CC BY
14
УДК 63146:504.54
О ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ПАРАГЕНЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ПОЛУПУСТЫННЫХ ЛАНДШАФТОВ ТЕРСКО-КУМСКОЙ НИЗМЕННОСТИ
2013 г. Р.М. Загидова, А.Б. Биарсланов
Загидова Раисат Муртузалиевна - научный сотрудник, Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН, ул. М. Гаджиева, 45, г. Махачкала, 367025, РД, e-mail: pibrdncran@mail.ru.
Биарсланов Ахмед Бийсолтанович - кандидат биологических наук, главный специалист, Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН, ул. М. Гаджиева, 45, г. Махачкала, 367025, РД, e-mail: axa73@mail.ru.
Zagidova Raisat Murtuzalieva - Scientific Researcher, Caspian Institute of Biological Resources of Dagestan Scientific Center RAS, M. Gadzhiev St., 45, Makhachkala, Dagestan, 367025, e-mail: pibrdncran@mail.ru. Biarslanov Akhmed Biysoltanovich - Candidate of Biological Science, Main Specialist, Caspian Institute of Biological Resources of Dagestan Scientific Center RAS, M. Gadzhiev St., 45, Makhachkala, Dagestan, 367025, e-mail: axa73@mail.ru.
Создан II тип агромелиорационной системы для изучения влияния лесных посадок на пастбищные территории посредством создания парагенетических комплексов, которые образуются в результате воздействия экотехнических систем на полуприродные комплексы и базируются на микрозональности почвообразующих пород; самостоятельно компенсируют ограничивающие факторы за счёт специально организованных структур, перераспределяющих имеющиеся ресурсы. Этот тип представляет собой смешанные, искусственно приспособленные к естественным условиям системы, способные функционировать при периодическом надзоре. Проведенные исследования доказывают, что парагенетические комплексы представляют взаимосвязанную систему, стремящуюся при разрыве связей к своему первоначальному состоянию.
Ключевые слова: парагенетические комплексы, фитомелиорация, энергетические потоки.
The article created a second type of agricultural land improvement systems for studying the effects of forest plantations on pastures by creating paragenetic complexes, which are formed by the impact of the eco-technical systems on semi-complex and are based on microzonation parent rocks, independently compensate the major factors due to specially organized structures, reallocate resources. This type is a mixed artificially adapted to the natural conditions of the system, capable of operating under periodic supervision. Our studies show that the paragenetic complexes are interconnected system that tends breaking ties to its original state.
Keywords: paragenetic complexes, phytomelioration, energy
Сейчас, когда изучены характеристики полупустынных ландшафтов, необходимо определить их место в классификации, связав не только общностью происхождения, но и параметрами, определяющими их как единые функционирующие системы, обменивающиеся между собой веществом и энергией. Идея В.В. Докучаева, основанная на признании в природе парагенетических (ПГ) связей, воплощалась как очаговое земледелие на глинистой полупустыне Северного Прикаспия в течение 40-50 лет. Концепция пара-генетических комплексов (ПГК) в ландшафтоведении была развита и доработана Р.Н. Мильковым [1], который трактовал их как систему пространственно -смежных региональных или типологических комплексов, связанных общностью своего происхождения. По [2] - это целостная система, где учитывается вертикальное строение - ось парагенеза, пестрота почв, засоление, микрокомплексность и ветровая эрозия. Швебс с соавторами [3] также дает понятие оси парагенеза, характеризующее вертикальную дифференциацию рассматриваемых пространств. Работы по лесомелеоративному освоению были проведены и на песчаных территориях Средней Азии, Калмыкии [4, 5]. Основные характеристики почвенного покрова позволяют изучить вещественно-энергетические потоки как главный системообразующий процесс, обеспечивающий существование ПГК. В нашем случае это пастбищно-дигрессионные ландшафты и многолетние частично регулируемые лесные посадки (ЛП). Прин-
цип генетической однородности сводится к геолого-морфологическому единству территории. Изменение хоть одного компонента ландшафта обязательно и автоматически влечет за собой изменение других компонентов. Но эти процессы не мгновенны, и нужно подчас значительное время, чтобы компоненты пришли в новое соответствие друг с другом и сложились в новую структуру. Развитие агролесомелиора-ционной системы (АЛМС) проходит в 2 этапа: 1-й -изменение биогеоценотической обстановки; 2-й -формирование микроклимата, влияющего на соседние территории, устойчивых связей между различными частями биоценоза [6]. По специфике функционирования и принципу использования природных ресурсов в [7] выделено 3 типа агросистем.
