CC BY
35
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2010, том 16, № 5 (45), с. 15-24
————————— СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК =========
УДК 630.181.3
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМ И СТРАТЕГИЯ АДАПТИВНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ В ПОЛУПУСТЫНЕ СЕВЕРНОГО ПРИКАСПИЯ1
© 2010 г. М.Л. Сиземская, М.К. Сапанов
Учреждение Российской Академии наук Институт лесоведения РАН Россия, 143030 Московская обл., Одинцовский р-н, с. Успенское, ул. Советская, 21.
E-mail: [email protected]
Реферат. Изучена динамика погодных условий на территории Северного Прикаспия с 1951 по 2008 гг. и выявлены закономерности развития экосистем за полвека. Это позволило выделить три временных периода, в которые происходили заметные циклические изменения природных условий. Предложены подходы к рациональному адаптивному природопользованию, учитывающие особенности современной почвенно-гидрологической обстановки и требования к улучшению качества среды жизни местного населения. Проанализирован 60-летний успешный научный опыт Джаныбекского стационара Института лесоведения РАН, который позволяет рекомендовать к внедрению в широкую практику результаты разработанных методов агролесомелиорации для борьбы с опустыниванием и деградацией земель.
Ключевые слова: полупустыня, адаптивное природопользование, аридные регионы, Джаныбекский стационар
Полупустынный регион Северного Прикаспия в междуречье Волги и Урала, включающий в себя 2.9 млн. га природных комплексов с засоленными солончаковыми солонцами и солонцеватыми светло-каштановыми почвами, представляет собой трудный объект для хозяйственного использования. Например, целинные травянистые участки при перевыпасе домашних животных легко деградируют и долго восстанавливаются, а урожай на сельскохозяйственных полях страдает от общего дефицита влаги, частых засух и суховеев. Поэтому эта территория относится к зоне рискованного земледелия (Биогеоценотические основы ..., 1974). Кроме этого, свой отпечаток на состояние растительности оказывает общее изменение климата.
Целью данного исследования явилось изучение современной почвенно-гидрологической обстановки в Северном Прикаспии, определяющей направленность процессов эволюции ландшафтов и функционирование естественных целинных и искусственных экосистем и обусловливающей выбор методов рационального природопользования и сельскохозяйственного освоения территории.
Работа проводилась на Джаныбекском стационаре Института лесоведения РАН, расположенном в глинистой полупустыне Северного Прикаспия в 30 км к северу от соленого озера Эльтон (Волгоградская область).
Территория отличается континентальностью климата, трехкратным превышением испаряемости (более 900 мм) над годовым количеством осадков (менее 300 мм), неустойчивостью выпадения осадков и снежного покрова, частыми суховеями и засухами в вегетационный сезон (Биогеоценотические основы ..., 1974). Колебания атмосферной увлажненности, представляющие собой чередование многолетних влажных и сухих
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект № 09-04-00030.
периодов, характеризуются двойной периодичностью и укладываются в 12-16-летние периоды, а затем иногда и в 50 лет (Роде, 1959), являются определяющими состояние и степень проявления мезофитизации или опустынивания природных ландшафтов глинистой полупустыни Прикаспия.
Сельскохозяйственному использованию этих земель также препятствует мелкоконтурная комплексность почвенного покрова при сильной засоленности почв и близость засоленных грунтовых вод, залегающих на глубине 4.5-6.5 м. При этом, лишь лугово-каштановые почвы небольших западин (площадью до 500 м2) и падин (площадью от 1 до 100 га) промыты от легкорастворимых солей, и под ними залегают пресные линзы грунтовых вод (Роде, Польский, 1961).
