CC BY
41
УДК 631.48
О КЛАССИФИКАЦИИ И КАРТОГРАФИИ ПРОЦЕССОВ ОПУСТЫНИВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ ТЕРСКО-КУМСКОЙ НИЗМЕННОСТИ
© 2010 г. З.Г. Залибеков, А.М. Гаджиева
Дагестанский государственный университет ул. Гаджиева, 43а, г. Махачкала, 367025, dgu@dgu.ru
Dagestan State University, Gadjiev St., 43a, Makhachkala, 367025, dgu@dgu.ru
Разработаны классификационные единицы для картографии деградационных явлений, где методическая часть основана на принципах объединения установленных типов в рамках высшей систематической единицы — класса. На карте опустынивания земель Терско-Кумской низменности отражены стадии, типы в рамке классов опустынивания. Важным достоинством представленной карты является дифференциация границ стадий литогенного, галогенного опустынивания. Преобладающими по величине площадей является галогенное — средней степени и литогенное — сильной степени. Границы классов подразделены на монофакторные (рельеф, эрозия, гидрология) и полифакторные, возникающие при совместном влиянии перечисленных факторов. Важное значение имеют выявленные закономерные связи содержания легкорастворимых солей и гранулометрического состава почв. Эти критерии явились основой в размещении мероприятий, направленных на повышение эффективности фитомелиоративныхработ и оптимизации пастбищных нагрузок.
Ключевые слова: опустынивание, классификация, физический песок, стадия, картография, засоление, сообщество, эфемеры.
The classification entities for degradation processes cartography where methodic part is based on the union principles of distinguished types in the frame of the highest systematic entity — class were worked out. On the map of lands desertification in the Tersko-Kumskaya lowland, the stages in the frame of desertification classes are reflected. The important quality of the map is the differentiation of limits of lithogenous, halogen desertification stages where predominant by square value are halogen of average degree and lithogenous of the highest degree. The lithogenous mostly influences on light-chestnut, meadow-chestnut loamy and sandy soil imbedded in complex with humpy sends. Classes limits are divided in monofactor (relief, erosion, hydrology) and polifactor, arising in condition of joint influence of mentioned factors. Identified logical relations of the content of soluble salts and granulometric features, presenting opportunity to complete classes characteristics of desertification by separate stages of erosion and salinization manifestation play an important role. These criteria became a basis of activities directed to increase of phytoameliorative actions and optimization of pasturable loads.
Keywords: desertification, classification, physical sand, stage, cartography, salinization, community, ephemera.
Обработка накопленного материала по классификации, картографии процессов деградации почв и растительных сообществ явилась итогом обобщения результатов крупномасштабных исследований, проведенных в одном из динамичных регионов западного Прикаспия -Терско-Кумской низменности. Значимость этого вопроса связана с происходящими в регионе процессами опустынивания, аридизации, обусловленными засушливым климатическим режимом, с одной стороны, и затоплением, заболачиванием, связанными трансгрессиями Каспийского моря - с другой.
Вопросы классификации опустынивания и аридной деградации рассматриваются в работах А.Г Бабаева [1], Н.Г. Харина [2], В.А. Банановой [3] и других авторов, где основное внимание уделено группировке негативных процессов, связанных с недостатком атмосферных осадков, литологией территории, социально-экономическими факторами. Исследования, посвященные классификации изменений, основанные на данных процессного уровня развития почвенного покрова и растительности, практически отсутствуют.
Нами приводятся результаты исследований по оценке стадий опустынивания по данным почвенных карт и гидрологического режима с учетом влияния наметившейся тенденции климатического потепления [4-6].
