Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПОЧВЕННОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВОВ АГРОЛАНДШАФТА СТЕПНОЙ ЗОНЫ (НА ПРИМЕРЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПОЧВЕННОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВОВ АГРОЛАНДШАФТА СТЕПНОЙ ЗОНЫ (НА ПРИМЕРЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ)"

С

На правах рукописи

ОМЕЛЬЧЕНКО Николай Павлович

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПОЧВЕННОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВОВ АГРОЛАНДШАФТА СТЕПНОЙ ЗОНЫ (на примере Ростовской области)

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА-2003 ОБЯсШВПШт]

бесплатные

экземпляр'

Работа выполнена в отделе генезиса н мелиорации засоленных почв Почвенного института им. ВВ. Докучаева РАСХН

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук Н.Б. Хятров

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор -Ф.Р. Зайдельман

Ведущая организация - Московская сельскохозяйственная академия им. &А. Тимирязева

на заседании диссертационного совета Д 006.053.01 в Почвенном институте им. ВЗ. Докучаева РАСХН по адресу 119017, Москва, Пыжевский пер., 7

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В.В. Докучаева РАСХН

доктор сельскохозяйственных наук -Н.П. Сорокина

Защита состоится «_»

2003 г. в

час.

Автореферат разослан «_»

2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук

И.Н. Любимова

Актуальность темы. Степная зона в настоящее время подвергается активному антропогенному воздействию: 60-90% площади распахано, используется широкий спектр агрономических, агротехнических и мелиоративных воздействий, которые в совокупности приводят к существенному изменению факторов почвообразования {растительности, рельефа, особенно микрорельефа) и соответственно свойств и режимов почв.

За счет этого в современных степных агроландшафтах, по-видимому, изменяются связи между компонентами. Об этом косвенно свидетельствует широкое развитие эрозионных явлений, формирование и устойчивая тенденция роста площадей переувлажненных черноземов и распространение других видов деградированных почв. Поэтому, комплексные исследования агро-ландшафтов, связей между их компонентами и тенденций развития почвенного покрова являются актуальными.

Почвенный и растительный покровы часто изучают раздельно, хотя они являются взаимосвязанными компонентами геосистемы. Характер этой связи не однозначный и может меняться во времени. Поэтому многие вопросы строения, функционирования и особенностей взаимодействия разных компонентов геосиситем остаются мало изученными, особенно в условиях современного развития вторичного переувлажнения почв степной зоны.

Цель работы; Изучить особенности формирования структуры почвенного и растительного покровов одного из типичных агроландшафтов степной зоны в пределах Приазовской наклонной равнины (Ростовская область).

Задачи:

Изучить рельеф, литолого-гидрогеологические условия, структуру почвенного покрова и современный растительный покров выбранной геосистемы на основе составления крупномасштабных карт. 2. Получить качественные и/или количественные оценки влияния рельефа и литолого-гидрогеологических условий на почвенный и растительный покровы.

. Провести мониторинг развития нового очага переувлажнения.

Научная новизна.

, Проведены комплексные исследования одной из типичных степных геосистем в пределах Приазовской наклонной равнины (Ростовская область) на основе детального картографирования основных ее компонентов.

. Усовершенствована методика выделения элементов и форм рельефа, в основе которой лежит совмещение методики А. В. Гедымина и подходов количественного описания рельефа П. А. Шарого. Предложенная методика позволяет выделять поверхности разной степени выпуклости и вогнутости, а также днища и борта ложбин при детальном картографировании (масштаб 1:1000икрупнее).

, Получены количественные оценки связи почв с рельефом----------------------------

. Элементарные почвенные ареалы лугово-черноземных почв^ имея общую

с^оен

приуроченность к ложбине, смещены относительно тальвега этой ложбины в западную сторону, занимая, таким образом, большую часть (но не всю) днища и часть примыкающего правого (западного) борта. По-видимому, такое смещение вызвано отклонением потоков поверхностных вод к западу под действием силы Кориолиса, вызванной вращением Земли. 5. Выполнен четырехлетний мониторинг начала развития нового очага переувлажнения.

Защищаемые положения:

1. Результаты комплексного исследования общего строения и внутрисистемных связей компонентов одной из типичных степных геосистем Приазовской наклонной равнины.

2. Методика выделения элементов и форм рельефа для масштабов исследования 1:1000 и крупнее.

Научно-прикладное значение работы:

Результаты комплексного исследования общего строения и внутрисистемных связей компонентов одной из типичных степных геосистем Ростовской области являются вкладом в развитие общих представлений о строении и развитии степных геосистем, находящихся в условиях сельскохозяйственного антропогенного воздействия. Они могут быть использованы при чтении лекций по курсам общего почвоведения и структуре почвенного покрова. Методика выделения элементов и форм рельефа для масштабов исследования 1:1000 и крупнее, а также результаты количественной оценки влияния рельефа на почвы позволяют совершенствовать методику крупномасштабного (детального) почвенного картографирования.

Л проба чин работы: Результаты исследований по теме диссертации были представлены на региональной конференции «Деградация почвенного покрова й проблемы агроландшафтного земледелия» (Ставрополь, сентябрь, 2001), на молодежной научной конференции «Экологические аспекты агроланд-шафтов» (Персиановка, ноябрь 1999), на молодежных Докучаевеких чтениях (Санкт-Петербург, февраль, 2003), на заседаниях отдела генезиса и мелиорации засоленных почв Почвенного института им. В,В. Докучаева (2000 -2003).

Публикации: По теме работа опубликовано 2 статьи (1 в печати), 3 тезисов и отдельные разделы в сводных отчетах по экспедиционному проекту № 116-5.1 Федеральной Целевой Программы «Интеграция» за 2000 и 2001 годы.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, основных выводов, списка литературы и трех приложений. Она изложена на 308 страницах, включая 107 страниц машинописного текста, 72 рисунка, 37 таблиц, 84 страниц приложений. Список литературы содержит 214 источников, в том числе 2 на иностранных языках.

Автор выражает глубокую признательность за помощь в выполнении

работы и ценные советы научному руководителю доктору с.-х. наук Н.Б. Хитрову. Автор искренне благодарен за поддержку в проведении полевых исследований доктору с.-х. наук О. Г. H аз арен ко, директору ФГУ ГЦАС «Ростовский», кандидату с.-х. наук И. А. Нагабедьян, за», лаборатории В. И. Продан, доктору географических наук H. М. Новиковой, аспирантке ИБП Н. А. Ннколаенко, доктору с.-х. наук Н. П. Чижиковой, кандидату с.-х. наук П, И. Тихонравовой, гл. агроному учхоза «Донское» А.Г. Ситракову, студентам ДонГАУ: А. Ковалеву, С. Авдееву, А. Малинину, Е. Рубачеву. Автор признателен руководству Почвенного института им. В, В. Докучаева и сотрудникам отдела генезиса и мелиорации засоленных почв за предоставленную возможность выполнения работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние проблем исследования структуры почвенного покрова степной зоны

Данная глава представляет собой обзор литературы. Отмечен вклад в разработку общих представлений и теории структуры почвенного покрова Н.М. Сибирцева, Г.Н. Высоцкого, П.С. Коссовича, С.С. Неуструева, Л.И. Прасолова, В.М. Фридланда, Я.М. Годельмана, Ф.И. Козловского, С.В, Го-рячкина и ряда других ученых.

Рассмотрены работы Н.П. Ремезова АЛ. Лебедянцева, С.А. Писаревой, В.М. Фридланда, Я.М. Годельмана, Г. И. Григорьева А.П. Пугаева, В.П. Белоброва, А.А. Роде, М,Н. Польского, Н.В. Денисовой, Н,П. Сорокиной, Л.П. Ильиной, М.С. Симаковой, М.Г. Синициной и других исследователей, которые послужили основой для разработки методических подходов к проведению крупномасштабного и детального картографирования почв и анализа структуры почвенного покрова.