Два экотопа: а) межпадинная равнина с преобладанием солончаковых солонцов (занимающих более 50% ее площади) на микроповышениях с господством прутняково-чернополынных ассоциаций пустынного типа и светло-каштановых солонцеватых почв (25% площади) под типчаково-пустынножитняково-ромашниковыми ассоциациями сухостепного типа на микросклонах с вкраплениями по микрозападинам с лугово-каштановыми почвами разнотравно-злаковых ассоциаций степного типа (до 25% площади) и б) падины, занимающие площадь до 10-14%, с лугово-каштановыми почвами под разнотравно-злаковой растительностью степного типа, - резко различаются по основным показателям: минерализации грунтовых вод, засоленности почв и их плодородию (Биогеоценотические основы ..., 1974; Оловянникова, 2004; Сапанов и др., 2005). Среднемноголетние значения продуктивности травяной растительности на солонцах составляет, в среднем, 8.9 ц/га, на светло-каштановых почвах - 12.8 ц/га, на лугово-каштановых - 28.7 ц/га (Оловянникова, 2004). Соответственно, выбор подходов и методов ведения сельского хозяйства в этих принципиально различных почвенно-экологических условиях также должен быть разным.
Сделаем небольшой исторический экскурс в недалекое прошлое для выявления основных способов использования этих земель. В Х1Х веке во времена Букеевского ханства (и до этого) почти на всей этой территории было развито кочевое отгонное скотоводство. Тогда же для повышения продуктивности земель стали использовать падины, выращивая на них зерновые и бахчевые культуры. В середине ХХ века была проведена широкомасштабная распашка целинных земель (с неизбежным вовлечением солонцов и светло-каштановых почв) для посева зерновых культур (в настоящее время многие площади уже не обрабатываются). С 70-х годов прошлого века началось использование обводнительно-оросительных систем (сейчас площади орошаемых земель также сокращаются). Уменьшение в сельскохозяйственном производстве зернового направления и орошаемого земледелия и увеличение доли животноводства связано с изменениями рыночных взаимоотношений, которые естественным путем снижают малорентабельные и рискованные типы производства в засушливых регионах. Как видим, история показывает, что выбор методов хозяйствования на этих землях крайне ограничен.
В этой связи, примечателен и уникален практический опыт Джаныбекского стационара, представляющий собой адаптивный способ сельскохозяйственного освоения территории на основе фундаментальных исследований природной среды и использования методов лесомелиорации (Роде, Польский, 1961; Биогеоценотические основы ..., 1974; Большаков и др., 1983; Рекомендации ..., 1988; Повышение продуктивности ..., 1989; Вомперский и др., 2000, 2006; Сапанов и др., 2005). Стационаром предлагается несколько направлений хозяйствования в богарных условиях с научным обеспечением предлагаемых технологий: использование почв солонцового комплекса межпадинной равнины для (а) выращивания сельскохозяйственной продукции в полезащитных лесных системах и (б) создания лесопастбищных участков. Падины можно использовать для выращивания бахчевых и зерновых культур, лесных насаждений (парков и дендрариев), садов и ягодников.
Включение почв солонцового комплекса в сельскохозяйственное производство невозможно без предварительной мелиорации солончаковых солонцов. Его основой является вовлечение природного гипса подсолонцового горизонта (с глубины 30-50 см) в пахотный слой мощностью 50 см с помощью плантажной вспашки. Рассолонцевание солонцов и отмывка легкорастворимых солей (рассоление почв) происходит в богарных условиях за счет дополнительного увлажнения в результате снегонакопления, в частности, лесными полосами. При длительном сельскохозяйственном использовании происходит значительное изменение почвоообразовательного процесса в солонцах. Водный режим из непромывного становится периодически промывным (Базыкина, 1974), повышается влагообеспеченность растений, происходит рассоление и рассолонцевание солонцов (Максимюк, 1961), изменяется их морфологическое строение и формируется специфическая агрогенная почва -элювиально-солевой постсолонцовый агрозем с благоприятными водно-физическими свойствами и слоем рассоления мощностью 1.5 м (Сиземская, 1986, 1991). Тем самым увеличивается биопродуктивность солонцов и солонцового комплекса в целом, и возрастает урожайность возделываемых на нем культур.