Классификационные единицы разработаны с использованием общепринятых методов, где методиче-
ская часть основана на принципах объединения установленных типов опустынивания в рамках крупной систематической единицы - класса. Выделены классы, объединяющие типы почв и растительных сообществ, получивших наибольшие распространение: литогенного, литогенно-гидрогенного, литогенно-автоморфного, климатогенного, галогенного опустынивания. Составлена карта опустынивания с выделением классов и их стадий проявления (рис. 1). Выделенные классы на высшем таксономическом уровне объединяют типы опустынивания. В рамке литоген-ного класса выделены экосистемы, формирование которых связано с легким гранулометрическим составом почвы, где содержание физического песка в почве (частиц >0,01 мм) >80 %. Повышение количества физического песка приводит к усилению ветровой эрозии, седиментации частиц с расширением ареалов движущихся песков. С уменьшением физического песка и увеличением физической глины (частицы < 0,01 мм) появляются процессы засоления и солон-цеватости. В результате образуются солончаки типичные, корковые, пухлые, относящиеся к классу галогенного опустынивания, высшая стадия которого наступает при глубине 0,5-1,0 м минерализованных грунтовых вод и содержании физической глины более 80 %. Чем меньше физического песка, тем сильнее развиваются процессы галогенного опустынивания (табл. 1). Увеличение физического песка приводит к образованию локальных песчаных образований с
превращением в очаги опустынивания. С увеличением физического песка связано формирование бугров,
барханов, подверженных литогенному опустыниванию (рис. 1, контур 5).
Опустынивание
Стадии Классы
лнтогенный галогенный
фоновый уровень | | 1
слабое О 2 О <
среднее 1 1 3 i i
снльное 1 1 4 Г" I !
очень снльное о 5 О -
Рис. 1. Карта распределения ареалов литогенного, галогенного опустынивания и фонового уровня естественных экосистем
Терско-Кумской низменности
Почвы, содержащие >90 % физического песка, переходят в стадию очень сильного опустынивания, образуя массивы движущихся песков.
Таблица 1
Почвенные факторы, определяющие стадии опустынивания
Опустынивание Площадь Определяющие факторы, %
Класс Стадии тыс. га Физический песок Сухой остаток
Литогенный Фоновый уровень 510,5 45,5 <50,0 <0,5
Слабее 66,4 13,0 20-30 0,5-0,3
Вреднее 52,0 8,1 40-60 0,3-0,1
Сильное 51,0 6,1 60-90 <0,1
Очень сильное 62,8 7,7 >90 То же
Всего 174,1 34,1
Галогенный Фоновый уровень
Слабое 41,3 8,1 <50,0 <0,3
Среднее 28,1 5,5 20,0-40,0 0,3-0,б
Сильное 22,4 4,4 10,0-20,0 0,6-1,0
Очень сильное 17,3 3,4 <10,0 >1,0
Всего 131,3 21,4
В представленной карте движущиеся пески (сыпучие) образуют 6 контуров площадью 62,8 тыс. га, 7,7 % общей территории региона, отличительным признаком является тенденция расширения площадей, охва-
ченных сферой влияния антропогенных воздействий: пастьбы скота, проложением дорог, размещением животноводческих объектов и др. По происхождению пески делятся на материковые (элювиальные) эоловые и морские (аллювиальные). Стадия сильного опустынивания проявляется при содержании физического песка не менее 90 %, занимает 6,1 % территории (51,6 тыс. га) и представлена контурами с округло-пятнистой формой. Переход к средней и слабой степени опустынивания характеризуется значительным расширением площадей 21,1 % (162,8 тыс. га), где отмечается уменьшение песчаных фракций при слабой стадии 30-40 %, средней - 40-70. Здесь распространены светло-каштановые, лугово-кашта-новые почвы с признаками слабой и средней степени эрозии при одновременном развитии засоления. Увеличение глубины залегания минерализованных грунтовых вод до 2,0 м приводит к подтяжке солей в верхнюю метровую толщу с последующим их накоплением. Параллельно с процессами засоления почв происходит иссушение профиля, способствующего формированию галогенного опустынивания. Образование ареалов класса, галогенного опустынивания и сохранение участков с фоновым уровнем развития естественных экосистем определяются элементами микромезорельефа. Роль микрорельефа проявляется в чередовании мелких (от 1 до 10 м2) ареалов литогенного опустынивания с галогенным. Значение каждого из компонентов деградированных экосистем в микрорельефе различно, дифференциация их ареалов осуществляется согласно свойствам почв всего микрокомплекса [7, 8]. Так как ареалы классов галогенного опустынивания с границами почв и растительности не всегда совпадают,
оценка микрокомплекса осуществлена по соотношению площадей, выделенных стадий класса опустынивания. Для галогенного опустынивания характерно комплексное функционирование ареалов класса, где формируются комплексы с 2-3 компонентами.