Приведена сводка работ, посвященных изучению структуры почвенного покрова лесостепной, степной и сухостепной зон,

В последние десятилетия наблюдается широкое развитие и/или усиление развития переувлажнения почв степной зоны. Этой проблеме посвящены исследования в Молдавии (М.К. Конаков, П.А. Сувак, А.М. Холмецкий), на Украине (В.М. Гвоздецкий, П.К. Заморий, В.Д. Кисель, Н.И. Полупан, Е.В. Яро-венко) и в России в лесостепной зоне (C.B. Овечкин, В.А. Исаев, И.Ю. Савин, Н.П. Сорокина, А.Б. Ахтырцев, Ю.П. Паракшин, Э.М. Паракшина н др.) и степной зоне (М.Б. Минкин, В.П. Калиниченко, О.Г. Назаренко, Ф.И. Козловский, Е.М. Двылев, А.Я Ачканов, Г.М. Соляник, П.М. Сапожников, Ф.Р. ЗаЙ-дельман, С. А. Николаева, НБ. Хитров).

В работах этих исследователей рассматриваются условия и факторы формирования вторичного переувлажнения черноземов, изменение свойств почв. Особо отмечено, что работы, касающиеся исследования СПП в районах возникновения очагов вторичного переувлажнения черноземов, не многочисленны.

Среди них необходимо отметить работы ПА. Сувака, (1983), Е.В. Яровенко, (1989), Ф.Р. Зайдельмаиа (1998), А Я Ачканова и С.А. Николаевой (1999), Н,Б. Хитрова н О.Г. Назаренко (2000), КМ. Цвылева (2001), Г.В. Шевченко (2002). При этом, в различных ситуациях очаги переувлажненных почв создают разные варианты строения почвенного покрова в зависимости от природных особенностей территории и характера антропогенных воздействий, что сохраняет актуальность подобных исследований.

Анализ литературы показал, что исследование вторично переувлажненных черноземов возможен, прежде всего, на основе комплексного подхода, который включает детальный анализ всех компонентов геосистемы: литоло-гического строения, почвенного и растительного покровов, а также рельефа с последующим анализом связей между этими компонентами.

2. Основные компоненты исследуемой геосистемы степной зоны

Ключевой участок П-1Р (общая площадь 9 га) расположен в пределах Приазовской наклонной равнины на территории учхоза "Донское" Октябрьского района Ростовской области, приблизительно в 8 км к востоку от пос.

Персиановский, на склоне в долину реки Сухая Кадамовка (рис. 1). На изучаемом склоне отмечается несколько участков переувлажненных почв.

Рис. 1, Общее положение ключевого участка П-1Р

Для изучения

рельефа участок был разбит с помощью теодолита на квадраты со стороной 100 метров, в узлах которых заложены реперы. Топографическая съемка проведена при помощи нивелира и мерной ленты с шагом через 10 метров.

Дополнительные измерения контурных точек проводились на участках с резким перепадом высот (перегибы склонов и ложбины). На основе получен-

ных данных составлена карта рельефа исследуемой территории (рис. 2).

Общий перепад высот в пределах ключевого участка - 33 м (рис. 2). Наклонный водораздел с уклонами 0,03 - 0,04 (1,7°-2,3е) постепенно переходит в склон юго-восточной экспозиции с уклоном 0,10 - 0,12 (5,7°-б,8°), Склон осложнен эрозионными ложбинами, расположенными друг от друга на расстоянии 60-100 м. По мере увеличения уклона поверхности едва заметные пр »водораздельные слабо во гнутые верховья ложбин переходят в хорошо выраженную ложбину с максимальным относительным врезом около 2-3 м в средней части склона. В пределах участка П-1Р имеется 4 ложбины.

Изучение лито логического строения ключевого участка П-1Р проведено на основе 150 точек опробования, которые были топографически привязаны с получением плановых координат и высоты поверхности.

Химический анализ вод выполнялся стандартными методами (Руководство по лабораторным методам..., 1990) в лаборатории Почвенного института им. В,В. Докучаева (аналитики Гришина Р.В., Никитина Н.С.).

Рис. 2. Гипсометрическая карта участка П-1Р

В образцах почв и пород содержание солей оценивали на основе показателей краткой характеристики и полного состава. Краткая характеристика включала измерение активности ионов натрия, кальция и хлорид-ионов с помощью ион-селективных электродов при влажности пасты 50%. Регистрирующий прибор «Экотест рН-120», ионселективные электроды р№, рСа, рС1 фирмы «Эконикс», хлор-серебрянный вспомогательный электрод ЭВЛ-1МЗ. Полная характеристика засоления получена по данным вытяжек из во-донасыщенных паст (Руководство по лабораторным методам..., 1990).

В диссертации приведены карты рельефа поверхности скифских глин, переотложенного слоя скифских гяин, карта распространения переходного слоя между скифскими глинами и лессовидным материалом, гипсометрическая карта абсолютной высоты уровня грунтовых вод и карта глубины грун-

товых вод от поверхности.

Цитологический комплекс пород на П-1Р представлен четвертичными лессовидными суглинками и глинами мощностью от 0,5-1,0 м до 15-20 м и залегающими под ними водонепроницаемыми красно-бурыми засоленными скифскими глинами третичного возраста.

Почвообразуклцими породами на П-1Р являются лессовидные суглинки и глины большой мощности, а также двучленные (лессовидный материал, подстилаемый скифскими глинами) и трехчленные (погребенные двучлены под намытым слоем) отложения.

В результате размыва поверхности скифских глин в геологическое время (Попов, 1947) на контакте лессовидного материала н скифских глин имеются линзы переотложенного материала как отдельно скифских глин, так и их смеси с лессовидным материалом. Расположение линз переотложенного материала связано с рельефом скифских глин.

Кровля скифских глин имеет более сложный внутренний рельеф по сравнению с рельефом дневной поверхности, что определяет направление движения потоков грунтовых вод и мозаику двух- и трехчленных отложений. На поверхности скифских глин можно выделить такие элементы, как останцовые бугры, относительные локальные повышения, крупные и мелкие ложбины, а также замкнутые понижения (рис. 3).

" х—\ ,-п я?тс—

Рис. 3. Карта рельефа поверхности скифских глин ключевого участка П-1Р, ложбин размытой поверхности скифских глин.

X, т

Две современные ложбины на дневной поверхности сформированы вдоль

аналогичных внутренних ложбин на поверхности скифских глин.

Грунтовые воды формируются возле границы контакта лессовидного материала и скифских глин.

Областью их питания являются водораздельное пространство с мощным плащом (до 15-20 м) лессовидных суглинков. Воды имеют минерализацию 35 г/л сульфатного состава по анионам и смешанного (магниево-натриево кальциевого) по катионам.

В средней части склона за счет резкого сокращения мощности лессовидных суглинков грунтовые воды оказываются близко от дневной поверхности (от 0,3 до 3,0 м), влияя на дифференциацию почвенного покрова. Грунтовые воды не имеют сплошного простирания. Они текут по разным руслам в соответствии с ложбинами во внутреннем рельефе водоупора. Их состав изменяется от хлоридно-сульфатного до хлоридного в зависимости от условий их поступления и расхода.

Почвенная карта участка в масштабе 1:1000 составлена на основе 45 разрезов, 7 полуям, 18 прнкопок и 80 скважнн ручного бурения (Рис. 4).

