Изменение затопленных почв прибрежной полосы Каспия в периоды их иссушения и аридизации

Асгерова Д.Б.; Бийболатова З.Д.; Батырмурзаева П.А.; Желновакова В.А.

АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2016, том 22, №2 (67), с. 56-62.

= ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ =====

УДК 631.48

ИЗМЕНЕНИЕ ЗАТОПЛЕННЫХ ПОЧВ ПРИБРЕЖНОЙ ПОЛОСЫ КАСПИЯ В ПЕРИОДЫ ИХ ИССУШЕНИЯ И АРИДИЗАЦИИ

Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского Научного Центра РАН Россия, 367000, Махачкала, ул. Гаджиева, д.45. E-mail: [email protected]

Поступила 12.03.2015 г.

Изменение уровенного режима Каспия и периодическая смена процессов затопления - иссушения дают возможность непосредственно наблюдать за процессами крайне редкими в природе: сменой, трансформацией, эволюцией морских экосистем наземными и периодическим обновлением новыми образованиями. Биологически активная поверхность прибрежных земель непрерывно испытывает иссушение и затопление, представляя арену борьбы наземных и морских экосистем (Солдатов 1956, Каспийское море, 1990). Выраженность признаков наземного и подводного почвообразования и их изменение зависят от продолжительности периода иссушения и контакта данной поверхности с атмосферой. Целью настоящей работы является выявить особенности изменения почв (засоления, заболачивания) в условиях разной продолжительности стадий иссушения, усыхания в регионах Западного Прикаспия. Ключевые слова: циклы затопления-иссушения, луговые солончаки, светлокаштановые карбонатные, солонцеватые почвы, уровенный режим Каспийского моря, гидроморфные и автоморфные почвы.

Объект и методы исследования

Изменение свойств почв под водой после затопления и перехода к наземному почвообразованию проходят циклы необходимые для формирования новой системы пространственной организации почв и профильного их строения. Учитывая эти особенности, изучение новообразуемых вариантов почв проводилось с учетом высотных отметок и продолжительности циклов затопления-иссушения. Для проведения исследований выбран опытный полигон в Терско-Кумской низменности, где распространение ареалов типов почв согласуется с изменением высотных отметок рельефа местности постназемного функционирования. Гипсометрическое положение ареалов почв переходящих из состояния подводного объекта к наземному, характеризуется минусовыми отметками в пределах 26.027.5 м с постепенным понижением рельефа по мере приближения к береговой полосе. С приближением к аквотории формируются различия в микрорельефе в диапазоне относительных высот 0.2-0.5 м, способствуя формированию таксономических единиц -видов разновидностей. Изменение генетических разностей затопленных почв при переходе к наземному режиму функционирования характеризуется разной продолжительностью циклов с формированием новых свойств по направлениям солончакового, болотного, лугово-болотного процессов. Это позволяет определить возраст постгидрогенных почв и их свойств в современных условиях почвообразования (Залибеков и др. 2011).

Результаты исследований

В почвенном покрове Терско-Кумской низменности преобладающими почвами являются, светлокаштановые карбонатные, луговые солончаки, луговые солонцеватые и лугово-каштановые солонцевато-солончаковатые. Формирование их после схода водной

оболочки протекает по периодам, где каждый почвенный тип отличается продолжительностью циклов и имеет возрастные градации. Максимальная продолжительность функционирования (возраста) характеризуются светлокаштановые карбонатные солонцеватые почвы (табл.1). Возраст и продолжительность функционирования почв уменьшается с увеличением степени гидроморфизма, связанного с уровенным режимом Каспийского моря. Относительно короткий возраст и периодичность циклов затопления-иссушения характерны болотным почвам и речным плавням, образующимся в устьевой части русел рек Терека и Кумы. Приведенные данные по датировке возраста отдельных типов почв показывают наличие корреляционных их связей с гипсометрией территории.