По картографическому анализу среднекомплексное распределение характерно литогенному, сильнокомплексное - галогенному классам опустынивания. Важное значение имеет определение однородности контуров по принятому одному из показателей почв засоления, эрозии, солонцеватости и загрязнения. Однако при картировании мы приняли несколько менее строгое соблюдение однородности. В предлагаемой мелкомасштабной карте максимальная однородность контуров у литогенного класса, минимальная - у галогенного. Особый интерес представляет образование границ процессов деградации, возникновение которых связано с воздействием комплекса природных и антропогенных факторов. Постепенное изменение характерно в тех случаях, когда дифференцирующим фактором выступает климат, и более резкое, когда дифференциация определяется рельефом, засолением, эрозией. Комплекс этих условий определяет разнообразие границ контуров экосистем, отличающихся по степени деградации: литогенного опустынивания широкую полосу, измеряемую сотнями метров, галогенного - узкой полосой с точностью до 1 м [9]. Анализ содержания классов, их границ и разнообразия показывает целесообразность их разделения на монофакторные, генезис которых определяется одним фактором (рельеф, эрозия, гидрология), и полифакторные, возникающие при совместном влиянии перечисленных факторов. Поэтому при определении границ ареалов процессов деградации и опустынивания выявлены первичные и вторичные факторы границообразования. На аридные экосистемы, сформировавшиеся на почвах разного таксономического уровня, влияют свойства почв, почвооб-разующих пород, условия рельефа, грунтовые воды и растительность. Однако роль этих факторов проявляется при смене во времени и пространстве, формируя монофакторный тип границ; монофакторные границы свойственны континентальной части региона, где выявлен стабильный процесс границеобразования. В береговой полосе Каспия, где смена границ типов, почв и растительных сообществ имеет нестабильный характер, формируются полифакторные (динамичные) границы. Учитывая эти обстоятельства, представленная карта распределения ареалов литогенного, галогенного опустынивания составлена на основании монофакторных границ, тяготеющих к условиям формирования аридных экосистем.
Для определения основных направлений трансформации наземных полифакторных экосистем в монофакторные изучен гидротермический режим по отдельным сезонам года. Приводимые графики (рис. 2 1-Ш) показывают максимальную величину температуры на глубине 5 см для всех вариантов литогенного опустынивания, где температура в летний период достигает 45-48 °С, галогенного - 35-40. Глубже не меняется общая тенденция в температурном режиме. Максимальная ее величина по исследуемым вариантам (включая и фоновый уровень) в слое 20 см (рис. 2 III)
составляет 20-25 °С, причем в весенний и осенний периоды термический профиль выравнивается.
t °е
Месяц
t °C
Месяц
III
t °C
Месяц
Рис. 2. Температурный режим почв на разных глубинах при стадии сильного опустынивания. Глубины: I - 5, II - 10, III - 20 см.
----фоновый уровень;---литогенный;
--галогенный
Высокая температура в полуденные часы характерна автоморфным почвам с повышенным содержанием физического песка (литогенное опустынивание), минимальная - засоленным почвам (галогенное опустынивание), где отмечается увеличение физической глины. Литогенное опустынивание в ареале светло-
II
каштановых легкосуглинистых почв характеризуется температурными показателями, значительно превышающими показатели галогенного и фонового уровня опустынивания. Это объясняется высокой теплоемкостью, прогреваемостью поверхностного горизонта светлокаштановых почв, где содержание физического песка составляет более 60 %.