Таким образом, для глинистой полупустыни с природными условиями, признанными в мировой практике нелесопригодными, был разработан вариант природопользования на богаре, способствующий коренному улучшению почв, повышению продуктивности сельскохозяйственных угодий, оптимизации ландшафта с использованием жизнестойких лесных насаждений разного назначения (Биогеоценотические основы ..., 1974). Была практически реализована и создана уникальная действующая натурная модель лесоаграрного территориального комплекса «Джаныбекский стационар Института лесоведения РАН», которому Правительством Российской Федерации в 1997 году присвоен статус Памятника природы федерального значения.
На современном этапе выяснилось, что предлагаемые способы агролесомелиоративного использования земель в некоторых случаях оказались малоэффективными вследствие изменения природных условий, в том числе, климата. В этой связи, рассмотрим эти изменения и, в соответствии с этим, попытаемся скорректировать некоторые существующие методы адаптивного природопользования.
В рамках данной работы мы наиболее подробно изучили динамику природных условий на исследованной территории за период времени с 1951 по 2008 гг. Для этого был проведен сопряженный анализ метеорологических данных Росгидромета и Казгидромета, а также регулярных многолетних измерений уровня грунтовых вод и определения продуктивности растительного покрова, что позволило выявить 3 временных отрезка, в которые происходили заметные изменения природных условий региона (табл.).
Первый относительно стабильный по климатическим показателям временной отрезок охватывает период 1951-1975 гг. Состояние почв и ландшафтов в этот период условно рассматривается нами как «эталон для сравнения». Некоторые гидротермические показатели, характерные для этого периода, до сих пор приводятся для характеристики природных условий региона (Роде, Польский, 1961) в качестве «типичных», хотя они, по существу, также относятся лишь к одному из периодов его развития. Для этого отрезка времени характерны самые низкие за изученный 60-летний период среднегодовая температура и температура холодного полугодия, самая малая сумма осадков с почти одинаковым их количественным распределением по сезонам, самый невысокий коэффициент увлажнения (КУ). Характерно самое низкое стояние уровня грунтовых вод (УГВ) - 6-7 м. На этот же период приходится катастрофическая засуха 1972 г. На солонцах продуктивность прутняково-чернополынных сообществ составляет, в среднем, 9.4 ц/га, в западинах продуктивность разнотравно-злаковых сообществ - 24.7 ц/га.
Таблица. Некоторые средние показатели гидротермических условий и продуктивности целинных экосистем во второй половине ХХ века. Table. Some average indexes of both hydrothermal conditions and productivity of pristine ecosystems in second half of XX-th century.
Годы Температура, °С Осадки, мм Коэффициент увлажнения (КУ)* Продуктивность сообщества, г/м2
X-III IV-IX Гидрологический год X-III IV-IX Гидрологический год Прутняково-чернопо-лынное Разнотравно-злаковое
1951-1975 -4.3 18.0 6.9 137 132 269 0.28 94 247
1976-1995 -3.5 17.8 7.2 132 193 325 0.37 103 311
1996-2008 -2.1 18.6 8.2 135 150 285 0.29 118 311
1951-2008 -3.5 18.1 7.3 135 157 292 0.32 105 290
Примечание: * - коэффициент увлажнения (КУ Высоцкого Г.Н.) рассчитывается по формуле: КУ=Р/ЕО, где P - годовая сумма осадков, EO - испаряемость. Note: * - the humidity index (КУ by Vysotsky G.N.) counted by equation: КУ=Р/ЕО, when P - annual precipitation, EO - evaporability.
Второй период времени охватывает 1976-1995 гг. и характеризуется существенным увеличением количества выпадающих осадков. Среднегодовая сумма увеличивается до 325 мм, в основном, за счет летнего периода (на 60 мм), КУ возрастает до 0.37. На этом более влажном фоне начинают повышаться среднегодовые температуры, в основном, за счет зимнего периода. Растительность западин резко увеличивает свою продуктивность - до 31 ц/га; не столь заметно, но также возрастает продуктивность растительности и на солонцах - до 10 ц/га.