Выделение границ элементарных почвенных ареалов (ЭПА) проводилось следующим образом:

1) по внешним признакам поверхности почвы на обработанном паровом поле; в этих случаях граница провешивалась в натуре с интервалом 11,5 м: а) по цветовой окраске верхних горизонтов; б) по наличию камней на поверхности почвы, привезенных с навозом;

2) по границам литологическнх комплексов (изменение литологического строения - юго-восточная часть участка);

3) интерполяцией качественных и количественных характеристик почв между точками опробования;

4) по границам устойчивых растительных ассоциаций (очаги переувлажнения).

В результате исследования почвенного покрова было выделено 67 элементарных почвенных ареалов (ЭПА), которые представляют 36 почвенных разностей. Минимальная площадь ЭПА составляет Юм2, максимальная - 25509 м2 (2,55 га) со средним арифметическим 1294 м2.

По характеру структуры почвенного покрова участок можно разделить на две почвенные комбинации (ПК). Первая ПК развита на территории с мощными лессовидными суглинками и глинами в центральной и северо-западной части и занимает площадь 7,9 га, что составляет 91,3% от общей территории участка. Здесь сформировалась типичная эрозионная структура: сочетание черноземов обыкновенных карбонатных, отличающихся по степени смыто-сти, на ровных и выпуклых частях склона и лугово-черноземных почв в ложбинах (Рис. 4).

Вторая ПК приурочена к области приближения к поверхности скифских глин (юго-восточная часть участка). Она занимает территорию 0,76 га (8,7%). В результате частой смены мощности литологическнх слоев и дополнительно

3« Х,и

Рис. 4. Почвенная карта ключевого участка П-1Р. (Составители: Н.Б. Хитров, Н.П. Омельченко). Исходный масштаб 1:1000.

Легенда к почвенной карте:

По «Классификации и диагностике почв СССР» (1977): I - Чо*1 ш; 2 - Чо* ш'и; Чо1- Чо*1 Д8; б-Чо"*11 7 -

Чо*1 8 - Чо"- 1Ш;9-Чо"-ц 10 - Чо*-1 11-19-без индекса; 20 -

Чл*- 21 - Члк 22 - Чл* Ш;25-Чл"-т; 24 - Чл*25- 36- без индекса;

По «Классификации почв России» (2000): 1 - АЧ*- ^ 2 - АЧ*^; 3 - АЧ*-Ьп> 4 - АЧ^Ьп>АЧ"-Ьп'ггч<|; б - АЧ1'^1™''1; 7-АЧ"'^а*1А'<1; 8 - ААБ*-^\ 9 - ААБ"' ^^ 10- ААБ* Ьа-*\ 11- ААБ"-12 - ААБ** "; 13 - ААБ*-С№ 14 - ¡5 - ААБ"'ра,"'<!; М - ААБ1-^а; 7 7 - ААБ"-^

/«-ААБ*-^^''; /Р-ЛАБ"1™-*0-"; 20 - АЧ4'^ - Ч "" ь22 - АЧ4'^

- АЧ"' ^ *24 - АЧ**25 - ААБ*- * 26 - ААБ*' * ^ 27- ПрТ,1<'28- ЧЧ.^Л.ск.Е^. 2р. _ к, и.

31 - ПРЬ * 32 - Стрг 33 - Стрт'кск' 'з4 - Стрт' 1' 35 - Стр1' 36- Стрт' ^ еи;

Обозначения: ААБ - агроабразем; АЧ - агрочернозем; Астр - агростратозем; Прс — пролювиальая слаборазвитая; Стр — стратозем; Чо — чернозем обыкновенный; Чл - лугово-черноземная; Ьп - сегрегационная; % - оглеенная; к -карбонатная; ра — постагрогенная; гЬ — гумусово-страгифицнрованная; д —

криптоглеевая; т - темная; d - переуплотненная; ск - солончаковая; скв - со-лончаковатая; I, II, III - мало-, среднемощная, мощная; 14-, 444 - средне-, сильносмытая; t - слабонамытая; V - каменистая; г\ О - поверхностно-, глубоко-, профильносла-боглееватая.

резкого отличия пород (хорошая водопроницаемость лессовидного материала и отсутствие фильтрации в скифских глинах) формируется сочетание-мозаика агроабраземов (очень сильно смытых пахотных почв по (Классификация почв России, 2000)) и стратоземов (намытых почв), отличающихся степенью смы-тости или намытосги, переувлажнения, гидроморфизма, оглеения и засоления (Рис. 4).

Несмытые черноземы в пределах исследованного участка сохранились преимущественно в приводораздельных слабовогнутых верховьях ложбин. Фоновыми почвами являются среднемощные среднесмытые черноземы. Горизонт А в этих почвах полностью вовлечен в пахотный слой, ниже которого в настоящее время вскрывается только лишь горизонт АВ. Эти черноземы занимают большую часть приводораздельного склона с углом наклона более 2,5° и распространяются далее вниз по склону, встречаясь на всех элементах рельефа. Некоторые статистические характеристики содержания гумуса и карбонатов в пахотном слое почв представлены в табл. 1.

При уклонах более 3-4° появляются сильносмытые черноземы, в профиле которых ниже пахотного слоя сразу же залегает иллювиально-карбонатный горизонт В. Эти почвы приурочены преимущественно к межложбинным наклонным выпуклым участкам склона, являющимися водоразделами соседних ложбин. Еще ниже, в области резкого перегиба склона, связанного с уменьшением мощности лессовидного материала, появляются очень сильно смытые почвы - агроабраземы, в которых часто смыт весь профиль чернозема до горизонта ВС.

В ложбинах наблюдается небольшое накопление намытого и натащенного с бортов материала. В результате здесь сформировались лугово-черноземные почвы с намытым карбонатным слоем.

В районе современного большого очага переувлажнения сформировались намытые почвы: пролювиальные слаборазвитые и различного рода стра-тоземы. Дня этого участка характерно почти полное отсутствие исходного почвенного покрова. Он здесь был начисто смыт до скифской глины, так, что даже в днище ложбины сохранились лишь остатки средней и нижней части профиля лугово-черноземных почв.

После этапа полного смыва, при поселении тростниково-пырейной ассоциации, она стала задерживать смываемый с поля материал, в результате чего, к настоящему времени сформировался покров из пролювиальных слаборазвитых почв и стратоземов.

Таблица 1. Некоторые статистические характеристики содержания гумуса и С02 карбонатов в слое 0-20 см почв ключевого участка П-1 Р.

№ то легенде п Гумус, % СО, карбонатов, %

минимум среднее максимум минимум среднее максимум

1 20 3,14 3,53 4,13 1,41 2,18 4,14

2 5 2,87 3,26 3,62 1,76 2,15 2,67

3 93 2,35 3,22 3,93 1,07 2,44 4,17

4 3 3,24 3,36 3,55 1,94 2,35 2,64

б 1 н.о. 2,57 н.о. н.о. 2,82 и.о.

8 78 1,78 2,74 3,74 1,50 3,00 4,60

9 3 2,97 3,08 3,24 2,67 3,03 3,70

10 3 2,05 2,09 2,16 3,70 3,92 4,14

11 8 2,28 2,54 2,99 2,75 3,53 4,41

13 4 2,16 2,46 2,69 3,26 3,41 3,55

14 3 2,33 3,03 3,38 2,67 2,89 3,19

16 1 Н.О. 3,31 Н.О. и.о. 1,79 Н.О.

17 3 2,59 2,69 2,90 3,08 3,36 3,52

18 1 н.о. 2,07 н.о. и.о. 3,58 и.о.

22 10 2,74 3,30 3,79 1,06 234 3,26

23 2 2,99 3,02 3,04 2,11 2,54 2,97

24 1 н.о. 3,04 H.O. H.O. 1,94 и.о.