Важное значение при классификации процессов опустынивания имеет выявление закономерных связей содержания легкорастворимых солей и гранулометрического состава почв. По результатам исследований установлено, что в одинаковых условиях рельефа и грунтового увлажнения изменение суммы токсичных солей (табл. 2) происходит в зависимости от содержания физической глины.
Таблица2
Содержание солей, гранулометрических фракций в лугово-каштановой солончаковатой почве, мг-экв./100 г почвы
Разрез, глубины, см Сухой остаток, % НСО3 Ce SO4 Сумма токсичных солей
Р.107 Эфемерово-полынная
0-10 0,24 0,54 1,70 2,70 13,91
20-30 0,60 0,22 1,40 4,16 14,40
40-60 0,39 0,10 1,85 2,54 10,94
60-70 0,85 0,38 2,70 9,20 17,80
Р.118 Полынно-камфоросмовая
0-10 0,35 0,36 0,79 14,68 21,41
20-30 0,41 0,74 4,20 2,37 25,57
40-50 0,25 0,14 2,74 1,42 13,8
60-70 0,89 0,44 2,49 6,50 22,86
Полынно-многолетнесолянковая
0-10 0,15 0,68 0,60 0,02 9,3
20-30 0,49 0,88 2,20 0,40 18,0
40-50 0,92 0,58 0,42 6,49 29,09
60-70 0,98 0,73 6,33 1,69 34,31
В лугово-каштановой солончаковатой почве (разрез 107) на глубине 0-10 см сумма токсичных солей составляет 13,91 мг-экв., при содержании физической глины 50,2 %, тогда как на глубине 60-70 см с увеличением физической глины до 59,0 % количество токсичных солей достигает 17,8 мг-экв.
Солевой состав почв и соотношение гранулометрических фракций дают возможность раскрыть закономерные изменения в химизме процессов соленакопле-ния. Приведенные данные по лугово-каштановым почвам, формирующимся под эфемерово-полынной и по-лынно-камфоросмовой растительностью, являются характерными, раскрывающими максимальное содержание токсичных солей в горизонтах с высоким содержанием физической глины. Сама физическая глина неоднородна и состоит из илистой и пылеватой фракций, которые являются микроагрегатами органо-минерального происхождения. Фракции ила и пыли как компоненты почвенной массы наиболее динамичны и обладают индицирующим потенциалом, очень важным для условий аридных экосистем [10]. В этих фракциях сосредоточены почти все элементы питания растений, адсорбированная и капиллярная вода и обменные основания. Можно полагать о накоплении в
тонкодисперсных частицах и легкорастворимых солей, изучение которых связано с дополнительным проведением исследований в рамках самостоятельной темы.
При классификации процессов опустынивания учет упомянутых показателей дает возможность дополнить характеристику классов опустынивания по отдельным стадиям проявления негативных процессов. Кроме того, выявлена зависимость степени засоления и распределения солей по почвенному профилю от содержания физического песка. Литогенный тип опустынивания, где содержание физической глины < 20 %, характеризуется развитием ветровой эрозии и подтверждает значимость фракций гранулометрического состава почв в оценке процессов опустынивания.
Из вышеизложенного можно делать следующие выводы. Картография процессов опустынивания базируется на отображении классификационных единиц высшего таксономического уровня, объединяющего различия, формирующиеся в условиях аридного климатического режима, трансгрессивно-регрессивной динамики Каспия и интенсивного антропогенного воздействия.
1. Изменения, происходящие под влиянием процессов и различий, имеющих иерархическую последовательность, объединены на уровне классов и отражены на карте опустынивания. В предлагаемой карте выделены ареалы классов опустынивания с учетом региональных особенностей: литогенного, галогенного и фонового уровня, характеризующего естественное состояние аридных экосистем.