Материалы и методы
Мы предприняли попытку создания II типа АЛМС для изучения влияния ЛП на пастбищные территории посредством создания парагенетических комплексов ПГК-1, ПГК-2 (рисунок), которые образуются в результате воздействия экотехнических систем на полуприродные комплексы и базируются на микрозональности почвообразующих пород; самостоятельно компенсируют ограничивающие факторы за счет специально организованных структур, перераспределяющих имеющиеся ресурсы. Мы не нашли в литературе достаточного материала по изучению подобных ПГК
в полупустынной зоне. Этот тип представляет собой смешанные, искусственно приспособленные к естественным условиям системы, способные функционировать при периодическом надзоре. Были изучены некоторые интегрирующие гидрофизические показатели за период 2005-2008 гг.: температуры приземного слоя и профилей почвы (от 0,5 до 40 см), солевой состав почв, грунтовых вод, гигровлага, естественная влажность.
Основные характеристики почвенного покрова дают возможность изучить вещественно-энергетические потоки как главный системообразующий процесс, обеспечивающий существование ПГК (в нашем случае рассоление). Влага выступает как основной лимитирующий, а засуха - основной фактор риска.
б
Схема функционирования агролесомелиоративного комплекса (ПГК-1, ПГК-2): а - до и б - после сведения насаждений
Терско-Кумская низменность является сложным агроэкологическим объектом, характеризующимся большим потенциалом тепла и света, но слабой дре-нированностью почв, широким распространением высококонтрастных мезо- и микроструктур почвенного покрова, представленных различными комплексами засоленных и солонцеватых почвенных разностей. Пастбищные территории Северного Дагестана занимают приблизительно 8 млн га. На них распространены вторичные экзогенные и связанные с ними ветро-и водно-эрозионные вторично-антропогенные, а также ботанико-географические процессы, относящиеся к особенностям видового состава [8]. Большие площади занимают вторично-засоленные, истощенные и иссушенные экосистемы.
Опыты по изучению ПГК были начаты в 90-е гг. на территории Кочубеевской экспериментальной базы
Тарумовского района в центральной части Терско-Кумской низменности на территории отгонных пастбищ (П). Климат континентальный, со средними температурами (-4 °С, +2 °С - в зимние и 27°^29 °С -летние месяцы). Рельеф слабохолмистый, наклонная на север равнина с высотной отметкой 19 м и 44°41'20,92" с.ш. и 46° 24'33,00" в.д. Почвы легкого механического состава - светло-каштановые примитивные. Растительность представлена эфемерово-белополынной ассоциацией. В образовании фитомассы участвуют эфемеры, эфемероиды, виды разнотравья весеннего, летнего и осеннего циклов развития [9].
Доминирует полынь Лерха. Проективное покрытие (пп) - 30^40 %. Увлажнение получают за счет атмосферных осадков. Грунтовые воды вскрыты на глубине 2,55^3 м. На территории приблизительно 2 га на микросклоне были высажены древесные породы с высокой степенью приспособленности [10]: акация белая, вяз мелколистный, унаби ююба, лох серебристый. Общая территория экспериментального участка -около 50 га. Адаптация к условиям полупустыни продолжалась до 2006 г. В результате хозяйственной деятельности возникло «антропогенное озерцо» (АО) за счет поверхностных артезианских вод и образовалась система ПГК-1 (ЛП - АО) и ПГК-2 (ЛП - П). На расстоянии около 150 м от ЛП был выбран фоновый участок (Фл) с пп 30-40 %, растительность которого представляют типичные виды: полынь Лерха, полынь таврическая, кохия монспелийская, житняк пустынный, верблюжья колючка; из эфемеров - бурачок пустынный, виды вероник и другие; участок 106а - 200 м; на расстоянии около 1 км - участки 106б, 106в, 106г (далее ф, а, б, в, г) примерно с одинаковыми почвенными характеристиками и растительным покровом. Исключение составил б, расположенный в солончаковой депрессии с сильно выбитой растительностью с пп 10^20 %. Последние 3 года экосистема ЛП претерпела изменение в результате перевыпаса, но наблюдения не прекращались до 2009 г.
На всех участках были проведены геоботанические описания с использованием подходов и методов отечественной фитоценологии (доминантно-эдифика-торная основа). Для определения надземной массы и видового состава травостоя проводилось ежегодное скашивание надземной массы в период максимального развития с метровых площадок в 6-, 10-кратной повторности; учитывалось обилие по 5-балльной шкале фазы вегетации; определялся воздушно-сухой вес с расчетом продуктивности. Параллельно на почвенных разрезах брали образцы почв для определения солевого состава водной вытяжки по общепринятой методике [11].
