Эколого-биологические особенности аридных почв Прикаспийской низменности Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

_ПОЧВОВЕДЕНИЕ, ПОЧВЕННАЯ ЗООЛОГИЯ_

УДК 631.46

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АРИДНЫХ ПОЧВ ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ

© 2010 г. К.Ш. Казеев, Ю.С. Кузнецова

Южный федеральный университет, Southern Federal University,

ул. Б. Садовая, 105/42, г. Ростов-на-Дону, 344006, B. Sadovaya St., 105/42, Rostov-on-Don, 344006,

ecology@bio. rsu. ru ecology@bio. rsu. ru

Почвы аридных экосистем Прикаспийской низменности обладают достаточно низкой биологической активностью, которая снижается по мере нарастания континентальности климата. Профильное распределение биологических параметров бурых полупустынных почв зависит от их гранулометрического состава, степени засоленности, солонцеватости и карбонатности.

Ключевые слова: аридные экосистемы, биодиагностика, биологическая активность почв.

Soils of arid ekosistem of the Caspian lowland possess low enough biological activity which goes down as far as growth of continentality climate degree. The type distributing of biological parameters of the brown semideserted soils depends on their particle-size, degree of salinezation, alkalinity and carbonate content.

Keywords: arid ekosistems, biodiagnostics, biological activity of soils.

Биота и биологическая активность (БА) почв в значительной степени зависят от экологических факторов среды. Биологическое разнообразие, продуктивность и многие другие экологические показатели определяются составом и свойствами почв. Исследования биологических свойств почв на Юге России, проводимые в последние годы сотрудниками кафедры экологии и природопользования Южного федерального университета [1] до сих пор не охватили аридные земели востока и юго-востока Южного федерального округа. В настоящем исследовании сделана первая попытка описать БА аридных почв Прикаспийской низменности и прилегающих территорий. Исследования проведены в 2007-2009 гг. по разработанной методологии и с использованием общепринятых методов [2]. Определены содержание гумуса, карбонатов, легкорастворимых солей, рН, активность каталазы, инвертазы и дегидрогеназы, фитотоксич-ность, обилие азотфиксирующих бактерий др.

Прикаспийская низменность расположена ниже уровня океана. Абсолютные высоты поверхности убывают на 15-20 м на севере и 28 на побережье Каспийского моря [3]. Основной ландшафт представлен полого-волнистой пустынной равниной, осложненной огромными массивами бугров Бэра и песков, сухими ложбинами, озерами, карстовыми формами рельефа и др. Климат региона умеренный, резко континентальный, с высокими температурами летом, низкими - зимой, большими годовыми амплитудами (средняя -29^34 °С, максимальная - 74 °С), малым количеством осадков и большой испаряемостью. Континенталь-ность климата региона увеличивается по мере продвижения на восток. Годовое количество осадков колеблется от 105 до 189 мм, испаряемость - от 842 до 920.

Флора ильменно-бугрового района не отличается большим богатством. Здесь отмечено около 320 видов,

классов Phragmitea, Bolboshoenatea, Molinio-Arrhena-theretea, Crypsidetea, Glycyrrhizeterea, Potametea и др., в том числе ряд занесенных в Красную Книгу РФ (ирис низкий, тюльпан Шренка, тюльпан Биберштей-на, чилим, роголистник донской), встречаются фито-ценозы от гликофитных до галофитных, от гигрофит-ных до ксерофитных [4]. В связи с особенностями рельефа, различной засоленностью почв и минерализацией водоемов растительность образует сложную мозаику, в которой выделяются растительные сообщества бэровских бугров, межбугровых понижений и водоемов разной степени солености. Растительный покров на целинных и слабо выпасаемых буграх образован пустынными и остепнённо-пустынными сообществами. Вершины бугров заняты прутняково-белополынными и пустынно-житняково-белополын-ными сообществами, а на склонах, наряду с ними, встречаются и мятликово-белополынные. Для пустынного типа растительности характерна прутняково-чернополынная ассоциация. Ее доминанты - черная полынь (Artemisiapauciflora Web.) и прутняк простертый (Kohiaprostrata (L.) Schrad.), оба галоксерофиты, полукустарнички, длительно вегетирующие, полынь -с периодом летнего полупокоя. Постоянно присутствует и периодически доминирует эфемероид мезоксе-рофит мятлик луковичный (Роа bulbosa L.) [5]. Чер-нополынная ассоциация относится к пустынному типу растительности и имеет 2 максимума в своем развитии, совпадающая с весенним и осенним периодами увлажнения, что является весьма характерной чертой сезонного развития пустыни [6].

