целью выявления участков с максимальной вариабельностью величин УЭС. Траншея Т1 заложена в подошве бугра на участке с наибольшим варьированием УЭС, траншея T2 — на вершине бугра, пересекая границу между участком, лишенным растительности и ассоциацией, представленной представителями пустынной флоры. Величины УЭС для «голого пятна» на несколько порядков выше. Морфологическое строение (по нижним границам горизонтов) профиля траншей представлено на рисунке 12.
-АД
.......А
• ■---81
-ВЗ
Вдап—Д
Рис. 12. Морфологическое строение траншей
Особенностью морфологии Т2 является наличие в почвенном профиле гипсового горизонта, отсутствующего в Т1. Характер его пространственного
0 SQ 160 2« 330 400
............. Апо*р1 •10' •20
'■■i--, в2 у' в! Awp2 ----B1 -83 i i Obunwwft •Л0
t £ 40
f вс 40 -so
0 60 120 1Я0 240 300
А ...
"У 'X ''
Всолевой j
В гипс
T1
T2
//
расположения аналогичен солевому горизонту. Гипс представлен в виде крупных зерен, фрагментарных пятен, мелких скоплений. С началом пятна без растительности в профиле Т2 на поверхности вместо горизонта Ад появляется тонкая корочка мощностью около 3 мм из глинистых образований мелкоагрегиро-ванной массы и в структуре профиля исчезает иллювиальный горизонт Вз, а мощность В] начинает значимо уменьшаться. Изучение структуры профиля, показало, что на участке, лишенном растительности солевой горизонт наиболее близко расположен к поверхности. Анализ величин К„одопр показал, что на этом участке водопроницаемость крайне неудовлетворительна (Кжщопр < 1 мм/мин), а иногда вовсе отсутствует и немногочисленные атмосферные осадки, аккумулируясь на поверхности, приводят к образованию корочки.
Использование непараметрических методов статистики показало, что величина влажности наиболее сильно варьирует в слое 40-45 см. Анализ различий показал, что в этом слое почвы вершины (Т1) и подошвы (Т2) действительно достоверно различаются по влажности. Величина влажности почвы для траншей в целом невелика, но значительно варьирует по профилю.
Для плотности почвы пространственная вариабельность величин менее выражена. Очаги наибольших значений плотности приурочены к солонцовым/солевым горизонтам. Плотность почвы значительно варьирует по слоям опробования для каждой из траншей (рис.13).
T1 Т2
Рис. 13. Статистики распределения величины плотности почвы по глубинам для траншей
Наибольший размах варьирования рь для Т1 в слое 20-25 см, причем медианное значение смещено в сторону больших величин. Расстояние от медианы до нижнего квартиля почти в два раза больше, чем до нижнего, так как приуроченные к данной глубине горизонты (АнамьпЪ1Я, Bi, В] и В2) достоверно различаются между собой по плотности. В слое 100-105 см размах варьирования значительно меньше. Медианное значение смещено в сторону меньших значений. Наименьшая изменчивость плотности почвы в слое 80-85 см. Данная глубина соответствует солевому горизонту, плотность которого наибольшая, что и объ-
ясняет высокое медианное значение. Для всех исследованных глубин распределения величин плотности почвы Т2 могут считаться нормальными с Р = 0,95.
Графики непараметрических статистик по профилю траншей подтверждают высокую изменчивость и сопротивления пенетрации (измерения микропенетрометром) (рис. 14).
Т2
Рис. 14 . Статистики распределения величин сопротивления пенетрации почвы по профилю траншей
Для Т1 отмечается значительный размах с явным смещением медианы в зону больших значений, за исключением последних точек, где наблюдается смена растительных ассоциаций. Наибольшая изменчивость отмечена в конце траншеи, так как именно здесь в нижней части почвенного профиля значительно увеличивается влажность почвы. С началом пятна без растительности медианные значения Рре„ резко уменьшаются. Корреляционный анализ показал, что некоторые физические свойства поверхностного слоя почвы (Кводопр, Рреп, УЭС) зависят от глубины залегания солевого горизонта. С вероятностью 95% существует односторонняя связь между Кводопр слоя 0-5 см (Т1: г = 0,81 и Т2: г = 0,69) и УЭС (Т1: г = 0,42 и Т2: г = 0,77) от глубины залегания солевого горизонта. Результаты корреляционного анализа позволяют предположить, что именно солевой горизонт, его расположение и мощность определяют функционирование представленного комплекса почв.
Достоверность различий физических свойств внутри солевого горизонта изучалась сравнением выборок отдельных свойств почвы в пределах горизонта на разных глубинах (40 и 80 см), соответствующих нижней и верхней границе горизонта, с помощью параметрических (1-тест Стьюдента) и непараметрических (тест Краскала-Уоллиса). Анализ результатов показал, что солевые горизонты на вершине бугра и подошве достоверно различаются между собой по влажности и К.одопр- Различие для Кводопр связано с наличием внутри горизонта зон высокой водопроницаемости в профиле Т1, характерных для специфической столбчато-глыбистой структуры, вносящих значительный вклад в неоднородность данного свойства в пределах горизонта. Верхняя (глубина 40 см) и нижняя (глубина 80 см) части солевого горизонта достоверно отличаются по
sz
плотности (для всех траншей), на вершине бугра по Кводопр, а на подошве - по влажности. Наименее чувствительными показателями являются УЭС и Рреп.
Итак, по физическим свойствам солевой горизонт весьма неоднороден, как в вертикальном, так и горизонтальном направлении. От его пространственного расположения зависят физические свойства почвы (плотность, УЭС и Кво. допр)- Установление границ переходов между почвенными разностями разной степени засоления и растительными ассоциациями возможно на основе изменчивости этих физических свойств. Резкое уменьшение величин УЭС и водопроницаемости поверхностного слоя аридных бурых почв свидетельствует о значительном приближении солевого горизонта к поверхности и началу ареала с более засоленными почвами. Данная закономерность не распространяется на почвы околобугрового пространства (луговые солончаки), так как здесь на водопроницаемость поверхностного слоя значительное влияние будет оказывать степень развития дернины, слоистость почвенного профиля и антропогенное влияние (выпас, сенокошение и т.п.).
Глава 6. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ В РАЗВИТИИ ДЕЛЬТОВЫХ БИОЦЕНОЗОВ
В главе рассматривается экологическая роль физических свойств почв в развитии дельтовых биоценозов на примере типичных бугровых ландшафтов волжской дельты.
Характеризуя распространение растительных сообществ в интенсивно эволюционирующем районе ЗПИ по доминирующим и субдоминирующим видам растительности на трансекте С выделено шесть поясов:
1. На вершине бугра (точки 1С - 2С) доминантами в растительном сообществе являются терофиты: мортук пшеничный, мортук восточный, петросимония толстолистная и су-противолистная, плоскоплодник льнолистный.
2. Ниже по склону (точки ЗС, 4С, 5С, 6С) наблюдается смена доминирования. В растительных сообществах преобладание переходит к многолетним хамефитам и гемикрипто-фитам: полынь Лерха, солянка древовидная, житняк сибирский, полынь сантонская.
3. Точки 7С и 8С охарактеризованы как переходная зона. На точке 7С доминантами являются терофиты, а на 8С преобладание переходит к хамефитам и гем и криптофитам.