27 1 н.о. 3,63 и.о. н.о. 2,14 и.о.

30 3 3,01 3,67 4,36 3,02 ЗД1 3,52

32 1 н.о. 4,35 H.O. и.о. 3,08 н.о.

33 1 н.о. 3,48 и.о. Н.О. 3,19 н.о.

36 1 и.о. 6,54 и.о. Н.О. 2,31 н.о.

На большей части исследуемой территории в результате глубокого залегания грунтовых вод и мощного (до 15-20 м) слоя лессовидного материала, формируются автоморфные условия. Здесь развиты черноземы обыкновенные карбонатные разной степени смытости от несмытых до сильно смытых вариантов (№ 1-4, 8-10 в легенде к почвенной карте). По классификации 2000 г. эти почвы могут быть названы агрочерноземами сегрегационными карбонатными (№ 1-4) и агроабраземами аккумулятивно-карбонатными сегрегационными {№ 8-10 в легенде к почвенной карте).

В пределах первой ПК, развитой на мощных лессовидных суглинках, имеется 2 маленьких ареала с поверхностным оглеением в пахотном слое (№ 5 и 20 в легенде к почвенной карте, рис. 4) и 2 ареала глубокоглееватых почв (№ 12, см. рис.4).

Напротив, большинство почв второй почвенной комбинации (сочетание-мозаика агроабраземов и стратоземов), расположенной в области близкого залегания {1-2 м) от поверхности скифских глин, подвержены оглеекию. В

одних случаях эти признаки проявляются в пахотном горизонте в слое мощностью 20-30 см, в других - сизые пятна встречаются на глубине 70-100 см и более в скифских глинах. Также встречаются участки с признаками оглеения по всему профилю.

Ареалы почв с профильным оглеением приурочены к областям выклинивания грунтовых вод на поверхность в обоих очагах переувлажнения {№ 19, 26, 31,32 по легенде к почвенной карте), а также в нижних частях ложбин № 2 и 3 (24 и 33) в области выполаживания склона.

Засоление почв отмечается только в пределах второй почвенной комбинации. Переход от незаселенных почв к солончаковым вариантам происходит в очень узкой полосе, шириной 10-15 м, что связано с резким сокращением мощности плаща лессовидного материала до величин менее 2 м и приближения к поверхности скифских глии. Основными источниками солей являются собственно засоленные скифские глины, а также поступление минерализованных грунтовых вод. Максимальное засоление почв наблюдается в очагах переувлажнения, причем, в новом очаге формируется аккумулятивный тип распределения солей с максимумом на поверхности, тогда как в ложбине, в большом очаге переувлажнения, общее высокое засоление в почве сопровождается регрессивным типом распределения солей, т.е. минимум на поверхности и увеличение с глубиной. Последнее связано с периодическим промыванием поверхностных горизонтов талыми водами, которые сосредотачиваются в ложбинах.

Дана количественная оценка СПП. В диссертации приведены статистические показатели распределения площади и конфигурации ЭПА, статистические показатели ЭПА отдельных почвенных разностей и статистические показатели почвенных комбинаций.

Таким образом, ключевой участок включает две достаточно сильно отличающиеся почвенные комбинации по размерам, форме ЭПА и их содержанию. Это обусловлено сочетанием факторов почвообразования и набором почвенных процессов, ими определяемых. Хорошая дренированность приво-дораздельной части склона с мощными лессовидными суглинками, определило почти полное отсутствие развития процессов оглеения, но большой уклон поверхности способствовал эрозионной дифференциации почвенного покрова. В результате здесь сформировалось сочетание черноземов обыкновенных карбонатных разной степени смытости и лугово-черноземных почв. Напротив, в нижней части склона в результате приближения к поверхности водонепроницаемых засоленных скифских глин, почвенный покров дифференцирован за счет проявления таких процессов как засоление, оглеение, вторичный гидроморфизм, эрозионный смыв и накопление материала. В этом случае частая смена почвообразующего и подстилающего материала привела к формированию очень сложного сочетания-мозаики агроабраземов и стратоземов. Следует обратить внимание, что переход от одной почвенной комбинации к другой осуществляется в очень узкой зоне, имеющей отрину 15-20 м, в кото-

рой происходит резкое уменьшение мощности лессовидного материала и изменение уклона поверхности.

Растительный покров рассматриваемой геосистемы представлен arpo-фитоценозом, изменяющимся в соответствии с севооборотом, и сорной растительностью очагов переувлажнения.

Культурная растительность. Для определения значений элементов продуктивности использовались стандартные метода по растениеводству. Учет биологической урожайности и показателей продуктивности озимой пшеницы и ярового ячменя проводился в фазу конечной спелости накануне уборки по сетке с регулярным шагом 20 м.

По состоянию культурной растительности на ключевом участке П-1Р можно сделать следующие вывода.

Фазы вегетации озимой пшеницы и ярового ячменя на приводораздель-ной части участка, склонах и ложбинах (почвенная комбинация черноземов разной степени смытости и лугово-черн оземных почв) наступали практически одновременно.

Наблюдаемая пятнистость всех показателей продуктивности озимой пшеницы и ярового ячменя имеет случайный характер.

В области залегания лессовидного материала большой мощности оценка показателей продуктивности озимой пшеницы и ярового ячменя показала отсутствие определенной закономерности распределения и приуроченности к почвам и элементам рельефа. Одной из причин может быть более или менее выровненный агротехнический фон.

При близком залегании скифских глин в области между очагами переувлажнения в течение всего периода вегетации озимая пшеница испытывала угнетение в результате засоления и оглееиия почвы. Это привело к гибели большинства растений. Выжившие имели очень низкие значения показателей продуктивности.

Растительность очагов переувлажнения. В юго-восточной части ключевого участка П-1Р в области резкого уменьшения мощности слоя лессовидного материала и совокупности ряда факторов, возникших при этом, образовались два очага переувлажнения: «большой» и «новый» (рис. 5). Очаги переувлажнения не обрабатываются, и на них произрастает сорная растительность.

В «большом» очаге переувлажнения проведен учет надземной биомассы тростника и пырея.

Ядро очагов переувлажнения занято монодоминантным сообществом, сформированным тростником южным (Phragmites austrafis), который образует труднопроходимые заросли высотой до 2,5-3 м. Видовой состав его крайне беден. Были также встречены пырей ползучий (Elytrigia repens) и вейник тро-стннковидный (Cala-magrostis arundi-naceae). Граница сообщества имеет грибовидные очертания (рис. 5).

«Новый» очаг переувлажнения представлен теми же видами растений за исключением пырея.

Рис. 5. «Большой» и «новый» очага переувлажнения на ключевом участке ГИР. Съемка 2001 года

Островками (диаметром до 5 м) на засоленных участках очага переувлажнения распространены растительные группировки, доминантами в которых выступают следующие виды: молокан татарский (Lactuca tatarica), лебеда про-долговатолистная (Atriptex oblongifolia), осока черная (Сагех niger) и клубнекамыш приморский (Bolboshoenus maritímus) (рис. б).

В середине мая 2001 года проведен учет надземной биомассы растительного сообщества в «большою» очаге переувлажнения. Целью данной работы было определение биометрических показателей и влияния пестроты почвенного покрова на развитие фитоценоза, представленного пыреем и тростником, доминирующих на данной территории.

Наиболее высокая продуктивность пырея на уровне более 40 г/м3 сухого вещества отмечается в пределах распространения ареалов тростника и прилегающих к ним участков. Более низкая продуктивность пырея характерна для ареалов, расположенных на бортах ложбины, в таких позициях, которые исключают длительный подток влаги, а именно, на сравнительно крутых современных склонах или на выпуклых участках кровли скифских глин, сравнительно удаленных от ареалов высокого тростника.