Тогда же начинается быстрый подъем УГВ более чем на 2.0 м - до 4.5 м от поверхности (Соколова и др., 2000), почвы становятся полугидроморфными. Этот подъем вызван воздействием ряда факторов и, в первую очередь, изменением климатических условий в этот период (Сапанов, 2007). Увеличивается минерализация грунтовых вод (ГВ). По сравнению с 1950-1960-и годами в грунтовых водах под солончаковыми солонцами существенно (примерно вдвое) возросла концентрация ионов С1- и М§2+, наметилась тенденция к увеличению концентрации №+. Общая минерализация ГВ увеличилась, в среднем, в 1.3 раза, достигнув величины 6.8±1.4 г/л (Соколова и др., 2000).
Под лугово-каштановыми почвами зафиксировано достоверное увеличение минерализации ГВ в среднем, в 5 раз (с 0.6±0.4 до 3.2±2.0 г/л), а ее значения в некоторых западинах сопоставимы с таковыми под солонцами. В них обнаружено статистически значимое накопление ионов ИСО3", С1- и №+. Происходит изменение химизма засоления с гидрокарбонатно-кальциевого в середине ХХ столетия на хлоридно-сульфатно-натриевый к концу века, что свидетельствует о некотором усреднении химического состава ГВ под разными членами солонцового комплекса (Сиземская, Бычков, 2005). С экологической точки зрения прогрессирующее засоление ГВ и сокращение зоны аэрации, в среднем, на 2 м, безусловно, ухудшает почвенно-гидрологическую обстановку.
Для третьего периода, который начался в 1996 г. и продолжается до настоящего времени, характерно потепление холодного сезона до -2.1 °С и, на этом фоне, значения температуры всего года - до 8.2 °С. Однако, по сравнению с предыдущим периодом, постепенно уменьшается общее количество осадков до 285 мм, за счет осадков теплого сезона. КУ уменьшается и возвращается к значениям первого периода. УГВ понизился до отметок 5.0-
5.5 м. Продуктивность травостоя в западинах сохраняется на уровне 31 ц/га, а на солонцах продолжает расти - до 11.8 ц/га.
В целом, в изменении гидроклиматических показателей за весь период с 1951 по 2008 гг., несмотря на их значительные колебания по годам, прослеживаются определенные тенденции. Так, в течение второй половины ХХ в. происходило увеличение увлажненности территории: среднегодовая сумма осадков возросла, в основном, за счет теплого полугодия, снизилась испаряемость, повысился коэффициент увлажнения. За 50-летний период количество осадков увеличивалось, главным образом, в теплый период года. Данное явление уменьшает риск атмосферной засухи, и, тем самым, условия теплого полугодия для функционирования растительных сообществ, включая лесные насаждения, улучшаются (Сапанов, 2006, 2007).
Это нашло отражение в изменении целинной растительности за последние десятилетия и в тенденции проявления ее все более мезофильного характера. Так, на солончаковых солонцах вместо прутняково-чернополынных начинают доминировать чернополынно-прутняковые растительные ассоциации (Оловянникова, 2004). На фоне увеличения общей продуктивности чернополынно-прутняковых сообществ черная полынь полностью утрачивает ранее присущие ей господствующие позиции в структуре ассоциации: если в начале 60-х годов она, по данным И.Н. Оловянниковой (2004), составляла почти 90% от продуктивности ассоциации, то в 2005 г. - лишь 25%. По нашим данным, в начале ХХ1 века продуктивность прутняка почти в 3 раза превосходит продуктивность черной полыни (рис. 1).
Расширяется распространение типчака, он доминирует в составе сообществ на светло-каштановых почвах (Новикова и др., 2004), сопровождающееся увеличением продуктивности надземной фитомассы травянистых растений на лугово-каштановых почвах с 24 ц/га в начале 60-х годов ХХ века до 33 ц/га в конце 90-х (Оловянникова, 2004). Наши данные за период 2004-2008 гг. свидетельствуют о сохранении высоких значений средней продуктивности разнотравно-злаковых сообществ на лугово-каштановых почвах западин, она в эти годы составляла около 31 ц/га (рис. 2).