На территории Прикаспийской низменности распространены различные типы почв: в северных районах - зональные светло-каштановые, в более южных -бурые полупустынные (п/п), в Волго-Ахтубинской пойме, дельте и подстепных ильменях - пойменные.

Интразональные - солонцы и солончаки - встречаются повсеместно среди всех типов почв [7]. Зональные светло-каштановые и бурые относятся к группе аридных гипсово-известковых. Главные факторы почвообразования для светло-каштановых и бурых п/п -засушливый климат (особенно высокие температуры вегетационного периода) и ксерофитный, разреженный характер растительности. Светло-каштановые почвы распространены на территории право- и левобережья Волго-Ахтубинской долины только в северной части. Они занимают наиболее возвышенные пространства и располагаются пятнами, прерывистыми полосами. Мощность гумусовых горизонтов -30^40 см, количество гумуса невелико, и он распределен неравномерно. Чаще всего такие почвы используются под пастбища. Они потенциально плодородны. Бурые п/п почвы располагаются пятнами среди светло-каштановых, постепенно расширяя свои площади при движении с севера на юг и усилении засушливости климата. Обычно они приурочены к выровненным пространствам, однако их можно встретить также на бэровских буграх и других увалообразных холмах. Бурые п/п почвы не подразделяются на подтипы. В их типе выделяются следующие роды: обычные, слабодифференцированные, солончаковатые, солонцеватые, остаточно-гипсовые, неполноразвитые [8]. Легкосуглинистые бурые почвы почти всегда солонцеваты. Они обычно приурочены к самым подножиям бугров Бэра и чаще встречаются в придельтовой части [9]. Низкая гумусность бурых п/п почв полностью соответствует как малой массе опада (до 10-12 ц/га в год), так и характеру разложения растительных остатков [10]. Отличительной особенностью бурых почв является неясная дифференциация почвенного профиля на генетические горизонты.

Как показали результаты исследований, биохимические показатели аридных почв (бурых п/п и каштановых) Прикаспийской низменности и прилегающих территорий в значительной степени определяются климатическими параметрами. В зависимости от расстояния до г. Астрахани исследуемые почвы имеют разное содержание гумуса, активности каталазы, де-гидрогеназы, фосфатазы и интегрального показателя биологического состояния (ИПБС) (рис. 1). При увеличении расстояния от г. Астрахани отмечено значительное увеличение биохимических показателей. Коэффициент корреляции содержания гумуса, активности каталазы и фосфатазы аридных почв разного местонахождения в зависимости от расстояния до г. Астрахань составляет соответственно 0,98, 0,91, 0,87 км.

Минимальная биохимическая активность отмечена в песчаной разновидности бурой п/п почвы [2] («буро-пески» по В.Ф. Валькову). Суглинистые разновидности зональных бурых п/п почв обладают значительно более высокой БА. Максимальные значения исследуемых биохимических показателей характерны для каштановых почв Сало-Манычской возвышенности.

Однако не все показатели биологических свойств почв имеют связь с климатическими параметрами. Например, обилие азотфиксирующих бактерий р. Azoto-bacter, интенсивность дыхания, продуктивность, определяемая по длине проростков редиса, не коррелирует с расстоянием до г. Астрахани (г = -0,26; 0,0; 0,23).