Результаты и обсуждение
Формирование гидрофильной растительности озерца происходит быстрыми темпами. На вновь образованном экотопе формируется «поясность» из рогоза, сусака, ситника, осоки вздутой, тростника, что является индикационным критерием для определения ПГ-единиц. Со стороны ЛП, уточняя границы ПГК 1, -сорная растительность. Она представлена лебедой,
горцами, канатником мелколепестным, верблюжьей колючкой и другими видами. Зона взаимодействия в таких системах связана с боковой фильтрацией вод. Далее в глубь ЛП - куртины тростника -20 м2, бес-кильницы - - 5 м2, солодки голой - -40 м2. На границе с пастбищем (ПГК 2) - горца птичьего -5 м2, вьюнка персидского - -2 м2, житняка пустынного --20 м2, мятлика живородящего - -6 м2, лебеды, канатника мелколепестного и других видов, что говорит о большой пестроте почвенного покрова. Проективное покрытие составляет на этом этапе 90^100 % в основном за счет синузии злаков при высоте травяного яруса до 120 см. Продуктивность - 23 ц/га, тогда как на Ф - 6 ц/га. В нашем случае первый этап развития АЛМС длился 8-10 лет, а с 2002 по 2006 г. - второй этап. Смен синузии злаков и галофильной растительности, характерной для полупустынной, здесь уже не наблюдается.
На ЛП количество СЬ-ионов меньше в слое 0^10 см в 2 раза по сравнению с нижними горизонтами -0,2^0,4 мг/экв, а количество ионов 804 увеличивается от 3,8^5,9 мг/экв в нижних горизонтах и соответственно по всем площадкам, кроме б, где количество 804-ионов 26 против 19,9 мг/экв. Количество СЬ-ионов с глубиной увеличивается на всех участках, кроме б, - 25,2 и 14,2 мг/экв в горизонте 30^40 см. Соответственно увеличивается и сухой остаток (СО). В сильно измененных ландшафтах происходит трансформация компонентов природной среды с нарушением естественных связей. Для соблюдения принципа природно-антропогенной совместимости необходимо выяснить, насколько эти связи нарушены [5].
10-летние посадки саксаула в Прикаспии выдерживали сульфатное засоление, в результате в верхнем 3-метровом слое почвогрунта образовался участок с фрагментом галофитной пустыни с высокой концентрацией солей в слое 0^40 см (0-1 %). На ЛП и ближних участках ф, а более равномерно увеличивается процент гигровлаги (1,1^1,3 %), а естественная влажность также равномерно снижается, что говорит об улучшении водно-воздушного режима и транспира-
Под влиянием лесных насаждений меняется микроклимат прилегающих территорий, уменьшается скорость ветра, интенсивность турбулентного обмена, увеличивается влажность воздуха и почвы, меняется радиационный баланс.
Обсуждение
На период функционирования лесного массива (таблица) разница температур приземных слоев ЛП, ф, а составила 7 и 7,5 °С, а на участках, отдаленных от ЛП, -8, 7 °С). Температура верхнего слоя почвы на ЛП на 1 °С выше приземной, тогда как на остальных участках она оказалась ниже на 1^2 °С. Заметно постепенное выравнивание температуры с глубиной, особенно на участках а, б, в, г - до 28 °С, на ЛП - до 24 °С. На участке б разница составила 5 °С, в корнеобитаемом горизонте на ЛП - 1 °С, ф, а, в, г - 3 °С, а на участке б - 5,5 °С.
ции. На участках более отдаленных, особенно на в, г, в нижних горизонтах в 5 и 7 раз увеличивается естественная влажность и примерно 3^2 раза - гигровла-га, на участке солонец - солончак - в 3 и 2 раза в горизонте 17^27 см. Это соответствует литературным данным [12] о накоплении на пастбищных участках непродуктивной влаги в недоступной форме.
После сведения ЛП 2009-2011 гг. температуры довольно быстро выравниваются, но количество СЬ- и 804-ионов увеличено в нижних горизонтах. Минерализация грунтовых вод сильная (24 г/л СЬ- и 804-ионов). По данным [13], одной из наиболее устойчивых древесных пород в полупустыне Прикаспия является вяз приземистый. За длительный срок лесомелиорации водный режим из периодически промывного становится десуктивно-выпотным. Происходит «сброс» солей в нижние горизонты.