Таблица 1. Смена типов почв по продолжительности циклов затопления ^ иссушения. (З.Г. Залибеков, 2000 г.). Table 1. Change of soil types by duration of cycles of flooding - desiccation. (Zalibekov Z.G., 2000).

Типы почв Высотные отметки, м Продолжительность циклов Трансформация почв

Светло-каштановые минус 20.0 и выше Полувековая, вековая Светлокаштановые, автоморфные в лугово-полукаштановые полугидроморфные

Лугово-каштановые минус 20.0 -(-26.0) Многолетняя Лугово-каштановые в луговые солончаковатые слабо-среднезасоленные

Луговые минус 26.0 -(-27.0) Многолетняя Луговые солончаки, лугово-болотные

Лугово-болотные минус 27.0 -(-27.5) Среднегодовая от 3-5 лет Лугово-болотные в болотные

Болотные минус 27.0 и ниже Сезонная Маршевые (болота)

Периодизация циклов с дифференциацией продолжительности стадий затопления ^ иссушения осуществлена выделением стадий, условно приняв за основу отрезок времени необходимого для формирования различий в пространственной организации ареала и профильном строении почв и непочвенных образований (Залибеков, 2000). Учитывая, что периодичность циклов колеблется в широком диапазоне, характеристика преобладающих вариантов представлена по интервалу времени, необходимому для смены указанных типов почв на данной местности.

Недельный цикл (табл.2) затопления ^ иссушения территории характеризуется продолжительностью до 6-7 суток, способствует просыханию грунтов в разной степени и небольшому уплотнению слоя 0 - 10 см. Поверхность морского дна испытывает резкую смену условий подводного почвообразования - наземными. Участки акватории, которые служили местом биологической деятельности морских организмов, уходят из этой сферы переходя к наземным условиям функционирования. При этом цикле процессы иссушения идут с инфильтрацией застойных морских вод, в результате чего освобождается поровое пространство зоны аэрации слоя 0 - 10 см с кратковременным их слиянием с грунтовыми водами.

Месячный цикл - характеризуется уменьшением степени насыщенности влагой и непродолжительным периодом просыхания поверхностных слоев. Фильтрация морских вод происходит до глубины 0-50 см. На поверхности донных отложений отмечается коркообразование с появлением мелких трещин. Ареалы распространения месячного цикла иссушения в пределах побережья Кизлярского залива (Западная акватория Каспия) достигают 300 - 500 м. по продолжительности береговой полосы. Характерной особенностью рельефа высвобожденной территории является слабозаметное понижение в

сторону акватории Каспия. В вертикальном профиле разреза заложенного после месячного цикла отмечается неясная горизонтальная слоистость и пестрота по гранулометрическому составу. Признаки формирования наземной растительности отсутствуют, что объясняется недостаточной продолжительностью функционирования иссушенной территории в наземных условиях.

Таблица 2. Почвообразование в периоды иссушения затопленных территорий. Table 2. Soil formation during the periods of submerged territories.

Годовой цикл. Слагается из усредненного интервала трехлетней продолжительности. Функционирование осушенных участков продолжительностью до 1 года обусловлено сгонно-нагонными ветрами и естественным режимом колебания уровня моря, связанного с глобальными и региональными факторами. Такие образования распространены в северной части побережья Кизлярского морского заповедника «Бирючек» и поселка Новотеречный. На освобожденной от морской воды территории формируются условия для физических, химических и биологических процессов, способствующих развитию почвообразования. Наиболее характерными показателями являются мощность иссушенного горизонта (40 - 50 см) и падение уровня грунтовых вод до 1 м. На участках с глинисто-суглинистым материалом отмечается накопление солей на поверхности грунта. Дифференциация профиля по степени увлажнения имеет динамику: сухой ^ свежий ^ сырой; небольшое уплотнение поверхностного слоя и формирование зоны аэрации - характерные черты физических свойств отложений, являющихся субстратом для почвообразования. Изменения наблюдаются и в химических свойствах накопления солей в слое 0 - 10 см и органических остатков с гигрофильной растительностью. Влияние климатического фактора сводится к повышению температуры высвобожденной от водных масс донной поверхности, приближаясь к показателям теплового режима полупустынного климатического пояса (Алисов. 1990).