В структуре продуктивности на фоне некоторого падения доли злаков в последнее десятилетие прослеживается тенденция увеличения относительной доли разнотравья и люцерны румынской с глубокой корневой системой, достигающей глубины 3.5 м. Наряду с повышением общей увлажненности территории этому способствовал и подъем УГВ. Поскольку их капиллярная кайма также поднялась на 2 м и достигла корнеобитаемой толщи почвы, корневая система растений оказалась в зоне постоянной обеспеченности влагой.
В целом, исследованные особенности современной экологической обстановки глинистой полупустыни Северного Прикаспия, связанные с подъемом УГВ и изменением климата за последние полвека и оказавшие существенное влияние на почвообразовательные процессы и развитие растительных сообществ, подтверждают цикличность развития природных явлений региона. Это требуют пересмотра некоторых представлений о путях и методах хозяйственного освоения этой территории.
В эти же годы получила дальнейшее развитие концепция устойчивого природопользования, которая, применительно к аридным регионам, предполагает создание адаптивных искусственных агролесных экосистем. В изменившихся не только природных, но и социальных условиях предлагаются следующие мероприятия для экологически неистощительного и социально значимого природопользования.
• Обустройство локальных полезащитных систем с целью дополнительного накопления влаги для выращивания сельскохозяйственной продукции.
На почвах солонцового комплекса более производительные, чем естественные, защитные лесные системы можно создавать лишь на локальных участках, равномерно разбросанных по
целинной территории. Поскольку здесь выпадает мало осадков и их достаточно лишь для произрастания целинных травянистых фитоценозов, повышение влагообеспеченности культурной растительности возможно за счет дополнительного снегонакопления и лишь на отдельных участках. Они должны занимать незначительную часть целинной территории (менее 20%), что определяется условиями снегопереноса. Одним из наиболее рентабельных способов использования полезащитной системы является создание культурных сенокосов из высокопродуктивных многолетних травосмесей, что способствует укреплению кормовой базы животноводства в полупустыне.
г/м2 120
100
80
60
40
20
0
Периоды
1951-1975 1976-1995 1996-2008
--Черная полынь .... Прутняк
-Сообщество в целом
г/м2
350 300 250 200 150 100 50 0
1951-1975
--- Злаки
----Разнотравье
1976-1995
Периоды
1995-2008
--Люцерна
-Сообщество в целом
Рис. 1. Продуктивность растений - эдификаторов в прутняково-чернополынной ассоциации на солонцах по И.Н. Оловянниковой (2004), Б.Д. Абатурову с соавторами (2005) с нашим дополнением за период 2004-2008 гг. Fig. 1. Productivity (g/m2) of edificatory plants in wormwood-kochia associations on solonetzes by I.N. Olovyannikova (2004), B.D. Abaturov et. al. (2005) with our additions at 2004-2008.
Рис. 2. Продуктивность растений -эдификаторов в разнотравно-злаковой ассоциации на лугово-каштановых почвах по И.Н. Оловянниковой (2004), Б.Д. Абатурову с соавторами (2005) с нашим дополнением за период 2004-2008 гг. Fig. 2. Productivity (g/m2) of edificatory plants in steppe forbs-grassy associations on meadow-chestnut soils by I.N. Olovyannikova (2004), B.D. Abaturov et. al. (2005) with our additions at 2004-2008.
• Создание локальных лесопастбищных участков для улучшения травостоя с использованием долговечных лесных культур.