Области наибольшей биомассы тростника совпадают в верхней части очага с возвьйпенной грядой останцовых бугров внутреннего рельефа скифских глин. Ниже по склону, на правом борте современной ложбины 2 вытянутая изогнутая полоса тростника совпадает с ложбиной в кровле скифских глин, скрытой от нас намытым материалом.

Рис. 6. Развитие «нового» очага переувлажнения

А - Съемка 2000 года. 1 - монодоминантное сообщество тростника; 2 - единичные растения тростника; 3 - мокрый верхний слой почвы, пар; 4 - отсутствие повышенного увлажнения почвы; 5 - монодоминашное сообщество осоки черной.

Б - Съемка 2001 года. 1 - излияние на поверхность воды, полное отсутствие растительности; 2 - слаборазвитые растения озимой пшеницы (высота 10-15 см); 3 -озимая пшеница (высота 25-30 см); 4 - озимая пшеница (высота 30-40 см); 5 - лебеда продолговатолистная (оползневая часть); б - полное отсутствие растительности (оползневая часть); 7 - редкие растения осоки черной; 8 - монодоминантное сообщество тростника; 9 - монодоминантное сообщество осоки черной.

В - Съемка 2002 года. Незадискованная часть (1-5, 12-25): 1 - ячмень (высота 30-45 см); 2 - ячмень (высота 45-60 см); 3 - ячмень (высота 20-30 см), лебеда продолговатолистная, вьюнок полевой, амброзия полынолистная, щавель конский; 4 -редкий тростник (высота 60-70 см) в посеве ячменя; 5 - редкий тростник (высота 6070 см) в посеве ячменя, лебеда продолговатолистная; Задискоъанкая часть (6*11): б - монодоминантное сообщество конского щавеля; 7 - единичные растения щавеля конского; 8 - полное отсутствие растительности; 9 - единичные растения щавеля конского (область ложбины 3); 10 - единичные растения щавеля конского, лебеда (область ложбины 3); 11 - лебеда, редкие растения спорыша (область ложбины 3); 12 - монодоминантное сообщество конского щавеля (не дискованная часть); 13 -единичные растения шавеля конского (не дискованная часть); 14 - щавель, лебеда, латук, подорожник, амброзия, спорыш; 15 - лебеда, солянка, единичная осока; 16 -лебеда, осока; 17 - лебеда, осока, единичный тростник; 18 - лебеда, спорыш, щавель, подорожник, латук, единичная амброзия; 19 - лебеда, пырей, единичный подорожник, амброзия, щавель, латук; 20 - редкие растения лебеды, сообщества щавеля (диаметр около 1 м); 21 - лебеда, латук, единичные растения подорожника, тростник; 22 - лебеда, осока, редкие растения латука и щавеля, тростник (доминирование); 23 - тростник, лебеда; 24 - единичный тростник, лебеда; 25 - редкий ячмень.

Такое соответствие кровли скифских глин и состояние тростникового сообщества позволяет использовать форму ареала тростника в качестве хорошего индикатора внутренних условий течения воды.

Ареал тростника вытянутый поперек склона, будет свидетельствовать о наличии внутреннего препятствия для движения воды в результате смены водопроницаемости пород и/или водоупора. Конкретная конфигурация ареала тростника, его извилистость, изогнутость в этом случае может выступать индикатором формы препятствия для движения воды. В частности, на исследуемом участке П-1Р на верхней границе очага переувлажнения ареал тростника имеет дугообразную форму (рис, 5).

Ареал тростника, вытянутый вдоль склона, может указывать на наличие ложбины в кровле водоупора, как при наличии, так и при отсутствии ложбины на дневной поверхности.

За время исследований на ключевом участке П-1Р площадь «нового» очага переувлажнения имеет более или менее стабильные размеры (132-181 м2) (рис. б). Однако, площадь тростника постоянно увеличивается и за три года изменилась с 31 м2 (2000 год) до 103 м2 (2002 год). Это позволяет говорить о том, что формирование очагового переувлажнения происходит и на современном этапе.

Таким образом, очаги переувлажнения имеют похожее строение и практически не изменяющийся во времени видовой состав растительности. Отличие составляют локальные участки в «новом» очаге переувлажнения, на которых развиваются солеустойчивые растения.

Начальный этап формирования очага переувлажнения происходит в течение 1-2 лет с последующим более медленным расширением ареала тростника и связанными с этим сукцессиями растительного покрова.

3. Взаимосвязь компонентов геосистемы

Рассмотрев основные компоненты исследуемой геосистемы, перейдем к анализу их связей.

Оценку влияния рельефа на почвенный покров осуществили несколькими способами.

Первый способ заключается в совмещении двух карт (почвенной и карты элементов рельефа (ЭР)), которые представляют собой качественную дифференциацию участка с одной стороны на ЭПА, с другой - на ЭР.

Второй способ предполагает оценку статистических распределений количественных показателей рельефа в пределах территории распространения той или иной почвы. В этом случае качественная дифференциация рельефа, которая применялась в предыдущем способе, заменяется количественными параметрами рельефа в отдельных точках, расположенных в узлах сетки (в нашем случае через 10 м).

Для оценки влияния рельефа на почвенный покров, нами была усовершенствована методика выделения элементов и форм рельефа при картографи-

ровании в масштабе 1; 1000 и крупнее. Методика представляет собой совмещение метода Гедымина (1992) и подхода Шарого (2002) к количественному описанию рельефа.

Кратко суть ее сводится к следующему:

1. На основе детальной топографической съемки рассчитывают показатели уклона и средней кривизны поверхности в каждом узле сетки. Расчет проводится по методу, предложенному Шарым (2002).

2. Далее составляют карту рельефа в виде горизонталей, карту изолиний уклонов и карту средней кривизны поверхности. Эти три карты совмещают и далее, после составления легенды элементов и форм рельефа, вручную проводят границы имеющихся элементов рельефа. Результат для исследованной геосистемы представлен на рисунке 7.

Достоинства згой методики: можно выделять склоны разной степени выпуклости и вогнутости, а также днища и борта ложбин.

При совмещении почвенной карты и карты элементов рельефа (ЭР), ЭПА может быть разделен границами элементов рельефа на несколько частей. Соответственно доля каждой этой части от общей площади ЭПА будет характеризовать однозначность или неоднозначность расположения ЭПА на определенном ЭР.

Используя этот способ, можно сделать следующие выводы:

1. Все крупноконтурные ЭПА (площадь более 500 м2) всегда занимают несколько элементов рельефа. Мелкие ЭПА (площадь менее 500 м1) могут располагаться целиком на каком-нибудь одном определенном элементе рельефа (ЭР).

2. Каждая почва имеет некоторый спектр ЭР, на которых она расположена. Причем характер этого спектра имеет индивидуальные черты для каждой почвы.

Характер спектра ЭР отражает однотипность или разнообразие геоморфологических условий развития почвы. Однотипные условия предполагают узкий спектр ЭР и устойчивое соотношение площади разных частей ЭПА на этих ЭР. Примером может служить приуроченность лугово-черноземных почв к днищу ложбин (68-81%) и примыкающей к днищу нижней части правого борга последних (19-32%). Разнообразие геоморфологических условий развитая почвы проявляется в наличии широкого спектра элементов рельефа. Например, чернозем обыкновенный карбонатный среднемонщый среднесмы-тый встречается на всех выделенных ЭР. Кроме того, отдельные ЭПА средне-смытого чернозема обычно тяготеют к разным элементам рельефа (один ЭПА на ровном в плане склоне с уклоном 5-10°, другой ЭПА на таком же склоне с уклоном 2-3°, третий ЭПА на борту ложбины). Эта приуроченность может рассматриваться в первом приближении, как свидетельство отличающегося генезиса этих ЭПА одной почвы.