Многолетний цикл. Имеет продолжительность от 4 до 10 лет. Трансформируется из категории донных осадков в категорию наземного почвенного покрова с характерными для него показателями. Продолжительность функционирования морских отложений в контакте с атмосферой (после отхода морской воды) составляет от 10 до 20 лет, в результате которого определяющим становится действие фактора времени и обуславливающего формирование биологически активного слоя почв. Происходит дифференциация профиля с образованием гумусовых горизонтов. Из почвенных показателей следует отметить слабую дифференциацию гор. А + В и их морфологических признаков - по окраске, сложению, характеру межгоризонтных переходов и включений. Следует указать о дифференциации признаков оглеения, водопроницаемости и накопления гумуса. Появляются структурные образования характерные солонцовым почвам и условий полупустыни. В растительном покрове формируются луговые, лугово-степные сообщества с соответствующим видовым и флористическим многообразием.

Полувековой цикл иссушения - представляет стадию первого этапа изменения почв с определенной стабильность устойчивостью и функциональными характеристиками компонентов наземных экосистем, в том числе и почвенного покрова. Изменение почвообразовательных условий в данной стадии осуществляется под воздействием наземных природных факторов. Преобладающими типами почв здесь являются слаборазвитые луговые разной степени засоления и лугово-каштановые слабо и среднезасоленные (Зонн 1983, Добровольский и др. 1986, Керимханов 1979). На повышенных элементах мезорельефа и при залегании на породах легкого гранулометрического состава образуются светло-каштановые почвы, типичные признаки которых (кроме дифференциации горизонтов А + В) находятся в стадии формирования: карбонатно-аллювиального горизонта, солонцеватости и др. Полувековое затопление - иссушение приближается, располагаясь ближе к континентальной части суши в пределах отметок минус 20 - 25 м. Растительный покров представлен луговыми сообществами с богатым видовым и флористическим составом (Чиликина 1960, Ярулина 1983).

Вековой цикл иссушения - представляет собой условно принятый полный цикл развития гидроморфных и автоморфных почв в пределах высвобожденных от затопления территорий. Формирующиеся почвы имеют полнопрофильное строение и их показатели соответствуют параметрам общепринятой диагностики. Автоморфные почвы по положительным элементам микрорельефа приобретают свойства зональных представителей,

в данном случае светло-каштановых карбонатных и солонцеватых разновидностей. Их формирование протекает в возвышенной части затопляемых территорий. Почвообразующие породы засолены, имеют слоистое строение и значительную пестроту в гранулометрическом составе (Крыщенко и др. 2006). Полугидроморфные и гидроморфные разности отличаются значительным содержанием легкорастворимых солей и формированием на глинисто-тяжелосуглинистых отложениях. Грунтовые воды минерализированы, глубина их залегания колеблется в пределах 0.5 - 1.5 м. В летний период глубина их залегания увеличивается до 2-х м, сохраняя капиллярную кайму по всему профилю. Рассматриваемая стадия эволюции полугидроморфных и гидроморфных почв представлена лугово-каштановыми, луговыми, лугово-болотными и болотными разновидностями, засоленными в разной степени. Значительную часть территории занимают солончаки сульфатно-хлоридного засоления, преимущественно глинистого и тяжелосуглинистого гранулометрического состава (Капустянская 1959). Для перечисленных типов почв характерно климатическое иссушение и аридизация. Но степень их проявления дифференцируется следующим образом: светло-каштановые почвы испытывают аридизацию с признаками дегумификации, ветровой эрозии и увеличения плотности подгумусового горизонта. Новизна полученных данных заключается в том, что радикальные изменения, происходящие в коротких отрезках времени в свойствах почв образуются под влиянием природных факторов.