4. На расположенных ниже по склону точках 9С, ЮС, 11С, 12С наблюдается переход от сопряженного доминирования эфемеров и многолетников (верблюжья колючка, мортук восточный и мортук пшеничный) к полному доминированию многолетних хамефитов и ге-микриптофитов (12С) приуроченных к сухим лугам.
5. Для точек 13С и 14С характерен переходный тип растительности от обитателей лугов высокого уровня (терескен серый, тысячелистник мелкоцветковый) к галофилыюй растительности характерной для засолённых местообитаний.
6. Наиболее близко расположенная к соленому озеру точка 15С характеризуется типичной галофильной растительностью с доминированием петросимонии толстолистной и солероса европейского.
Выявление взаимосвязи между физическими свойствами и распространением растительных сообществ проведено с помощью наложения топоизоплет почвенно-физических свойств и схем распределения растительных ассоциаций. Основой предсказания и оценки переходов от незасоленных почв к засоленным и изучения процессов засоления/рассоления послужил анализ топоизоплет УЭС
почвенных паст (1:1), кроме этого анализировались топоизоплеты влажности, плотности и сопротивления пенетрации почвы, а также распределения ионов ЛРС (рис. 15).
я«я. Косыгин
«ее. Нй1«01«<\Ц1»
Рис. 15. Схема растительных поясов и топоизоплеты физических свойств по трансекте С района ЗПИ
Исследованный участок характеризуется выраженной неоднородностью. Наименьшие значения УЭС (0,02-0,10 Омм"1) зафиксированы в непосредствен-
ной близости от ильменя. Доминантными видами в растительном сообществе являются петросимония толстолистная и солерос европейский, что соответствует 6 растительному поясу. Растения этой экологической группы нуждается в близких грунтовых сильноминерализированных водах. Общее проективное покрытие на данном участке менее 1%. Отмечена наибольшая влажность в пределах катены. Профиль рыхлый (величины плотности почвы и сопротивления пе-нетрации не высоки). Самые высокие величины УЭС зафиксированы в середине трансекты. Здесь происходит смена растительных сообществ (третий переходный растительный пояс), начинают доминировать верблюжья колючка и солянка древовидная, отличающиеся специфической корневой системой. Физиологические особенности флоры этой ассоциаций подтверждают на этом участке невысокую степень засоления. Здесь же происходит увеличение влажности с глубиной. При этом отмечены наихудшие физические свойства в пределах всей катены: сопротивление пенетрации (более 2,2 МПа) и плотность почвы (более 1,6 г/см3). Для следующей зоны (четвертый растительный пояс) характерно нарастание с глубиной степени засоления почв, увеличение влажности до 16% и сопротивления пенетрации до 1,8 МПа, при этом плотность почвы с глубиной уменьшается до 1,35 г/см3, в профиле появляются песчаные прослойки.
При приближении к самой высокой точке катены значения УЭС уменьшаются. При этом отмечено устойчивое уменьшение УЭС с глубиной (от 1,1 Омм"1 до 0,2 Омм"1). Растительные ассоциации представлены терофитами. Средняя плотность поверхностного слоя составляет — 1,32 г/см3, для слоя 40-45 см - 1,48 г/см3. Влажность на этом участке невелика и монотонно увеличивается с глубиной до 8%.
Величина сопротивления пенетрации возрастает с глубиной, но для кор-необитаемого слоя, который очень маломощен, значение достигает 2,2 МПа. Несмотря на практически оптимальное значение плотности корнеобитаемых горизонтов, лимитирующими факторами в развитии растительности на данном участке будут высокие значения сопротивления пенетрации и недостаток влаги. Следует отметить резкое увеличение пенетрации с 0,7 до 2,2 МПа в пределах слоя 0-10 см. Результаты позволяют сделать вывод, что говорить о ведущей роли солевого состояния или увлажнения почвенного покрова не совсем правомерно. Биогеофизический подход позволил установить, что распределение растительных сообществ в пределах геоморфологического профиля зависит от целого комплекса факторов. Несомненно, солевое состояние почв будет в данном случае одним из ведущих, но не основным.
Флористический состав исследованных участков на вершинах бугров в типичных ландшафтах дельты Волги по трансектам неодинаков и различия будут определяться, в том числе, и физическими свойствами почв. Таковыми являются влажность почвы, плотность, сопротивление пенетрации, водопроницаемость и НВ. Анализ полученных данных позволяет ориентировочно установить лимитирующие факторы для развития растений в почвах дельты Волги:
Лвтоморфные почвы бугров Недостаточная влажность; переуплотне-
ние и высокое сопротивление пенетрации тяжелосуглинистых, солевых и солонцовых горизонтов; низкая влагоемкость у песчаных почв; малая порозность; распыленная поверхность.
Луговые почвы околобугрового простран- Различная водопроницаемость структур-ства ных единиц почвенного профиля, отрица-
тельно сказывающаяся на водных свойствах почвы в целом, переуплотненный солевой горизонт, залегающий близко к поверхности
Луговые оглеенные и торфяно-болотные Низкая фильтрационная способность; вы-(межбугровые понижения) сокне значения НВ; влажность близкая к
ПВ и очень низкая аэрация, застой поверхностных вод, низкие величины плотности и сопротивления пенетрации.
Лучшие агрофизические свойства имеют почвы центральной части дельты Волги.
Глава 7. ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ЭТАПА ЭВОЛЮЦИИ
ПОЧВ АРИДНЫХ ДЕЛЬТОВЫХ РЕГИОНОВ
В главе, на основе имеющихся литературных данных и полученных в ходе исследования собственных результатов, дана оценка современного этапа эволюции почв дельты Волги.
Экосистема дельты Волги динамична и неустойчива по отношению к постоянно меняющимся климатическим условиям. Особая роль отведена Каспийскому морю, трансгрессии которого вызывают изменения в почвенном покрове. С конца XX века дельта подвергалась гидроморфному влиянию. Повышение уровня грунтовых вод сопровождалось прогрессирующим заболачиванием почв, развитием процессов гидроморфизма и оглеения. Во время весенне-летних половодий поднятие уровня ГВ приводит к повышению уровня замкнутых водоемов, затопленными оказываются близлежащие территории. Почвы прибрежных пространств формируются в условиях периодически застойного, паводкового режима. По окончании половодья переувлажненная почва находится под воздействием высоких температур воздуха, и влага из почвы интенсивно испаряется, подъем солей с капиллярными токами не встречает затруднений, и они накапливаются в почве. В развитии этих почв принимают участие сезонные процессы засоления/рассоления. Образуются луговые солончаки, преимущественно гидроморфные. Для них характерно наличие ЛРС в профиле, близко залегающие грунтовые воды, высокие значения плотности и пенетрации, наличие слитых горизонтов и слоистость почвенного профиля. Нередко в профиле можно наблюдать песчаные и глинистые прослойки, свидетельствующие об изменчивости в высоте паводков и длительности половодий. На фоне увеличения обводненности территории во время поднятия уровня Каспия доля периодически затапливаемых территорий росла, часть их подвергалась заболачиванию и переходила в категорию заболоченных почв. Под воздействием под-
нятия уровня грунтовых вод ареал затопления увеличивался, и подтопление начинало влиять на полугидроморфные и даже автоморфные почвы. В результате образовывались переходные разности, подвергающиеся воздействию разнонаправленных процессов почвообразования по сезонам года. Смена растительности происходила в сторону луговых видов. Общим направлением развития таких почв следует считать развитие засоления из-за капиллярных токов грунтовых вод и высокой испаряемости.