При создании лесных полос, которые проходят по всем типам почв, необходимо использовать засухоустойчивые породы: вяз приземистый, ясень пенсильванский, смородину золотую, жимолость татарскую. Используя под посадку лишь лугово-каштановые почвы западин, целесообразно создавать локальные лесопастбищные участки для улучшения условий выпаса домашних животных. И здесь возможно введение лесных пород, обладающих собственным долголетием и/или возобновительной способностью (семенной и/или вегетативной), а список деревьев и кустарников можно расширить до 20-30 видов. Главной породой может выступать дуб черешчатый. При его включении в насаждения, представляющие собой колки, они сохраняются достаточно долго в созданном виде (50 лет и более). При введении вяза приземистого и кустарников отмечается формирование кустарниковых зарослей, которые затем также могут существовать длительное время без ухода и вмешательства человека (за счет дополнительного снегосбора и использования грунтовых вод из пресных линз, которые, в свою очередь, периодически пополняются
инфильтрационной талой водой при весеннем стоке в эти понижения рельефа, оптимизируя их влагообеспеченность). Вблизи облесенных западин за счет снегонакопления обеспечивается дополнительное увлажнение за год в среднем до 228 мм влаги, в результате чего биологическая продуктивность травяной растительности возрастает в 2-2.5 раза по сравнению с целинным солонцовым травостоем (Сапанов и др., 2005). Кроме того, сами лесные культуры на пастбищах служат кормом в осенний период и защищают животных от летнего зноя. Один из вариантов лесопастбищного обустройства - выращивание лесных культур в пределах широкой ленты (по аналогии с полезащитными системами) в виде лесных колков лишь по встречающимся в пределах этой ленты западинам. Другой вариант -рассеянное (дискретное) расположение лесных колков по западинам, по аналогии со встречающимися здесь естественными зарослями спиреи. При этом лесные колки должны располагаться на значительном удалении друг от друга, чтобы площади их индивидуальных снегосборов не соприкасались между собой. Такое размещение необходимо для обеспечения неистощительного водного режима целинной растительности на прилегающей целине. Колочно-западинная агролесомелиоративная система как один из перспективных вариантов использования агроландшафтов Северного Прикаспия отвечает задачам природоподобия и экологической нейтральности, характеризуется щадящим экологическим режимом, имеет большое социальное значение.
• Выращивание социально значимых долговечных рекреационных лесных насаждений в падинах.
Увеличивающаяся с каждым годом востребованность искусственных лесных насаждений рекреационного назначения в аридных регионах может быть успешно реализована при соблюдении основных принципов: правильного научного подхода к их созданию, учитывающего особенности и структуру насаждения, ассортимент пород, а, самое главное, -учет изменений условий местопроизрастаний под воздействием самих выращиваемых лесонасаждений в процессе их роста и развития (Сиземская, Сапанов, 2004).
На Джаныбекском стационаре доказана возможность использования падин для выращивания около 100 видов деревьев и кустарников (Сенкевич, Оловянникова, 1996). Для успешного развития сомкнутых лесных насаждений необходимо наличие пресных грунтовых вод, из которых используется более 400 мм. Кроме того, растениями потребляется влага весенней влагозарядки (в среднем, около 150 мм) и летние атмосферные осадки (в среднем, 160 мм). Лесные насаждения в аридных регионах почти всегда испытывают недостаток влаги, величина которого за последние десятилетия увеличилась. Это связано с выявленными нами изменениями климатических показателей. Они вызвали, с одной стороны, ухудшение условий лесовыращивания за счет уменьшения количества снега, являющегося основным источником дополнительной влагообеспеченности растений при метелевом снегопереносе, и сокращении мощности зоны аэрации вследствие подъема УГВ, а, с другой стороны, - улучшили за счет увеличения увлажненности теплого полугодия (Сапанов, 2006).
Именно дефицит влаги является главным фактором, который лимитирует рост, развитие и сохранность древостоев и, в конечном итоге, может вызвать их гибель. Расход влаги насаждениями складывается из влаги осенне-зимних осадков, обеспечивающих весеннее накопление воды в почвах, грунтовых вод (при наличии) и осадков за вегетационный сезон (при этом некоторая часть воды тратится на физическое испарение). Однако большинство древостоев (из вяза, клена, дуба, тополя) интенсивно расходуют пресную линзу грунтовых вод. Например, взрослые плотные насаждения из вяза приземистого и дуба черешчатого расходуют 700-900 мм влаги, из них 60-80% - из грунтовых вод. Этот процесс приводит к исчерпанию здесь пресной линзы через 20 лет после посадки деревьев за счет гидростатического подъема засоленных межпластовых вод под срединными рядами
массивных насаждений. Лишь под опушечные ряды осуществляется боковой подток пресной воды со стороны целинной части падины. Поэтому лесные культуры лучше всего создавать узкими полосами (шириной 10-12 м) или небольшими колками (площадью не более 400 м2). При этом, вероятность длительного существования лесных культур увеличивается при удачном подборе ассортимента лесных видов, отличающихся собственным долголетием (например, как у дуба), или естественной возобновительной способностью (как у тополя белого, многих кустарников).