Полугидроморфные почвы (лугово-каштановые) испытывают деградацию в засушливые годы: ветровую эрозию гумусовых горизонтов, иссушение верхнего метрового слоя почв и слабое уплотнение подгумусового горизонта. Деградационные процессы здесь приостанавливаются в те годы, когда атмосферные осадки выпадают не ниже среднегодовых норм. В этой связи можно отметить, что в полугидроморфоных почвах деградация имеет обратимый характер и зависит от частоты повторения засух и их продолжительности (Розанов, 1984). При гидроморфном режиме формируются луговые, лугово-болотные и болотные почвы, причем, засоленные варианты занимают более 50% занимаемой ими территории. Среди гидроморфных почв значительное распространение имеют луговые солончаковые почвы, солончаки луговые и солончаки корковые. В плане деградации наиболее уязвимыми являются солончаки типичные, испытывающие пастбищную эрозию и вторичное засоление. Превышение пастбищных нагрузок, в незначительных размерах, приводит к усилению процессов соленакопления с последующей потерей устойчивости и продуктивности. Для оптимизации нагрузок необходимо поддерживать плотность выпасаемого скота на 1 га до одной единицы поголовья выпаса.

При повышении уровня морской воды выше отметок минус -27.5 м отмечается изменение почвенного покрова дельт Кумы и Терека. Общая площадь затопленной части аккумулятивно-морской равнины в пределах Дагестана к настоящему времени составляет около 50% всей затопленной суши прибрежных ландшафтов Западного Прикаспия. Усиление гидроморфизма территорий приводит к смене почвенных разновидностей с высоким содержанием солей, развитию процессов глееобразования, гумификации и др. По повышенным элементам рельефа прилегающей территории появляются просадочные явления, изменяя элементы микро-мезорельефа. В подтопленной части (включая участки, периодически заливаемые сгонно-нагонными ветрами) доминируют процессы гидроморфизма, засоление грунтов и почвообразующих пород.

Выводы

Территория подверженная воздействию процессов затопления-иссушения в пределах прибрежной полосы Прикаспийской низменности отличается особым режимом почвообразования и радикальными изменениями условий среды, обусловленных уровенным режимом Каспийского моря. Изменения происходящие в профильном, пространственным аспектам формируются в интервале коротких отрезков в условиях полупустынного климатического режима без вмешательства человека.

1. Изменения почвенного покрова приморских регионов протекает по периодам, продолжительность которых определяется циклическими изменениями уровенного режима Каспийского моря. Относительный возраст и продолжительность функционирования отдельных типов почв зависят от гипсометрического положения и литологического состава почвообразующей породы.

2. Периодизация циклов осуществлена выделением стадий (этапов) и исхода отрезка времени необходимого для пространственной организации почв и создания морфологического их профиля. Определена продолжительность циклов, по интервалам времени способствующая формированию почвенных образований относящихся различным стадиям, представляющие основу для датировки морфологических признаков и дифференциации профиля на горизонты.

3. Стадии изменения недельного, месячного, годового циклов способствуют дифференциации профиля (0-30 см) по физическим свойствам: уплотнению, формированию зоны аэрации, водопроницаемости, степени оттока грунтовых вод. Многолетняя, полувековая стадии приводят к испарительному осаждению и поселению отдельных видов растений- гигрофитов. Отмечается биологическое иссушение корнеобитаемого слоя с признаками гумусообразования.