Почвы вершин бугров оторваны от зеркала грунтовых вод. Поверхностные слои вступили в стадию рассоления под воздействием внешних факторов. Для склонов (при увеличении высоты паводков) поднятие уровня грунтовых вод сопровождается увеличением солей в нижней части профиля и постепенной сменой растительности в сторону солелюбивых видов. Растительный покров переходных почвенных разностей чаще всего является буферной зоной, структура которого позволяет судить о направленности процессов почвообразования в конкретный момент. Почвы склонов не затапливаются во время половодий поверхностными водами, а значит, доминирующим является процесс засоления, что и отражается в солевом состоянии этих почв. Засоление склонов чаще всего сульфатно-хлоридного типа, а почвы межбугровых пространств относятся к сульфатному типу засоления из-за промывки наиболее токсичных ионов солей во время паводков.
Таким образом, за последние 50 лет эволюция почв дельты Волги протекала по двум основным направлениям. Автоморфные почвы вершин бугров вступили в солонцовую стадию. При этом увеличилась неоднородность почвенного покрова, что является важным фактором биоразнообразия. В тех частях дельты, где последствия зарегулирования стока Волги и поднятия Каспийского моря, сказались наиболее активно, почвы межбугровых понижений подверглись гидроморфным процессам, и часть луговых почв перешла в разряд торфя-но-болотных. Почвы шлейфов бугров, ранее не затапливаемых, оказались в пределах действия грунтовых вод, и часть их подверглась олуговению. В районах дельты Волги, таких как ЗПИ, оказавшихся «отрезанными» от непосредственного влияния водотоков в результате меандирования основного русла интенсивно развиваются процессы засоления, а на возвышенных элементах рельефа - солонцовые процессы. Значительная часть ильменей высыхает, образуются агрессивные соровые солончаки, почвы которых, включая прибрежные территории лишены растительности. Оставшиеся пресные водоемы зарастают болотной растительности. В почвах прибережных территорий господствуют гид-роморфные и анаэробные процессы.
На основе сравнительного анализа полученных результатов по состоянию почвенного покрова с имеющимися литературными данными полувековой давности, относящихся к периоду интенсивного понижения уровня Каспия, можно утверждать, что при резкой смене почвенно-климатических и гидрологических условий, эволюция почвенного и растительного покрова дельты будет направлена по одному из двух противоположных направлений развития: остепнение или обводнение территории.
выводы
1. Профильно-ландшафтный метод (проанализировано 4 геоморфологические трансекты, общей длиной более 2 км) позволяет подробно изучать почвенный и растительный покров, закономерности и особенности пространственного распределения почв и растительных ассоциаций дельтовых аридных территорий.
2. Метод коротких траншей (длиной около 6 м) позволяет морфологически диагностировать закономерности смены почвенных горизонтов, пространственное положение солевого горизонта, количественно анализировать достоверность различий физических свойств (влажность, плотность, НВ, коэффициент водопроницаемости, сопротивление пенетрации, УЭС и др.) и пространственную вариабельность их величин внутри горизонтов, между горизонтами и на разных геоморфологических элементах.
3. Почвенный покров типичных ландшафтов дельты Волги имеет комплексную структуру и представляет собой закономерную смену почв. Установлено, что почвенный покров территорий, где потерян паводковый режим (ЗПИ), характеризуется более резкими и ясными переходами между различными почвенными разностями, чем территории, ежегодно подвергающиеся затоплению паводковыми водами (восточная и центральная часть дельты Волги).
4. Сочетание почвенно-климатических, геоморфологических условий и водного режима обуславливает различные свойства почв. Основу почвенного покрова бугров Бэра составляют зональные бурые полупустынные почвы. В около-бугровом пространстве распространены луговые солончаки, в межбугровых понижениях — торфяно-болотные почвы. Прибрежные пространства соленых озер в районе ЗПИ представлены соровыми солончаками. В равнинной части дельты локализованы луговые аллювиальные почвы разной степени засоления.
5. Распределение растительных сообществ связано с комплексной структурой почвенного покрова. Выявлены различия в почвенном покрове и физических свойствах почв в типичных дельтовых ландшафтах под различными растительными сообществами, что обусловлено условиями их развития. Для вершины и склонов бугра характерна растительность, приуроченная к засушливым местообитаниям полупустынной зоны; на гидроморфных луговых солончаках локализованных в околобугровом пространстве распространены солевыносливые виды, а в межбугровых понижениях с локализацией торфяно-болотных почв преобладают мезофильные виды растений.
6. Исследование геоморфологических трансект показало, что в пределах конкретного ландшафта физические и водные свойства сильно варьируют в почвенном покрове, почвах и отдельных горизонтах. По непараметрическому критерию почвенные типы, представленные в основных дельтовых ландшафтах, достоверно отличаются друг от друга. Физическими свойствами, наилучшим образом различающими почвенные типы и горизонты между собой, а также внутригоризонтные изменения, являются влажность, Кюдопр, УЭС и плотность, в меньшей степени НВ и Рре„.
7. Степень увлажнения и солевое состояние почвы зависит от положения конкретного участка в рельефе, гидрологического режима территории и водных
¿s
свойств почвы. При понижении положения в рельефе влажность возрастает, достигая своего максимума в самых низких точках межбугровых понижений. Величины плотности при переходе от почв зонального ряда к интразональным уменьшаются. На фильтрационные свойства почвы значительное влияние оказывает развитие дернового процесса.
8. Траншейные исследования на различных геоморфологических элементах (вершины и подошва бугра) показали высокую вариабельность физических свойств почвы. Показано, что именно солевые горизонты, их расположение и мощность определяют функционирование представленного комплекса почв. Солевые горизонты на вершине и подошве бугра достоверно различаются по влажности и К^пр. Солевой горизонт на исследованных глубинах, соответствующих верхней (40 см) и нижней (80 см) его части, достоверно отличается по плотности, а также по Ктлопр на вершине бугра и по влажности на подошве. Наименее чувствительными показателями являются УЭС и Рреп. Существует тесная односторонняя корреляционная зависимость УЭС и Кводопр поверхностного слоя с глубиной залегания солевого горизонта. Резкое уменьшение величин УЭС и водопроницаемости поверхностного слоя аридных бурых почв свидетельствует о значительном приближении солевого горизонта к поверхности и началу ареала с более засоленными почвами.
9. При резкой смене почвенно-климатических условий и гидрологического режима (колебания уровня Каспия) возможны два пути эволюционного развития почв дельты Волги. В результате обводнения территории автоморфные почвы вершин бугров вступают в солонцовую стадию, почвы межбугровых понижений подвергаются гидроморфным процессам, и часть луговых почв переходит в разряд торфяно-болотных. Почвы шлейфов бугров, ранее не затапливаемых, подвергаются олуговению. При потере паводкового режима и смене гидрологических условий в сторону осушения (остепнения) территории, например, при новом понижении уровня Каспия, приведет к обратному течению эволюции: значительная часть водоемов высыхает, образуются агрессивные соровые солончаки, почвы которых лишены растительности; пресные водоемы зарастают болотной растительностью, в почвах прибережных территорий развиваются гидроморфные и анаэробные процессы, способствующие интенсивному заболачиванию территории, увеличиваются ареалы распространения солонцовых и солонцеватых разностей зональных бурых почв.