2. Развитие литогенного опустынивания обусловливается легким гранулометрическим составом почвы, где содержание физического песка (частиц > 0,01 мм) более 80 %. Дальнейшее увеличение песчаных фракций приводит к развитию ветровой эрозии, седиментации и появлению ареалов движущихся песков. Одностороннее увеличение физического песка на отдельных участках региона происходит эоловым путем, способствуя иссушению территории и формированию локальных очагов опустынивания.
3. Галогенное опустынивание формируется при увеличении физической глины, являясь ведущим фактором соленакопления в условиях близкого залегания минерализованных грунтовых вод. Физическая глина обусловливает в почве пластичность, способность к структурообразованию и уменьшению водопроницаемости. Почвы, содержащие физическую глину >60 %, активно подтягивают влагу по капиллярам, способствуя накоплению солей в верхних горизонтах почвы. В содержании физической глины и легкорастворимых солей существует определенная зависимость, отражающая усиление процессов соленакопле-ния при увеличении глинистых фракций до 80 %.
4. На картографические показатели процессов опустынивания оказывают влияние условия рельефа, создавая сильную комплексность галогенного класса, среднюю комплексность - литогенного, определяя характер границ, где постепенный переход с широкой полосой смены выявлен у литогенного класса опустынивания, узкой полосой - галогенного. Выделенные границы имеют характер полифакторного, неустойчивого с переходом к монофакторному устойчивому типу границ.
5. В оценке и классификации процессов опустынивания важное значение имеет учет влияния гранулометрического состава отдельных фракций на засоление почв и ветровой эрозии. В автоморфных условиях аридного климатического режима различия в содержании физического песка и физической глины являются определяющими в оценке, диагностике и классификации процессов аридизации, необходимых при разработке мероприятий по восстановлению деградированных экосистем.
Статья подготовлена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», госконтракт № П 1290, 31.08.2009 г.
Литература
1. Бабаев А.Г. Историко-географический анализ динамики
пустынных экосистем // Проблемы освоения пустынь. 1989. № 5. С. 18-25.
2. Харин Н.Г. Комплексные карты опустынивания и методи-
ка их составления по космическим снимкам // Исследование земли из космоса. Ашхабад, 1985. № 1. С. 48-59.
3. Бананова В.А. Карта антропогенного опустынивания и
методика их состовления по космическим снимкам // Комплексный мониторинг и прогноз состояния при-
Поступила в редакцию
родной среды: сб. докл. Всесоюз. симп. М., 1991. С. 187-189.
4. Зонн С.В. Опустынивание природных ресурсов аграрно-
го производства Калмыкии за последние 70 лет и меры борьбы с ним. Элиста, 1995. С. 19-52.
5. Залибеков З.Г. Процессы опустынивания и их влияние
на почвенный покров. М., 2000. С. 220.
6. Залибеков З.Г., Баламирзоев М.А., Биарсланов А.Б.
Опустынивание земель в Дагестане и применение ГИС-технологий в разработке мероприятий по управлению почвенными ресурсами // Почвенные и растительные ресурсы южных регионов России, их оценка и управление с применением информационных технологий. Махачкала, 2007. С. 9-18.
7. Добровольский Г.В., Федоров К.Н., Стасюк Н.В. Про-
блемы изучения почв Прикаспийской низменности // Почвоведение. 1986. № 3. С. 31-38.
8. Стасюк Н.В. Динамика почвенного покрова дельты
Терека. Махачкала, 2005. 194 с.
9. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг динами-
ки почвенного покрова // Аэрокосмические методы в почвоведении и их использование в сельском хозяйстве. М., 1990. С. 55-61.
10. Принцип постоянства соотношения гранулометрических
показателей полидисперсной системы почв. Ч.1. / В.С. Крыщенко [и др.] // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Ес-теств. науки. 2002. № 2. С. 87-90.
23 марта 2010 г.