4. Завершающая стадия процессов затопления-иссушения- вековой цикл определяет профильную дифференциацию горизонта А+В по окраске, скоплению, структуре с выделением карбонатных железистых новообразований. Новообразованные признаки вертикального профиля характерны при глинисто-тяжелосуглинистом гранулометрическом составе мелкозернистых аккумуляций: их параметры могут быть использованы при датировке возраста отдельных свойств с прогнозом их развития в условиях аридизации и опустынивания. Для формирования свойств характерных современным почвам дельтовых территорий необходимо устойчивое функционирование почв в течение 5-6 циклов вековой стадии прохождения почвенных процессов

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Алисов Б.К. 1990. Климатические области и регионы СССР. М.: «Наука», 152 с.

Добровольский Г.В. Федоров К.Н., Стасюк Н.В. 1986. Проблемы изучения почв Прикаспийской низменности. // Почвоведение, №3. С.31-38.

Залибеков З.Г. 2000. Процессы опустынивания и их влияние на почвенный покров. М., 219 с.

Залибеков З.Г., Баламирзоев М.А., Мирзоев Э.Р. 2011. Почвенная карта Дагестана. Изд. Институт геологии ДНЦ РАН, Прикаспийский институт биоресурсов ДНЦ РАН. Махачкала.

Зонн С.В. 1983. Особенности пустынных почвообразовательных процессов и почвы пустынь // Современные проблемы генезиса и географии почв. М.: Наука. С. 45-58.

Капустянская Н.Г. 1959. Характеристика главнейших почв междуречья Акташ - Сулак. Тр. Отдела почвоведения Даг. ФАН СССР. Т. 4. С. 47-60.

Каспийское море. Гидрология устьев Терека и Сулака. М.: Наука, 1993. 160 с.

Керимханов С.У. 1979. Почвы Дагестана. Махачкала, Дагучпедгиз. 82 с.

Ковда В.А. 1980. Аридизация суши и борьба с засухой. М.: Наука. 112 с.

Крыщенко В.С., Рыбянец Т.В., Бирюкова О.А., Кравцова Н.Е. 2006. Компенсационный принцип анализа гумус-гранулометрических соотношений в полидисперсной системе почв // Почвоведение, №4. С.473-483.

Розанов Б.Г. 1984. Аридизация суши и антропогенное опустынивание // Почвоведение, №12. С. 96-107.

Солдатов А.С. 1956. Почвенные исследования в Дагестане // Тр. отдела почвоведения Даг. Филиала АН СССР. Т.3. С. 5-62

Чиликина Л.Н. 1960. Очерк растительности Дагестанской АССР и природных и кормовых

угодий // Природная кормовая растительность Дагестана. Т.2. Махачкала. С. 8-80. Яруллина Н.А. 1983. Первичная биологическая продуктивность дельты Терека. М.: Наука. 88 с.

THE CHANGE OF FLOODED SOILS OF LITTORAL ZONE OF CASPYI DURING THEIR DRYING AND ARIDIZATION PERIODS

Prekaspian Institute of Biological Resources of the Dagestan scientific center of RAS Russia, 367000, Makhachkala, Gadjieva str., 45. E-mail: asdi 7408@,mail. ru

The change of the Caspian sea level regime and periodical hesitation of submersion-desiccation processes give an opportunity to observe uncommon natural processes: change, transformation, evolution of sea ecosystems by terrestrial and periodical renewing with new formation. Biologically active coastal lands' surface continuously suffers from desiccation and submersion presenting the field of rivalry between terrestrial and marine ecosystems (Soldatov 1956, the Caspian sea, 1990). Features expression of land and underwater soil formation and their change depends on duration of desiccation period and its interaction with atmosphere. The aim of the work is particularities of soil change (solinization, water logging) reveal in conditions of different duration of desiccation and shrinkage in the Western Caspian region.

Key words: submersion-desiccation cycles, meadow solonchak, light chestnut carbonaceous, solonetz soils, Caspian sea level regime, hydromorphous and automorphous soils.

Текст научной работы на тему «Изменение затопленных почв прибрежной полосы Каспия в периоды их иссушения и аридизации»