Таким образом, на безлесных территориях России в рамках современной концепции устойчивого природопользования с учетом рыночных взаимоотношений в методологии защитного лесоразведения первичным должны быть не человеческие желания, а возможности самой территории нести нагрузку в виде долговечных лесонасаждений. Создание таких насаждений при дефиците воды возможно лишь в местах, обеспечивающих дополнительное глубинное депонирование воды в почвогрунтах за счет снегонакопления и поверхностного стока талых вод.
Заключение
Анализ гидроклиматических показателей за период с 1951 по 2008 гг. позволил выявить увеличение среднегодового количества осадков, в основном, за счет теплого полугодия, снижение испаряемости, повышение коэффициента увлажнения. Отмечено также общее повышение годовой температуры воздуха на 1.3 °С, однако происходит это за счет повышения температур (на 2.2 °С) в холодный период года, что приводит к частым оттепелям и отсутствию устойчивого снежного покрова.
В период повышения увлажнения территории отмечается синхронный подъем уровня грунтовых вод более чем на 2 м (с конца 70-х годов с глубины 6.5-7 м до отметки 4.4-4.8 м от поверхности земли к середине 1990-х годов ХХ века). По-видимому, эти процессы вызваны влиянием общих факторов, имеют обратимый характер и представляют собой один из многочисленных циклов развития природы (Роде, 1959; Динесман, 1960; Колебания увлажненности ..., 1980; Гумилев, 1998).
На этом фоне существенные изменения происходят в структуре и продуктивности растительности. Подтверждено увеличение в целом продуктивности травостоя и увеличение встречаемости в его составе все более мезофильных видов.
Изменения природно-климатической обстановки в последние десятилетия ХХ века позволяют характеризовать их как проявление этапа некоторой мезофитизации современной эволюции ландшафтов полупустыни. Для него характерно увеличение общей увлажненности территории и все большее влияние на почвообразовательный процесс грунтовых вод вследствие их подъема. Выявлено возрастание минерализации грунтовых вод за последние 50 лет на целине (в среднем, в 5 раз под лугово-каштановыми почвами и в 1.2 раза - под солонцами) и усреднение их химического состава под разными членами солонцового комплекса: они становятся хлоридно-сульфатно-натриевыми. С экологической точки зрения прогрессирующее засоление ГВ и сокращение зоны аэрации, в среднем, на 2 м, безусловно, ухудшает почвенно-гидрологическую обстановку.
С учетом этого предложены различные варианты устойчиво функционирующих агролесных ландшафтов и обоснована возможность создания устойчивых, более продуктивных, чем целинные фитоценозы, искусственных лесных экосистем разного строения и назначения, которые способны значительно увеличить разнообразие и ресурсный потенциал этих земель и которые становятся все более важной составляющей природных экосистем аридных регионов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Абатуров Б.Д., Ларионов К.О., Колесников М.П., Никонова О.А. 2005. Состояние и обеспеченность сайгаков (Saiga tatarica) кормом на пастбищах с растительностью разных типов // Зоологический журнал. Т. 84. № 3. С. 377-390.
Базыкина Г.С. 1974. Водный режим и водный баланс мелиорируемых почв в культурных биогеоценозах // Биогеоценотические основы освоения полупустыни Северного Прикаспия. М.: Наука. С. 63-146.
Биогеоценотические основы освоения полупустыни Северного Прикаспия. 1974. М.: Наука. 360 с.
Большаков А.Ф., Эрперт С.Д., Шейнин Л.Б. 1983. Пути сельскохозяйственного освоения полупустыни. М.: Наука. 72 с.