Список работ по теме диссертации
1. Алыков, Н.М. Физико-химическое изучение опок Астраханской области. / Н.М. Алыков [и др.] // Тез. докладов Итоговой научной конф. АГПУ. - Астрахань, 1998. - С. 30.
2. Алыков, Н.М. О механизме сорбции ионов металлов, фенолов, красителей и ряда физиологически активных веществ на сорбентах СВ из водных растворов. / Н.М. Алыков [и др.] //Тез. докладов Итоговой научной конф. АГПУ - Астрахань, 1998. - С. 31.
3. Алыков, Н.М. Физико-химическое изучение опок Астраханской области / Н.М. Алыков [и др.] // Тез. докладов III Всероссийской конференции "ЭКОАНАЛИТИКА - 98". -Краснодар, 20-25 сентября 1998 г. - С. 171.
4. Алыков, Н.М. О механизме сорбции ионов металлов, фенолов, красителей и ряда физиологически активных веществ на сорбентах СВ из водных растворов. / Н.М. Алыков [и
др.] // Мат. Российской научной конф. Эколого - биолог, проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия. - Астрахань, 19-20 октября 1998г. - С. 11-15.
5. Алыков, Н.М. Физико-химическое изучение опок Астраханской области. / Н.М. Алыков [и др.] // Мат. Российской научной конф. Экол. - биолог, проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия - Астрахань, 19-20 октября 1998г. - С. 14-18.
6. Федотова, A.B. Сравнительно - исторический метод при оценке изменений водно-физических свойств почв Волго - Ахтубинской поймы в связи с трансгрессией уровня Каспийского моря / A.B. Федотова, Л.В. Яковлева // Маг. V Российской научной конф. «Эколого
- биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия». - 9-10 октября 2002.
- С. 47-50.
7. Яковлева, Л.В. Особенности распределения гидрофильных кремниевых соединений в солонцах в связи с трансгрессией уровня Каспийского моря / Л.В. Яковлева, A.B. Федотова // Мат. V Российской научной конф. «Эколого - биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия». - 9-10 октября 2002. - С. 40-42.
8. Федотова, A.B. Изучение гранулометрического состава засоленной луговой аллювиальной гидроморфной почвы / A.B. Федотова, П.В. Старков // Тез. докладов Итоговой научной конф. АГУ - 26 апреля 2003 года. - С. 31.
9. Федотова, A.B. Определение общей удельной поверхности по изотерме сорбции водяного пара (метод БЭТ) / A.B. Федотова, Л.А. Клинкова, Л.В. Штепина // Тез. докладов Итоговой научной конф. АГУ - 26 апреля 2003 года. - С. 33.
10. Федотова, A.B. Эколого-экономическая оценка земельных ресурсов Астраханской области и пути их рационального использования. / A.B. Федотова // Федотова A.B. Видовое разнообразие и динамика развития природных и производственных комплексов Нижней Волги / В.И. Мухортов, Т.В. Мухортова, В.Г. Головин - т.1. Агроландшафты, растениеводство, овощеводство, технические культуры. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2003. -528 с.
11. Лозовская, М.В. Вермикультура и биомелиоралия дефлированных почв / М.В. Лозовская, A.B. Федотова И Мат. Межд. Конф. «Животные в антропогенном ландшафте». — Астрахань. - 22-24 мая 2003г. - С. 33-40.
12. Pilipenko, V.N. Soil-vegetation monitoring basin of Caspian sea (Case Study: delta Volga) / V.N. Pilipenko, A.V. Fedotova, L.V. Yakovleva// Abstract of the first International Conference of Mazandaran University on the Caspian Sea -. 19-20 October 2003. - P. 96-100.
13. Пилипенко, B.H. Почвенно-растительный мониторинг дельты Волги / В.Н. Пили-пенко [и др.] // Мат. научн. конф. «Мониторинг экосистем». - Италия, Рим. - 6-8 декабря 2003 г. - С. 45-49.
14. Пилипенко, В.Н. Почвенно-растительная характеристика бугров Бэра Прикаспийской низменности / В.Н. Пилипенко [и др.] // Мат. VI Международной научной конф. «Эко-лого-биолог. проблемы бассейна Каспийского моря». - 15-16 октября 2003. - С. 142-146.
15. Федотова, АЛ. Особенности процессов засоления при изменении водного режима почв Астраханской области / A.B. Федотова, Л.В. Яковлева // Тр. научн. конф. «Роль почвы в формировании естественных и антропогенных ландшафтов» - Казань, 10-12 июня 2003 г. -С. 37-38.
16. Федотова, A.B. Почвенно-физическая и геоботаническая характеристика ландшафтов Прикаспийской низменности / A.B. Федотова, Л.В. Яковлева // Материалы XII школы «Экология и почвы». - 7-9 октября 2003г - Пущино. - С. 32-38.
17. Федотова, A.B., Почвенно-физическая характеристика почв бугров Бэра Прикаспийской низменности / A.B. Федотова [и др.] // Труды Всероссийской конф. «Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации». - Москва, 22-25 декабря 2003 г. - МГУ. - С. 201-204.
18. Пилипенко, В.Н. Почвенно-растительный мониторинг дельты Волги / В.Н. Пилипенко [и др.] // Журн. Успехи современного естествознания. - 2003. - № 12. - С. 101-103.
té
19. Федотова, A.B. Изменчивость почвенно-физических свойств и растительности ландшафтов бугров Бэра в дельте реки Волги. / A.B. Федотова [и др.]// Тр. Института почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова и РАН «Роль почв в биосфере». - М: Изд. Ин-та почвоведения МГУ-РАН, 2004. - Вып.4: «Почвы и биоразнообразие». - С. 130-144.
20. Пилипенко, В.Н. Солевое состояние лугово-солончаховых почв дельты реки Волга. / В.Н. Пилипенко, Л.В.Яковдева, Федотова A.B. // Сборник докладов Международного экологич. форума «Сохраним планету Земля» - Март 2004 г. - СПб: Центральный музей почвоведения, 2004. - С. 181-184.
21. Федотов«, A.B. Физические свойства и режимы почв ландшафта бугров Бэра в дельте Волги. / A.B. Федотова. // Мат. IV съезда Докуч.общ-ва почвоведов. - СО РАН: Новосибирск, 2004. - Книга 1. - С. 457.
22. Пилипенко, В.Н. Изменение почвенного покрова дельты Волги при колебаниях уровня Каспийского моря / В.Н. Пилипенко, Федотова A.B., Л.В. Яковлева // Мат. IV съезда Докуч. общ-ва почвоведов. - СО РАН: Новосибирск, 2004. - Книга 2. - С. 307.
23. Федотова, AJB. Пространственное варьирование сопротивления пенетрации основных типов почв в ландшафте бугров Бэра / A.B. Федотова, Л.В. Яковлева // Естественные науки. - 2004. - № 4. - С. 133-137.