¿00 I 80

га 60 £

о 40

<20 ш

\ _,___ ..................... / ]

—•Л

Расстояние от Астрахани, км

О 50 100 150

гумус ----каталаза —

200 250 300 350 400 450

• дегидрогеназа — • фосфатаза — -ИПБС

Рис. 1. Изменение показателей БА аридных почв Юга России в зависимости от степени континентальности климата

Значительный интерес вызывает профильное распределение биологических показателей в аридных почвах (рис. 2). Бурые п/п почвы практически не содержат легкорастворимых солей в верхних горизонтах, однако вниз по профилю их содержание возрастает, достигая максимума в горизонте С, на глубине более 60 см. Песчаная разновидность бурых почв не засолена по всему профилю, не дифференцирована по реакции среды (рН). В суглинистых разновидностях максимальные значения рН приурочены к середине профиля в иллювиальных горизонтах.

Рис. 2. Содержание легкорастворимых солей и рН бурых п/п почв Прикаспийской низменности: Бс - бурая солонцеватая; Бк - бурая карбонатная; Бп - бурая песчаная

Биохимические показатели разных бурых п/п почв отличаются значительным разнообразием профильного распределения (рис. 3). При этом песчаная разновидность с минимальными показателями БА не дифференцирована по всему профилю. Карбонатная бурая п/п почва имеет достаточно типичное убывающее профильное распределение всех биохимических показателей. Солонцеватая бурая п/п отличается от вышеописанных поведением биологических показателей в солонцовом и солевом горизонтах. В солонцовом отмечена максимальная активность дегидрогеназы и минимальная - каталазы. В солевом наблюдается обратная картина. То же самое определено и для активности фосфатазы и содержания гумуса.

--каталаза, мл 02/г/мин

- гумус, % ■■

— дегидрогеназа, мгТФФ/г фосфатаза, мг1Р202/(г.ч.)

Рис. 3. Профильное распределение биологических параметров бурых полупустынных почв Прикаспия

В результате проведенных исследований установлено, что почвы аридных экосистем Прикаспийской

низменности обладают достаточно низкой БА, которая снижается по мере нарастания континентальности климата. Профильное распределение биологических параметров бурых п/п почв зависит от их гранулометрического состава, степени засоленности, солонцева-тости и карбонатности.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям (грант Президента РФ № МД-1306.2008.4) и Федерального агентства по образованию (ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.).

Литература

1. Казеев К.Ш., Колесников С.И, Вальков В.Ф. Биология

почв Юга России. Ростов н/Д, 2004. 350 с.

2. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологиче-

ская диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. Ростов н/Д, 2003. 204 с.

3. Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и

прогнозирования. Путеводитель научно-полевой экскурсии // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. Астрахань, 2007. 32 с.

4. Пилипенко В.Н., Сальников А.Л., Перевалов С.Н. Совре-

менная флора дельты Волги. Астрахань, 2002. С. 6 - 13.

5. Оловянникова И.Н. Динамика продуктивности расти-

тельного покрова в заволжской полупустыне // Бот. журн. 2004. Т. 89, № 7. С. 1122 - 1137.

6. Швыряева А.М. Основные закономерности распределе-

ния растительного покрова комплексной полупустыни: дис. ... канд. геол.-минерал. наук. М., 1975. 343 с.

7. Природа и история Астраханского края / Н.М. Ушаков

[и др.]. Астрахань, 1996. 364 с.

8. Будина Л.П. Бурые полупустынные почвы // Агрохими-

ческая характеристика основных типов почв СССР. М., 1974. С. 261 - 266.

9. Евдокимова Т.И., Корнеева К.И. Почвы западной части

дельты реки Волги и района придельтовых ильменей // Почвенно-мелиоративные исследования Волго-Ахту-бинской поймы и дельты Волги. М., 1958. С. 5 - 95.

10. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического

вещества и биологический круговорот в основных типах растительности. М.; Л., 1965. 254 с.

Поступила в редакцию

27ноября 2009 г.