Несмотря на неоднозначность приуроченности почв к определенным ЭР, прослеживаются некоторые тенденции такой связи. В частности, усиление степени смытости черноземов происходит при увеличении уклона и увеличении

2

D » 100 150 то ие я»

Ряс. 7. Карта элементов рельефа

№ п/п Характеристика элементов рельефа Уклон, град. Средняя кривизна, 1000/м

I Сильновыпуклые в плане склоны >4,5 К>1,5

2 Слабовыпуклые в плане склоны 2-3 0,5<Н<1,5

3 Слабовыпуклые в плане склоны 3-5 0,5<Н<1,5

4 Слабовыпуклые в плане склоны 5-10 0,5<Н<1,5

5 Ровные в плане склоны 2-3 -0,5<Н<0,5

б Ровные в плане склоны 3-5 -0,5<Н<0,5

7 Ровные в плане склоны 5-10 -0,5<Н<0,5

8 Слабовогнутые верховья ложбин 2,5-5 -1,0<Н<-0,3

9 Борта ложбин шах гр. крив1

10 Слабовыраженные днища ложбин в их верховьях уменьшение гр. крив2

И Днища ложбин Ш-1

12 Слабо вогнутые в плане участки на межложбинных наклонных водоразделах -1,0<Н<0

Примечание: тек гр. крив.' - максимальный градиент кривизны в поперечном направлении по отношению к склону; уменьшение гр. крив.2 - уменьшение градиента кривизны в поперечном направлении по отношению к склону.

выпуклости склона в плане, что хорошо согласуется с известными представлениями о развитии эрозионных процессов. Однако, проявление оглеения и засоления слабо связано с ЭР, что обусловлено очень сильным влиянием ли-тологического строения территории.

ЭПА лугово-черноземной почвы сформированы на двух элементах рельефа: в днищах ложбин (71 -72%) и на примыкающей к ним части правого борта ложбин (28-29%). Три ЭПА. этой почвы имеют практически одинаковое соотношение площади, указанных двух элементов рельефа, что свидетельствует о сходных условиях их формирования. Хотя даже в этом случае почва приурочена не к одному определенному ЭР. Некоторое смещение ареалов лугово-черноземной почвы относительно тальвега ложбины к правому борту хорошо согласуется с известным правилом, согласно которому наблюдается существенная асимметрия долин рек, текучих в меридиональном направлении. За счет вращения земного шара, под действием силы Кориолиса поток воды, текущий на юг в Северном полушарии, имеет отклонение в западную сторону, поэтому западные берега рек высокие и обрывистые, а восточные -низкие и пологие. Возвращаясь к рассматриваемой почве, можно допустить, что потоки поверхностных вод также имеют тенденцию к отклонению на запад, что приводит к формированию лугово-черноземных почв не исключительно в днище ложбины, а с некоторым смещением к западу, захватывая прилегающую нижнюю часть правого борта. При этом особо отметим, что левый борт полностью и примыкающая к нему область днища ложбины представлены другой почвой (как правило, среднесмытым черноземом).

Совмещенную почвенную карту и карту ЭР можно прочитать и другим способом. Если рассматривать в качестве контурной основы ЭР, то ареалы почв могут делить эти контуры на части. В этом случае, доля площади почвенной разности или группы почв (по эродированности или намытости, наличия или отсутствия оглеения или засоления) в % от общей площади ЭР, будет характеризовать предпочтение развития тех или иных почв именно на определенных ЭР.

Несмытые почвы, как указывалось выше, формируются преимущественно на слабовогнутых поверхностях в верховьях ложбин и прилегающих к ним ровным и слабовыпуклым в плане участкам склона. К этим же элементам частично приурочены среднесмытые и иногда сильносмытые почвы.

На ровных в плане склонах несмытые варианты встречаются эпизодически. По мере увеличения угла наклона, доминирующими почвами в пределах ЭР становятся разные смытые варианты: при углах 2-3° - преимущественно среднесмытые, при 3-5° - средне- и сильно смытые и при 5-10° - сильно- и очень сильно смытые почвы.

На слабовыпуклых в плане склонах при крутизне 2-3® встречаются как несмытые почвы, так н среднесмытые; при 3-5° - средне- и сильносмытые с увеличением доли сильносмытых, а при 5-10° - сильно- и очень сильносмытые варианты, но с доминированием сильносмытых. И, наконец, на сильно-

выпуклых склонах преимущественно развиты сильносмытые почвы при небольшой доле средне- и очень сильносмытых почв.

Таким образом, при углах наклона более 5°, которые встречаются на участке только в области, где мощность лессовидного материала более 3-5 м, явно преобладают сильносмытые варианты на склонах разной конфигурации. Очень сильно смытые почвы приурочены к другой литологической обстановке, а именно, к области близкого (0,5-1,5 м) залегания скифских глин.

Именно столь резкое изменение литологической обстановки и приводит к нарушению тенденции зависимости степени смытости почв от геоморфологических особенностей.

Статистические распределения параметров рельефа в пределах ареалов распространения отдельных почв не подчиняются нормальному закону распределения, часто имея правую или левую асимметрию, большую дисперсию и, в отдельных случаях, несколько вершин. Это означает, что каждая почва не имеет строгой (именно строгой) приуроченности к отдельным элементам рельефа (рис, 8).

Характер изменения статистических распределений параметров рельефа в пределах ареалов распространения ряда почв, отличающихся степенью про* явления эрозионных процессов, в целом отражает известные представления о влиянии рельефа на развитие эрозии,

почва 1 — — почва3 - - • -почва8 — - -почва 11 .......почва22

0,35 0,3 0,25 £ 0.2

I °'15 0.1

0,05

0

ю о ^ 1п й й ^ « к п ор л а

N 10 п ю -^г "А Ю (О «> N ю_ ю Л

N N П П Ч V Л ® ® N 00 СО

Уклон поверхности, градус

д

п

/ \ < * • ь N

/ Л ¿V \ 1 \ » Г *

1 / * 1 • Л к / \ ■ л

/ г , (у » • У Л ч к > 1 / к| 1 1 1

/ /- * * ¿г 1 ** N |ч

Рис. 8. Статистические распределения уклона поверхности в пределах ЭПА наиболее распространенных почв на участке П-1Р. Названия почв см. по легенде к почвенной карте.

На основе этих результатов можно сделать некоторые предложения к методике детального почвенного картографирования

В соответствии с методическими рекомендациями «Составление крупномасштабных почвенных карт с показом структуры почвенного покрова» (1989) «...для обоснования выделяемых почвенных контуров предлагается использовать метод ландшафтной индикации,

Подобный подход используется ори составлении почвенных карг масштаба 1:10000 - 1:50000. При этом, в автореферате докторской диссертации Н. П. Сорокина (2003) прямо указывает, что «Карты элементов мезорельефа, масштаба 1:10000 - непосредственная контурная основа при крупномасштабных исследованиях на уровне ЭПС.» (Сорокина, 2003, с. 8). Для картирования в указанных масштабах такой подход, по-видимому, оправдан, поскольку содержанием почвенной карты являются, как правило, не отдельные ЭПА, а элементарные почвенные структуры (ЭПС). Их картографирование действительно целесообразно проводить по границам геокомплексов. В методических рекомендациях по составлению детальных почвенных карт (1977) также прямо сказано, что «В качестве основы для почвенной съемки рекомендуются аэрофотоснимки, и карты элементов микрорельефа» (с.8). Вместе с тем, для детального почвенного картографирования этот подход, с нашей точки зрения, не будет отражать реальную действительность. Наши исследования показали, что при картографировании в масштабе 1:1000 и крупнее имеется существенная неоднозначность связи между элементами рельефа и почвами. Это позволяет сделать некоторые поправки в методику детального почвенного картографирования. Закладку исходных разрезов вначале исследований целесообразно проводить на разных ЭР для выяснения общей связи приуроченности почв к ЭР. Вместе с тем, границы ЭПА необходимо проводить по изменению свойств самой почвы, по возможности, не используя картографическую границу элемента рельефа. Если же мы хотим использовать границу ЭР, как границу ЭПА, требуется специальное обоснование в каждом конкретном случае.