24. Федотова, АЛ. Особенности формирования почв Прикаспийской низменности / A.B. Федотова, Л.В. Яковлева, В.Н. Пилипенко// Мат. научной сессии по фундаментальному почвоведению. - М.: МАКС Пресс, 2004. - С. 172-173.
25. Федотова, A.B. Роль почвы в формировании естественных фитоценозов волжской дельты / A.B. Федотова, С.Н. Перевалов, Л.В. Яковлева // Мат. конференции «Биосферные функции почвенного покрова». - Пущино, 2005. - С. 98-99.
26. Яковлева, Л.В. Солевое состояние почв бугров Бэра в западном и восточном районах дельты Волги / Л.В. Яковлева, A.B. Федотова // Вестник Томского государственного университета. - 2005. - № 15. - С. 64-66.
27. Фокин, Д.Ю. Особенности почвенно-растительного покрова засоленных местообитаний дельты Волги / Д.Ю. Фокин, A.B. Федотова // Materials of final international scientifically-practical conference "The Science: theory and practice". V.3. Economic sciences. - Praha: Publishing House "Education and Science" s.r.o.; Praha, Czechia. - On July, 20л - on august, 5"1 2005.-P. 49-52.
28. Федотова, A.B. Агрофизическое состояние почвенного покрова восточной части дельты волги и района западных подстепных ильменей / A.B. Федотова // Мат. VIII Международной научн. конф. Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря. -1112 октября 2005. - С. 116-118.
29. Фокин, Д.Ю. Солевое состояние почвенного покрова аллювиальных островов дельты Волги / Д.Ю. Фокин, A.B. Федотова // Мат. VIII Международной научной конф. «Эколого-биолог. проблемы бассейна Каспийского моря». - 11-12 октября 2005. - С. 57-60.
30. Федотова, A.B. Почвенный покров района западных подстепных ильменей / A.B. Федотова [и др.] // Мат, VIII Международной научной конф. «Эколого-биолог. проблемы бассейна Каспийского моря». -11-12 октября 2005. - С. 111-112.
31. Федотова, A.B. Морфологические особенности почвенного покрова луговых ландшафтов дельты Волги / A.B. Федотова (и др.] // Мат. VIII Международной научной конф. «Эколого - биолог, проблемы бассейна Каспийского моря». - 12-13 октября 2005. -С. 113-116.
32. Мухин, A.A. Гумусное состояние почв бугров Бэра / A.A. Мухин, Л.В. Яковлева, A.B. Федотова // Мат. VIII Международной научной конф. «Эколого-биолог. проблемы бассейна Каспийского моря». - 11-12 октября 2005. - С. 147-149.
33. Пилипенко, В.Н. Современное состояние засоленных почв дельты Волги / В.Н. Пилипенко, Л.В. Яковлева, A.B. Федотова // Фундаментальные исследования. - №8. - 2005. -С. 58-60.
34. Шеин, E.B. Агрофизическая характеристика комплексного почвенного покрова / Е.В. Шеин [и др.] // Труды III Международной научно-практической конф. «Экология речных бассейнов». - Владимир, 2005. - С. 114-116.
35. Федотова, A.B. Особенности почвенного покрова восточной и западной частей дельты Волги / A.B. Федотова, Е.В. Шеин, Л.В. Яковлева // Труды III Международной научно-практической конф. «Экология речных бассейнов». - Владимир, 2005. - С. 121-125.
36. Федотова, A.B. К вопросу экологического состояния дельтовых биоценозов / A.B. Федотова [и др.] // Мат. III Межд. научн. конф. «Россия и восток. Обучающееся общество и социально-устойчивое развитие Каспийского региона. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский государственный университет», 2005. - Том 3. - С. 504-508
37. Пилипенко, В.Н. Современное состояние почвенно-растительных биоценозов дельты Волги / В.Н. Пилипенко [и др.] // Мат. XIII школы «Экология и почвы». - 4-7 октября 2005 - г. Пущино. - С. 34-37.
38. Фокин, Д.Ю. Влияние весенне-летних половодий на состояние почвенно-растительного покрова островов дельты Волги на примере острова Городского / Д.Ю. Фокин, A.B. Федотова // Естественные Науки. - 2005г. - №10 - С. 34-40.
39. Фокин, Д.Ю. Состав флоры аллювиальных островов дельты Волги / Д.Ю. Фокин, АЛ. Федотова // Мат. 3-й Международной заочной научной конф. «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов». -Элиста, 2005. - С. 72-74.
40. Пилипенко, В.Н. Экологические последствия влияния зарегулирования стока реки Волги на флору, растительность и почвенный покров дельты Волги / В.Н. Пилипенко [и др.] // Вестник Оренбургского университета. - 2006. - № 2 (52) - С. 22-29.
41. Федотова, A.B. Современное состояние почвенного покрова дельты Волги / А.В.Федотова [и др.] // Южно-российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2006. - № 1. - С. 100-108.
42. Зенова, Г.М. Галофильные и алкалофильные актиномицеты засоленных и щелочных почв / Г.М. Зенова [и др.] // Почвоведение. - 2006. - № 2. - С. 52-85.
43. Федотова A.B. Почвы восточной части дельты Волги и района западных подстепных ильменей. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский государственный университет», 2006. -120 с.
44. Федотова, A.B. Пространственная изменчивость агрофизических свойств ильмен-но-бугрового района дельты Волги. / A.B. Федотова // Мат. Всероссийской научн. конф. «Почвоведение и агрохимия в XXI веке». — СПб, 1- 3 марта 2006 года. - С. 204-205.
45. Коринец В.В. Экологическая функция почвы (методология и методика). / В.В. Ко-ринец [и др.]. — Астрахань: «Нова», 2006. - 32 с.
Оттиражировано в Издательском доме «Астраханский университет» Подписано в печать 25.04.2006 г. Заказ № 913. Тираж 100 экз.
_Уч.-изд. л. 2,9. Усл. печ. л. 2,7_
Издательский дом «Астраханский университет» 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20 тел. (8512) 54-01-89, 54-01-87
Содержание диссертации, доктора биологических наук, Федотова, Анна Владиславовна
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В ДЕЛЬТЕ ВОЛГИ.
1.1. Климат.
1.2. Рельеф.
1.3. Почвообразующие породы.
1.4. Гидрология.
1.5. Растительность.
1.6. Особенности почвообразования в дельте Волги.
Глава 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Используемые методы.
2.2. К обоснованию выбора объектов.
2.3. Восточная часть дельты Волги.
2.4. Район Западных подстепных ильменей.
2.5. Центральная (равнинная) дельта.
Глава 3. ПОЧВЫ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ.
3.1. Бурые полупустынные почвы.
3.2. Солончаки.
3.3. Луговые и болотные почвы.
Глава 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ.
4.1. Физические свойства почв Восточной и Западной частей дельты
Волги.
4.1.1. Влажность почв.
4.1.2. Плотность почв.
4.1.3. Сопротивление пенетрации почвы.
4.1.4. Водные свойства почв.
4.1.5. Наименьшая влагоемкость и запасы влаги.
4.2. Физические свойства почв равнинной дельты.