Различия в организации ПГ систем на уровне ведущих факторов незначительны, но они достаточны для их дифференциации (различие в структуре пара-генетических рядов - рассоление, высота доминат). В АЛМС трансформации происходят в большей степени под антропогенными системами (в нашем случае ЛП),
Гидрофизические показатели и солевой состав почв АЛМК
Местонахождение Температура, °С Сухой остаток, Содержание солей, мг/экв Гигровлага Естественная влажность
% CL SO4 %
Толщина профилей, см Тип почвы
Тарумский р-н s | о 0 <N 0 о 0 <N 0 о 0 <N 0 о 0 <N 0 о 7 <N 0 t- о 7 <N 0 t-
О UH СО о 3 о 3 о 3 о 3 о 6 о 6
ЛП 26,0 27,0 26,0 24,5 0,3 0,5 0,5 0,2 0,4 0,4 3,8 3,41 5,82 1,1 0,4 1,3 0,7 0,3 0,3 Светло-каштановая супесчаная среднемощная сульфатная
Фоновый 106 (0,4 км) 33,0 32,0 30,0 29,5 0,2 0,3 0,4 3,8 0,6 3,4 4,4 4,3 8,0 1,5 1,2 2,2 1,1 1,2 0,2 Светло-каштановая супесчаная со-лончаковатая (микроповышение)
106а (0,2 км от ЛП) 33,5 32,5 29,0 27,0 0,1 0,2 0,2 0,6 0,4 0,6 0,75 1,9 1,4 2,1 2,1 0,6 1,4 0,2 0,2 Светло-каштановая среднемощная супесчаная солончаковая
106б (1 км) 34,0 29,0 28,5 27,5 3,1 2,2 1,6 25,2 17,0 14,2 23,0 26,0 19,9 6,5 11,5 1,7 1,7 5,3 4,8 Солонец-солончак очень сильной степени засоления (депрессионная равнина)
106в (1 км) 33,0 30,0 29,0 27,0 0,4 1,9 0,9 0,4 0,3 0,42 12,2 23,4 9,5 2,8 6,3 10,3 1,6 4,9 8,7 Светло-каштановая солончаковая средней стадии засоления
106г (0,7 км) 33,0 30,0 29,5 28,0 0,2 0,4 0,5 0,6 0,8 0,4 3,2 2,3 4,1 2,8 1,0 7,7 0,9 0,6 6,7 Светло-каштановая солончаковатая
что приводит к трансформации гидроклиматических условий и перераспределению солей по всей зоне аэрации и сбросу их в нижние горизонты. Колебание температур и показателей солевого состава больше в удалении от оси парагенеза.
ПГС представляют собой единую тесно взаимодействующую динамическую и гидравлическую систему, стремящуюся к своему первоначальному состоянию. Мозаичность и комплексность ПГ-единиц, контрастность метеоусловий, а также интеграция или дезинтеграция определяют разнонаправленный характер энергетических потоков, обеспечивая экологически наименее опасное землепользование. Лесоаграр-ное освоение малопродуктивных территорий позволяет вернуть их продуцирующее состояние.
Литература
1. Мильков Ф.Н. Человек и ландшафт. М., 1996. С. 23-25.
2. Ретеюм А.Ю. К вопросу о парагенетических комплек-
сах // Изв. ВТО. 1972. № 1. С. 17-20.
3. Швебс Г.И., Васютинская Т.Д., Антонова С.А. Долино-
речные парагенетические комплексы (типология и районирования) // География и природные ресурсы. 1982. № 1. С. 24-30.
4. Мамедов Б.К., Арнагельдыев А., Нурбердыев Н.К. Опыт
облесения подвижных песков с использованием минерализованных вод для полива // Аридные экосистемы. 2009. Т. 15, № 1. С. 31-33.
Поступила в редакцию_
5. Ташнинова Л.Н., Химина Е.Г., Богун А.П. Биоэкологиче-
ские условия роста защитных насаждений на юге Ерге-ней. Элиста, 1988. 105 с.
6. Калесник А.И. Общие географические закономерности
Земли. М., 1970. 218 с.
7. Душков В.Ю. Типы лесомелиоративных экосистем Джаны-
бекского стационара, особенности их функционирования и планирования // Почвенные ресурсы Прикаспийского региона и их рациональное использование в современных социально-экономических условиях: тез. и докл. Между-нар. конф. почвоведов. Астрахань, 1994. С. 90-92.
8. Виноградов В.В. Преобразованная земля. М., 1981. С. 56-58.
9. Яруллина Н.А., Хлопков П.Я., Загидова Р.М. Первичная
биологическая продуктивность эфемерово-белополын-ной ассоциации Терско-Кумской низменности и пути ее улучшения // Биологическая продуктивность ландшафтов равнинной зоны Дагестана. Махачкала, 1978. Вып. 2. С. 36.
10. Нечаева Н.Т., Василевская В.К., Антонова К.Г. Жизнен-
ные формы растений Каракумов и их продуктивность // Проблемы освоения пустынь. 1973. № 2. С. 3-11.
11. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу
почв. М., 1963. С. 273.
12. Гарунов А.А. Изучение гидрофизических свойств почвы
пастбищ дельты Терека, функционирующих в разных режимах // Проблемы биологической продуктивности дельтовых экосистем. Махачкала, 1988. 36 с.
13. Оловянникова И.Н. Изменения водно-солевого режима
луговокаштановых почв под насаждениями вяза приземистого в северном Прикаспии // Почвенные ресурсы Прикаспийского региона ... . С. 95.
4 сентября 2012 г.