Влияние рельефа на растительный покров.

Состояние агрофитоценоза озимой пшеницы в 2001 году и ярового ячменя в 2002 году практически не зависела от рельефа. Наблюдаемая пятнистость биологической урожайности и отдельных показателей продуктивности (высота растений, число растений на единицу площади) имеет случайный характер и, скорее всего, связано с мелкими нарушениями рабочего цикла во время посева и последующих обработок. Слабое влияние рельефа на культурную растительность наблюдалось на стадии роста и развития. Оно проявилось в том, что в ложбинах, благодаря наличию дополнительного увлажнения наблюдался ускоренный рост стебля в ущерб его прочности. Поэтому, в последующий период во время ливневых осадков и порывов ветра, часть растений в ложбинах полегла.

Очаги переувлажнения имеют похожий растительный покров. Однако,

располагаясь недалеко друг от друга, они формируются на разных элементах рельефа. «Большой» очаг переувлажнения сформирован в ложбине 2 и на ее бортах, «новый» очаг переувлажнения возник в течение последних нескольких лет на слабовыпуклом наклонном межложбинном водоразделе. Следует подчеркнуть, что в пределах исследованной геосистемы имеются другие аналогичные позиции (ложбины и выпуклые элементы рельефа), на которых очаги переувлажнения не возникают.

Из этого следует, что в формировании очагов переувлажнения, рельеф имеет подчиненное значение. Основное влияние оказывает внутренний рельеф кровли скифских глин.

Влияние литолого-гидрогеологических условий на почвенный и растительный покровы обусловлено контрастной сменой водно-физических свойств порол а именно, сравнительно хорошо водопроницаемого лессовидного материала и практически водоупорных скифских глин. Поэтому, факторами, влияющими на развитие почв и растительный покров на данной территории, становятся глубина залегания скифских глин и внутренний рельеф их кровли. В частности, с этими показателями тесно связана засоленность почв. Скифские глины имеют исходное засоление. Это сказывается на общем засолении почв. При залегании кровли скифских глин на глубине более 2 м от дневной поверхности в почвах не наблюдается признаков засоления. Средняя взвешенная удельная электропроводность почвенного раствора при влажности 50% в слое 0100 см не превышает 0,5 дСм/м.

Напротив, приближение кровли скифских глин к поверхности на глубину менее 2 м вызывает резкое увеличение засоленности почв.

Близкое залегание скифских глин сопровождается проявлением признаков оглеения либо в нижней части профиля, либо в пахотном слое, либо по всему профилю. Развитие оглеения обусловлено близким залеганием уровня грунтовых вод, которые текут преимущественно по поверхности скифских глин.

Сложное строение рельефа кровли скифских глин определяет направление потоков грунтовых вод, области обтекания, застоя и выклинивания юс на поверхность. В совокупности, именно эти условия определяют позиции формирования очагов переувлажнения с последующим развитием там специфической растительности в виде тростниково-пырейное сообщество.

Влияние почв на растительность и растительности на почву.

В пределах первой почвенной комбинации - сочетания черноземов обыкновенных разной степени смытосга и лугово-черноземных почв, влияние почвенного покрова на продуктивность агрофнтоценоза не выявлено. Эти почвы не имеют засоления и признаков оглеения за исключением нескольких мелких ареалов. Основная дифференциация почв связана с различным проявлением эродированносги от несмытых черноземов до очень сильно смытых почв (агроабраземов). Хотя признаки эродированносги изменяются в очень широких пределах: от полнопрофильных почв (несмытые черноземы) до пол-

и остью уничтоженных исходных почв, профиль которых смыт до горизонта ВС (агроабраземы), сравнительно выровненный агротехнический фон нивелирует эти различия в урожайности выращиваемой культуры. Подобный эффект наблюдался и на озимой пшенице, и на яровом ячмене.

В отличие от эродированности, наличие признаков оглеения и засоления почв способствует резкому ухудшению состояния культурной растительности, вызывая вымокание и полную гибель. Поскольку агрофитоценоз является временным и его развитие в значительной степени определяется технологией выращивания, рассматривать влияние растительности на почву не представ* ляется возможным.

Напротив, формирование более или менее постоянного растительного покрова в очагах переувлажнения имеет последствия и для развития почв. Трост-никово-пырейное сообщество снижает скорость потоков движения поверхностных вод, вызывая отложение переносимых потоками твердых частиц. В результате этого формируются новые намытые почвы, о которых уже упоминалось выше. Наблюдаемый в настоящее время на этой территории почвенный покров сформировался в течение последних 40-50 лет именно благодаря сохранению практически постоянного тростниково-пырейного растительного сообщества.

Таким образом, можно считать, что наряду с негативными последствиями в виде сокращения площади пашни, сохранение постоянной растительности в особо ранимых позициях ландшафта, следует рассматривать как стабилизирующий фактор агродандшафта в целом.

Для исследованного участка это означает, что борьба с тростником, пыреем и переувлажнением возникших очагов переувлажнения, по-видимому, нецелесообразна, т.к. это может привести к возобновлению деградации почвенного покрова. Этот участок можно использовать, как локальное сенокосное угодье и как источник тростника для мелких хозяйственных нужд.

Антропогенный фактор изменения геосистемы.

Прямых данных об исходном состоянии исследуемой геосистемы до антропогенного воздействия мы не имеем. Приводимые ниже рассуждения имеют дедуктивный характер на основе комплексного изучения различных компонентов этой геосистемы, привлекая накопленный опыт почвоведения. Наблюдаемая ныне структура почвенного покрова, по всей видимости, является прямым результатом распашки территории, неустойчивой к эрозии, в начале прошлого века. По-видимому, исходный покров, представленный черноземами на склонах и лугово-черноземных почв в ложбинах, преобразовался таким образом, что несмытые черноземы остались только в слабо вогнутых верховьях ложбин. Фоновыми стали среднесмытые черноземы, которые на склонах с уклоном более 5° постепенно сменяются сильносмытыми черноземами и агроабраэемами. При этом лугово-черноземные почвы частично оказались погребены смытым с вышерасположенных участков материалов и перетаскиванием с боргов ложбин во время вспашки. Возможно, что сведение естественного растительного покрова и замена его временной культурной

растительностью способствовало постепенному увеличению увлажнения в зоне аэрации и увеличению количества грунтовых вод, которые стали обводнять тонкий плащ лессовидного материала, лежащего на скифских глинах, вызывая его локальное сползание. В результате первый очаг переувлажнения, который называется нами «Большой», возник в конце 50-х начале 60-х годов прошлого столетия. Как отмечалось выше, его формирование привело к полной ликвидации исходного почвенного покрова, в результате чего эта территория была исключена (выведена) из пашни.

Аналогичные явления наблюдаются с новым очагом переувлажнения. Все предыдущие попытки уничтожения тростника и локального дренирования не привели к устранению переувлажнения, поскольку не учитывали реальное строение геосистемы.