4.2.1. Режим влажности почвы.
4.2.2. Физические свойства.
4.2.3. Водопроницаемость, запасы влаги.
Глава 5. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ.
5.1. Основные подходы к изучению вариабельности почвенных свойств.
5.2. Пространственная вариабельность почвенно-физических свойств в типичных дельтовых ландшафтах.
5.3. Пространственная вариабельность физических свойств почв бугров Бэра.
Глава 6. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ
Глава 7. ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ЭТАПА ЭВОЛЮЦИИ ПОЧВ АРИДНЫХ ДЕЛЬТОВЫХ РЕГИОНОВ.
ВЫВОДЫ.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Физические свойства почв дельт аридных территорий"
Аридные территории занимают в России около 75 млн.га, более половины из них (42,5 млн.га) являются природными кормовыми угодьями, служащими основной базой пастбищного животноводства. В пределах аридных территорий находится ряд речных дельт, среди которых одной из самых крупных является дельта реки Волга. Речные дельты аридных регионов недостаточно изучены с точки зрения протекающих процессов почвообразования, и еще менее освещены вопросы, связанные с физическими свойствами дельтовых почв, эволюционирующих под воздействием внешних и внутренних факторов. Термин «дельта» впервые применил древнегреческий историк, географ и путешественник Геродот в 450 г. до н.э., назвав так аллювиальную сушу почти треугольной формы, заключенную между расходящимися рукавами Нила и морем и напоминающую заглавную букву греческого алфавита О (дельта). Впоследствии понятие дельта было распространено на другие сходные по строению устья рек. С позиций комплексного физико-географического подхода, дельта - это надводная низменная часть конуса реки в месте ее впадения в море или озеро со сложнейшей и изменчивой сетью водотоков и водоемов и специфическим ландшафтом (Коротаев, 1992). Причина формирования дельты в устье реки - отложение речных наносов, вызванное в свою очередь уменьшением скорости потока при его втекании в море или озеро.
Благодаря богатым природным ресурсам - земельным, водным, биологическим и географическому положению дельты рек играют особую роль и имеют важнейшее экологическое и экономическое значение. Здесь богатейшие ресурсы пастбищных земель, пригодных для круглогодичного использования различными видами животных, водно-болотные угодья являются естественными нерестилищами для рыб и (Финлейсон, 1992; Водно-болотные., 2000). Однако, сельскохозяйственное использование дельты сопряжено с определенными трудностями. Причин этому несколько. На территории речной дельты очень сложный водный режим самой реки (с ее половодьями, паводками) и моря (с его приливами, нагонами, волнением), благодаря которому сама дельта очень изменчива, также как и ее гидрографическая сеть. И, наконец, эти переходные от реки к морю природные объекты обладают большой экологической уязвимостью (Михайлов, 1986).
Интерес к проблемам волжской дельты возник не случайно. «Пойма реки Волга представляет большой научный интерес, поскольку, исследуя ее развитие, режим, почвообразование, можно представить себе былой режим ныне остепненных древних великих аллювиальных равнин» (В.А.Ковда, 1947, С.195). Территория волжской дельты является одной из самых крупных галоморфных провинций в мире. Вся история развития и функционирования экосистемы дельты Волги неразрывно связана с трансгрессиями и регрессиями уровня Каспийского моря. Резкая смена гидрологического режима незамедлительно вызывает динамические изменения в почвенно-растительном покрове региона.
Есть два основных аспекта экологической оченки почв (Добровольский, Никитин, 1986; Зайдельман, 1993): почва является «зеракалом ландша-та» (Полынов, 1957) и почва - непременный элемент биосферы (Вернадский. 1967). В сложной дельтовой экосистеме почва является одним из важнейших компонентов функционирования биоценозов, в том числе водно-болотных нерестовых угодий. Под влиянием постоянно меняющегося гидрологического режима трансформируются многие почвенные свойства, в том числе и физические. Физическое состояние корнеобитаемого слоя определяет основные экологические факторы функционирования дельтовых биоценозов и трансформации физических свойств почвы незамедлительно сказываются на структуре и продуктивности травостоя, что приводит к перестройке всей экосистемы в целом.
Естественная эволюция почв неразрывно связана с эволюцией ландшафта т.е. с изменением экологических условий, в равновесии с которым почва находится на определенном этапе педогенеза. Изменение факторов 5 природной среды неизбежно приводит к изменению тех или иных свойств почвенного тела. Однако, многие процессы, выделяемые на уровне элементарных почвенных процессов (ЭПП) достаточно длительны и их всесторонняя оценка для определения дальнейших путей эволюции проблематична. Самыми устойчивыми и наиболее важными с точки зрения экологии свойствами почв являются плотность, порозность, гранулометрический состав, влажность, влагоемкость, водопроницаемость. Огромная экологическая роль отводится процессам влаго- и солепереноса, основные параметры которого напрямую зависят от перечисленных выше физических свойств.
Актуальность исследования. Российская наука обладает определенным приоритетом в исследовании дельтовых территорий. Разносторонне изучены дельты многих рек - Терека, Сулака, Кубани, Дона, Невы и др. (Самойлов, 1952; Егоров, 1956; Михайлов и др., 1986; Коротаев, 1992; Залибеков, 1987, 1993, 2004; Михайлов, 1997; Куст, 1992, 1997; Стасюк, 2004). Изучением бассейнов рек аридных регионов занимались в свое время H.A. Димо (1913) и П.А. Летунов (1958). Выстраивается научно обоснованная теория закономерностей формирования дельт разного типа. Но реакция дельтовых территорий на естественные и антропогенные изменения стока рек и уровня морей, глобальная роль самих дельт остаются недостаточно ясными.
В настоящее время имеется достаточное количество публикаций, посвященных вопросам биопродуктивности и структуры растительного покрова дельтовых биоценозов при меняющихся климатических и гидрологических условиях. Исследования по состоянию и режимам почвенного покрова, и особенно его физическим свойствам, практически отсутствуют. Между тем почвы, по существу, определяют биопродуктивность и являются центральным звеном круговорота, поставщиком химических элементов в растения и микроорганизмы. Любые изменения, происходящие в почвенном покрове, незамедлительно сказываются на состоянии и функционировании биоценозов.
В этом смысле почвенный покров аридных дельтовых пространств и особенно физические свойства почв в современных условиях остаются в какой-то степени «белым пятном». Детальные исследования почвенного покрова аридных дельтовых территорий, включающие оценку современного физического состояния почв и характеристику их пространственной вариабельности на настоящий момент практически отсутствуют. Однако экологическая роль физических свойств почвенного покрова в меняющихся почвенно-экологических условиях и возросшего антропогенного пресса является одной из самых значимых. Изучение физического состояния почв является частью агроэкологического мониторинга, актуальность которого отмечена в основах законодательства России о земле. Этой проблеме посвящено немало работ, так как проблема требует подробного изучения (Добровольский и др., 1983; Воронин, 1985; Воронин и др., 1990; Сапожников, Прохоров, 1992).
Изменения природной среды Северного Прикаспия, приведшие к значительным сдвигам в дельтовых экосистемах, обусловливают актуальность и необходимость детального обследования современного физического состояния почвенного покрова аридных дельтовых территорий. Основными критериями выбора объектов исследования явилось их распространение на территории дельты, различия в почвенно-климатических условиях и антропогенных нагрузках.
Цель и задачи исследования. Цель исследований - изучение физических и водных свойств основных типов почв дельтовых аридных территорий на примере дельты Волги, выявление закономерностей их пространственной вариабельности, как конкретного примера проявления общих законов пой-менно-дельтового почвообразования в аридных регионах.
Для достижения цели исследования решались следующие задачи:
1. изучение почвенного покрова типичных ландшафтов дельты Волги;
2. изучение и оценка современного физического состояния почв на характерных для волжской дельты ландшафтах, включающих различные геоморфологические объекты и типы почв, в комплексе с условиями их развития;
3. выявление факторов и своеобразия дифференциации почвенного покрова и физических свойств дельтовых ландшафтов в комплексе с растительными ассоциациями и структурой растительного покрова;
4. исследование закономерностей пространственной вариабельности физических свойств в почвенном покрове, почвах и горизонтах типичных ландшафтов волжской дельты;
5. изучение взаимосвязи физических свойств (водопроницаемости, электрического сопротивления, плотности, сопротивления пенетрации и влажности) почвы на буграх Бэра и их зависимости от глубины залегания солевого горизонта;
6. оценка экологической роли физических свойств почв в формировании структуры растительного покрова типичных бугровых ландшафтов дельты Волги;
7. анализ возможных путей эволюции аридных дельтовых территорий при изменении почвенно-климатических условий (резкая смена водного режима, переувлажнение, остепнение).
Научная новизна. Впервые проведена оценка почвенного покрова дельты Волги на основе комплексного изучения физических и водных свойств почв основных дельтовых ландшафтов; выявлены закономерности пространственной изменчивости физических свойств в пределах конкретного ландшафта в зависимости от геоморфологических и гидрологических условий. Впервые предложены подходы для установления границ переходов между почвенными разностями разной степени засоления и растительными ассоциациями на основе изменчивости физических и водных свойств почвы; дана оценка экологической роли физических свойств почв на фоне специфических почвенно-климатических условий региона; предложен комплексный подход для изучения почвенного покрова с учетом соответствующих растительных ассоциаций, предполагающий использование траншейного и про8 фильного методов. Впервые для аридных дельтовых территорий выявлены закономерности пространственной вариабельности физических свойств в почвенном покрове, почвах и горизонтах, что позволяет оценить современный этап эволюции и предсказать дальнейшие пути трансформации почвен-но-растительного покрова при смене почвенно-климатических условий. Впервые показано, что пространственная изменчивость почвенно-физических свойств меняется в зависимости от гидрологии и паводкового режима дельтовых районов, что является основой для оценки и прогноза природного разнообразия.
Совместные исследования почвенно-генетических особенностей комплекса «бурые пустынные почвы - засоленные бурые пустынные - солончаки» и физических свойств (плотность, влажность, водопроницаемость, сопротивление пенетрации, электропроводности почв и почвенных паст) впервые позволили выделить характерные особенности формирования указанного комплекса почв в специфических дельтовых ландшафтах.
Положения, выносимые на защиту:
1. Структура почвенного покрова и особенности морфологического строения почв основных ландшафтов дельты Волги.
2. Современное физическое состояние и закономерности пространственной вариабельности физических свойств почв в почвенном покрове, почвах и почвенных горизонтах типичных ландшафтов дельты Волги.
3. Оценка экологической роли физических свойств почвы, определяющих состояние почвенного покрова и условия функционирования дельтовых биоценозов.
4. Возможные пути эволюции почвенного покрова типичных дельтовых ландшафтов при изменении гидрологического режима в зависимости от уровня Каспийского моря.
Практическая значимость. Проведенные исследования позволили оценить физическое состояние и предсказать агрохозяйственный потенциал всей территории волжской дельты. Результаты работы могут быть использованы при оценке почвенного покрова Астраханской области, проведении агротехнических и мелиоративных мероприятий, при интенсификации сельскохозяйственного производства (орошение, дренирование и пр.), т.е. при научно-обоснованном управлении природными ресурсами Астраханской области. В рамках программ UNESCO (2003-2004, 2005-2006 гг.) основные результаты диссертационного исследования использованы при оценке степени влияния зарегулирования стока реки Волги на пойменные и дельтовые экосистемы. Настоящая работа поддержана грантами РФФИ №№ 03-04-48246а, 06-04-48297 и Рособразования № 414.1.1.05. Основные положения диссертации послужили основой для двух монографий. Результаты исследования используются при чтении лекционных курсов по дисциплинам «Почвы Астраханской области», «Физика почв», «Агроэкологическая оценка почв», «Поч-венно-экологический мониторинг» и ряду других для студентов биологического и аграрного факультетов Астраханского государственного университета.
Личный вклад автора. Диссертационная работа основана на свежем экспериментальном полевом и лабораторном материале и анализе литературных данных. Все полевые исследования проводились при непосредственном участии автора. Лабораторные исследования физических свойств почв и обработка результатов проведены непосредственно автором в лабораториях Астраханского государственного университета и кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова.
Апробация. Основные результаты диссертационного исследования доложены на международных конференциях по проблемам Волжского региона и Северного Прикаспия (Астрахань, 2002, 2003, 2005); стран Каспийского бассейна (Иран, 2003); «Россия и Восток» (Астрахань, 2005); «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2005); «Мониторинг экосистем» (Италия, 2003, 2005); «The Science: theory and practice» (Praha, Czechia, 2005); международном экологическом форуме «Сохраним планету Земля» (Санкт
Петербург, 2004); IV съезде Докучаевского общества почвоведов, (Новосибирск, 2004); XII, XIII школах «Экология и почвы», (Пущино, 2003, 2005); Всероссийских научных конференциях «Роль почвы в формировании естественных и антропогенных ландшафтов» (Казань, 2003); «Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации», (Москва, 2003); «Биосферные функции почвенного покрова», (Пущино, 2005); «Экология речных бассейнов», (Владимир, 2005); «Почвоведение и агрохимия в XXI веке» (СПб, 2006); научной сессии по фундаментальному почвоведению (Москва, 2004) и др.
В целом диссертация доложена на расширенном научном семинаре кафедр ботаники, почвоведения и экологии Астраханского государственного университета (Астрахань, 2006).
Публикации. Всего автором опубликовано 75 работ из них по теме диссертации - 45, в том числе 2 монографии (одна в соавторстве), 10 статей в центральных журналах и 33 публикации в виде материалов и тезисов докладов международных и всероссийских конференций.
Структура работы. Диссертация изложена на 252 страницах текста, содержит 74 рисунка, 15 таблиц и список используемой литературы, включающий 377 источников на русском и иностранных языках. Состоит из введения, 7 глав, выводов и приложения.
Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Федотова, Анна Владиславовна
выводы
1. Профильно-ландшафтный метод (проанализировано 4 геоморфологические трансекты, общей длиной более 2 км) позволяет подробно изучать почвенный и растительный покров, закономерности и особенности пространственного распределения почв и растительных ассоциаций дельтовых аридных территорий.