Таким образом, антропогенный фактор, очевидно, привел к активизации эрозионных процессов практически на всей территории исследованной геосистемы, способствовал развитию локального вторичного переувлажнения и вторичного засоления почв.

Основа ые выводы,

1. Исследованная геосистема степной зоны в пределах Приазовской наклонной равнины включает две почвенные комбинации. Первая почвенная комбинация развита на мощных лессовидных суглинках и глинах и используется под пашню. ПК представлена сочетанием черноземов обыкновенных карбонатных разной степени смыгостн на ровных и выпуклых в плане склонах и лугово-черноземных почв в ложбинах. Вторая ПК - сочетание-мозаика агроабраземов (очень сильно смытых почв), пролювиалышх почв н страто-земов (намытых почв) с различным проявлением признаков огяеения, засоления и переувлажнения. Эта почвенная комбинация приурочена к территории близкого залегания (от 03 до 2 м) скифских глин, рельеф кровли которых предопределяет направление движения минерализованных (4-15 г/л) сульфатных кальциево-магниево-натриевых грунтовых вод и формирование очагов переувлажнения. Сложное литолого-щдрогеологическое «роение и структура почвенного покрова исследуемой территории определяют разный характер использования (агрофитоценоз и сорная растительность).

2. Усовершенствована методика выделения элементов и форм рельефа, в основе которой лежит совмещение методики А. В. Гедымнна и подходов количественного описания рельефа П. А. Шарого. Предложенная методика позволяет выделять поверхности разной степени выпуклости и вогнутости, а также днища и борта ложбин при детальном картографировании {масштаб 1:1000 и крупнее).

3. Каждая почва не имеет строгой приуроченности к определенным элементам рельефа Неоднозначность связи влияния рельефа на почву подтверждается несколькими фактами:

Все крупноконтурные элементарные почвенные ареалы (площадь

более 500 м1) всегда занимают несколько элементов рельефа. Мелкие элементарные почвенные ареалы (площадь менее 500 м2) могут располагаться целиком на каком-нибудь определенном элементе рельефа;

В пределах исследованного участка на каждом элементе рельефа развито по меньшей мере две почвенные разности;

Отдельные элементарные почвенные ареалы одной и той же почвы могут быть приурочены преимущественно к разным элементам рельефа (на 60-100% от площади элементарного почвенного ареала). Эта приуроченность может рассматриваться в первом приближении как свидетельство отличающегося генезиса разных ЭПА одной почвы;

Статистические распределения параметров рельефа в пределах ареалов распространения отдельных почв не подчиняются нормальному закону распределения, часто имея правую или левую асимметрию, большую дисперсию и, в отдельных случаях, несколько вершин. Отсутствие жесткой связи почв с рельефом является следствием положения, установленного В. В. Докучаевым, согласно которому, формирование почв обусловлено совокупностью нескольких факторов и условий, одним из которых является рельеф.

4. Территория, которую занимает каждая почва, представлена некоторым спектром элементов рельефа. Причем характер этого спектра имеет индивидуальные черты для каждой почвы, отражая однотипность или разнообразие геоморфологических условий развития данной почвы.

5. Элементарные почвенные ареалы лугово-черноземных почв, имея общую приуроченность к ложбине, направленной на юг, смещены относительно тальвега этой ложбины в западную сторону, занимая, таким образом, большую часть (но не всю) днища и часть примыкающего правого (западного) борта. При этом левый борт полностью и примыкающая к нему часть днища ложбины представлены другой почвой (в исследуемой системе, как правило, среднесмытым черноземом). По-видимому, такое смещение вызвано отклонением потоков поверхностных вод к западу под действием силы Кориолиса, вызванной вращением Земли.

6. При детальном почвенном картографировании (масштаб 1:1000 и крупнее) целесообразно обосновывать иа непосредственной информации о свойствах почв, исключая метод индикации. Поэтому, использование границ элементов рельефа в качестве границы ЭПА требует обоснования в каждом конкретном случае, поскольку жесткая связь почв с рельефом отсутствует.

7. Состояние культурной растительности резко изменяется (вплоть до полной гибели) под действием оглеения и засоленности почв, тогда как степень проявления эрозионных процессов (от несмытых до очень сильно смытых почв) не оказывает на него влияния благодаря выровненному агротехническому фону.

8. Особенностью исследованной геосистемы является полная утрата исходного почвенного покрова в одном из очагов переувлажнения с последующим формированием новой структуры покрова из пролювиаяьных почв и стратоземов благодаря задержке тростннково-пырейным растительным сообществом смываемого с ноля почвенного материала.

9. Экспериментально обосновано, что форма ареала распространения тростника может служить хорошим индикатором направления движения грунтовой воды. Ареалы, вытянутые поперек склона являются индикатором препятствия для движения воды в виде смены пород иди выпуклых форм кровли водоупора. Ареалы, вытянутые преимущественно вдоль склона при отсутствии ложбины на дневной поверхности, могут указывать на наличие ложбины в кровле водоупора.

10. Начальный этап формирования очага переувлажнения происходит в течение 1-2 лет с последующим более медленным расширением ареала тростника и связанных с этим сукцессий растительного покрова.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Омельчевко Н.П. Влияние вторичного переувлажнения на продуктивность и состояние агроцешхш // Экологические аспекты агролашшифтов. Материалы молодежной научной конференции с. Персиановский, 2000. С 38-39.

2. Омельчеяко Н.П., Журавлева Т.Н., Нагабедьян ИА., Назаренго О.Г., Хнтров НЛ. Структура почвенного покрова в условиях возникновение современного переувлажнения (Ростовская область) И Деградация почвенного покрова и проблемы агролаид-тафтного земледелия, I Международная научная конференция, Ставрополь, 2001. С. 297-2».

3. Омельчеяко Н.П. Усовершенствование методики выделения элементов рельефа для почвенных исследований И Город. Почва. Экология. Тезисы докладов Всероссийской конференции VI Докучаевскне молодежные чтения. Санкт-Петербург, 2003. С. 92-93.

4. Онеяьченко Н. П. Усовершенствование методики выделения элементов рельефа для оценки связи почв с рельефом Н Материалы по изучению Русских почв. Выпуск 5 (32). Изд-во Санкт-Петербургского университета, (в печати).

5. Хитров Н.Б., Герасименко Н.М., Журавлева Т.Н., Зайцева Е,Ю„ Юпокин Н.Ю., Наза-реико О.Г., Онельченко Н.П., Никитина Н.С., Ямвова ИА. Распределение солей к почвах степных агроландшафтов с очагами современного переувлажнения // Почвоведение: аспекты, проблемы, решения/ Научные труды Почвенного института км В В. Докучаева. М.( 2003. С. 133-151.

6. Сводный отчет по экспедиционному проекту № 116-5.1 «Естественные и антропогенные процессы и факторы формирования, функционирования и эволюции агролаидшаф-тов юга России» ФЦП «Интехрация» (этап 2000 года). Раздел 4.8.2, № Г.Р. 02^0.00 05844. (В соавторстве).

7. Сводный отчет по экспедиционному проекту >6 116-5.1 «Естественные и антропогенные процессы в факторы формирования, функционирования и эволюции агролаидшаф-тов юга России» ФЦП «Интеграция» (этап 2001 года). Разделы 2, 3.3,3.4, приложение 2.№Г.Р. 01-200.1 Ив 13. (В соавторстве).

Напечатано с готового орнгвнал-махета

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензш ИД N OOS 10 от OL 12.99 г. Подписано к печати 14.11.2003 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печл. 1,75. Тираж 100 экз. Заказ 650. Тел. 939-3890,939-3891,928-1042 . Тел./факс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Левнкскве горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, Й27 к.