2. Метод коротких траншей (длиной около 6 м) позволяет морфологически диагностировать закономерности смены почвенных горизонтов, пространственное положение солевого горизонта, количественно анализировать достоверность различий физических свойств (влажность, плотность, НВ, коэффициент водопроницаемости, сопротивление пенетрации, УЭС и др.) и пространственную вариабельность их величин внутри горизонтов, между горизонтами и на разных геоморфологических элементах.
3. Почвенный покров типичных ландшафтов дельты Волги имеет комплексную структуру и представляет собой закономерную смену почв. Установлено, что почвенный покров территорий, где потерян паводковый режим (ЗПИ), характеризуется более резкими и ясными переходами между различными почвенными разностями, чем территории, ежегодно подвергающиеся затоплению паводковыми водами (восточная и центральная часть дельты Волги).
4. Сочетание почвенно-климатических, геоморфологических условий и водного режима обуславливает различные свойства почв. Основу почвенного покрова бугров Бэра составляют зональные бурые полупустынные почвы. В околобугровом пространстве распространены луговые солончаки, в межбугровых понижениях - торфяно-болотные почвы. Прибрежные пространства соленых озер в районе ЗПИ представлены соровыми солончаками. В равнинной части дельты локализованы луговые аллювиальные почвы разной степени засоления.
5. Распределение растительных сообществ связано с комплексной структурой почвенного покрова. Выявлены различия в почвенном покрове и физических свойствах почв в типичных дельтовых ландшафтах под различными растительными сообществами, что обусловлено условиями их развития. Для вершины и склонов бугра характерна растительность, приуроченная к засушливым местообитаниям полупустынной зоны; на гидроморфных луговых солончаках локализованных в околобугровом пространстве распространены солевыносливые виды, а в межбугровых понижениях с локализацией торфяно-болотных почв преобладают мезофильные виды растений.
6. Исследование геоморфологических трансект показало, что в пределах конкретного ландшафта физические и водные свойства сильно варьируют в почвенном покрове, почвах и отдельных горизонтах. По непараметрическому критерию почвенные типы, представленные в основных дельтовых ландшафтах, достоверно отличаются друг от друга. Физическими свойствами, наилучшим образом различающими почвенные типы и горизонты между собой, а также внутригоризонтные изменения, являются влажность, Кводопр, УЭС и плотность, в меньшей степени НВ и Рреп.
7. Степень увлажнения и солевое состояние почвы зависит от положения конкретного участка в рельефе, гидрологического режима территории и водных свойств почвы. При понижении положения в рельефе влажность возрастает, достигая своего максимума в самых низких точках межбугровых понижений. Величины плотности при переходе от почв зонального ряда к ин-тразональным уменьшаются. На фильтрационные свойства почвы значительное влияние оказывает развитие дернового процесса.
8. Траншейные исследования на различных геоморфологических элементах (вершины и подошва бугра) показали высокую вариабельность физических свойств почвы. Показано, что именно солевые горизонты, их расположение и мощность определяют функционирование представленного комплекса почв. Солевые горизонты на вершине и подошве бугра достоверно различаются по влажности и КВОдоир. Солевой горизонт на исследованных
223 глубинах, соответствующих верхней (40 см) и нижней (80 см) его части, достоверно отличается по плотности, а также по КВОДопр на вершине бугра и по влажности на подошве. Наименее чувствительными показателями являются УЭС и Рреп. Существует тесная односторонняя корреляционная зависимость УЭС и КВОдопр поверхностного слоя с глубиной залегания солевого горизонта. Резкое уменьшение величин УЭС и водопроницаемости поверхностного слоя аридных бурых почв свидетельствует о значительном приближении солевого горизонта к поверхности и началу ареала с более засоленными почвами.
9. При резкой смене почвенно-климатических условий и гидрологического режима (колебания уровня Каспия) возможны два пути эволюционного развития почв дельты Волги. В результате обводнения территории авто-морфные почвы вершин бугров вступают в солонцовую стадию, почвы межбугровых понижений подвергаются гидроморфным процессам, и часть луговых почв переходит в разряд торфяно-болотных. Почвы шлейфов бугров, ранее не затапливаемых, подвергаются олуговению. При потере паводкового режима и смене гидрологических условий в сторону осушения (остепнения) территории, например, при новом понижении уровня Каспия, приведет к обратному течению эволюции: значительная часть водоемов высыхает, образуются агрессивные соровые солончаки, почвы которых лишены растительности; пресные водоемы зарастают болотной растительностью, в почвах прибережных территорий развиваются гидроморфные и анаэробные процессы, способствующие интенсивному заболачиванию территории, увеличиваются ареалы распространения солонцовых и солонцеватых разностей зональных бурых почв.
Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Федотова, Анна Владиславовна, Астрахань
1. Абрамова, М.М. Передвижение воды в почве при испарении. / М.М. Абрамова. // Тр. Почв, ин-та им. В.В.Докучаева. - 1953. - Т.4. - С. 71146.
2. Аверьянов, С.Ф. Зависимость водопроницаемости почвогрунтов от содержания в них воздуха. / С.Ф. Аверьянов. // Докл. АН СССР. 1949. -Т. 19.-№ 2.-С.141-145.
3. Авессаломова И.А. Экологическая оценка ландшафтов. М: Изд-во МГУ, 1992.-87с.
4. Агроклиматические ресурсы Астраханской области. Л.: Агрометео-издат, 1974.-134 с.
5. Агрофизические методы исследования почв. / Под ред. С.И. Долгова. -М.: Наука.- 1966.-259с.
6. Айбулатов, Д.Н. Соотношение пассивного и активного выдвижения морского края дельты Волги. / Д.Н. Айбулатов. // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. - 2003. - № 3. - С. 37-41.
7. Алябина, И.О. Разнообразие почвенного покрова Европейской части России. / И.О. Алябина. // // Мат. IV съезда Докуч.общ-ва почвоведов. -СО РАН Новосибирск: Наука-Центр, 2004. Кн. 2. - С. 132.
8. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1961.-492с.
9. Аристархова Л.Б. Современная морфоструктура и глубинное строение юга Прикаспийской впадины. / Л.Б. Аристархова, H.A. Федорова, Д.Э. Цветковская. // Вестн. МГУ. Сер. География. - 1991. - № 2. - С.98-115.
10. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М.: Мысль, 1975. - 288 с.
11. Арманд, А.Д. Переход экосистем через критические состояния в пространстве. / А.Д. Арманд, Г.В. Кушнарева. // Экосистемы в критических состояниях. М.: Наука, 1989. - С. 79-138.
12. Атаманюк, А.К. Агрономическое значение плотности почвы. / А.К. Атаманюк. // Сб. «Вопросы исследования и использования почв Молдавии». Кишинев, 1964. - 164с.14,15,16,17,1819,2021,22,23,24
-
Федотова, Анна Владиславовна
-
доктора биологических наук
-
Астрахань, 2006
-
ВАК 03.00.27
- Временная динамика почвенного покрова дельты Терека в различных режимах сельскохозяйствования использования
- Почвообразование и соленакопление в дельтах аридных областей в связи соструктурой их поверхности
- Опустынивание почв водно-аккумулятивных равнин аридных областей Юга России на примере почв Кизлярских пастбищ Дагестана
- Почвенный покров дельты Терека
- Ландшафтно-экологическая типология земель дельты р. Волги