Вомперский С.Э., Оловянникова И.Н., Базыкина Г.С., Сапанов М.К., Сиземская М.Л. 2000. Основные итоги биогеоценотических исследований и лесомелиорации в полупустыне Северного Прикаспия // Почвоведение. № 11. С. 1305-1317.
Вомперский С.Э., Добровольский Г.В., Сапанов М.К., Сиземская М.Л., Соколова Т.В. 2006. Рукотворный лесной оазис в полупустыне // Вестник РАН. № 9. С. 798-804.
Гумилев Л.Н. 1998. Тысячелетие вокруг Каспия. М.: Институт ДИ-ДИК. 592 с.
Динесман Л. Г. 1960. Изменение природы северо-запада Прикаспийской низменности. М.: Издательство АН СССР. 159 с.
Колебания увлажненности Арало-Каспийского региона в голоцене. 1980. М.: Наука. 236 с.
Максимюк Г.Л. 1961. Изменение химического состава и физико-химических свойств солончаковых солонцов в результате промывок // Труды Почвенного института им. В.В. Докучаева. М.: АН СССР. Т. 56. С. 215-296.
Новикова Н.М., Волкова Н.А., Хитров Н.Б. 2005. Изменение ботанического разнообразия компонентов солонцового комплекса на Джаныбекском стационаре по данным наблюдений 1950-х и 2000-х гг. // Биоресурсы и биоразнообразие экосистем Поволжья. Материалы международного совещания, посвященного 10-летию Саратовского филиала ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН, 24-28 апреля 2005 г. Саратов: Издательство Саратовского Государственного Университета. С. 91-93.
Оловянникова И.Н. 1976. Влияние лесных колков на солончаковые солонцы. М.: Наука. 126 с.
Оловянникова И.Н. 2004. Динамика продуктивности растительного покрова в Заволжской глинистой полупустыне // Ботанический журнал. Т. 89. № 7. С. 1121-1136.
Повышение продуктивности полупустынных земель Северного Прикаспия. 1989. М.: Наука. С. 93-113.
Рекомендации по защитному лесоразведению и лесной мелиорации в глинистой полупустыне Северного Прикаспия. 1988. М.: ЦБНТИ Гослесхоза. 68 с.
Роде А.А. 1959. Климатические условия района Джаныбекского стационара // Сообщения Лаборатории лесоведения. М.: АН СССР. Вып. 1. С. 3-40.
Роде А.А., Польский М.Н. 1961. Почвы Джаныбекского стационара, их морфологическое строение, механический и химический состав и физические свойства // Труды Почвенного института им. В.В. Докучаева. Т. 56. М.: АН СССР. С. 3-214.
Сапанов М.К. 1998. Основные принципы создания адаптированных колочно-западинных насаждений в глинистой полупустыне // Лесное хозяйство. № 5. С. 29-30.
Сапанов М.К. 2003. Экология лесных насаждений в аридных регионах. Тула: Гриф. 248 с.
Сапанов М.К. 2006. Условия выращивания защитных лесных насаждений в полупустыне Северного Прикаспия в связи с изменением климата во второй половине ХХ века // Лесоведение. № 6. С. 45-51.
Сапанов М.К. 2007. Синхронность изменения уровней Каспийского моря и грунтовых вод в Северном Прикаспии во второй половине ХХ в. // Известия РАН. Серия географическая. № 5. С. 82-87. Сапанов М.К., Сиземская М.Л., Оловянникова И.Н. 2005. Агролесомелиоративная система адаптивного природопользования в богарных условиях полупустыни Северного Прикаспия // Почвоведение. № 3. С. 264-270. Сенкевич Н.Г., Оловянникова И.Н. 1996. Интродукция древесных растений в полупустыне
Северного Прикаспия. М. 180 с. Сиземская М.Л. 1986. Изменение морфологических показателей почв солонцового комплекса Северного Прикаспия // Генезис и мелиоративное освоение почв солонцовых территорий. Труды Почвенного института им. В.В. Докучаева. М.: ВАСХНИЛ. С. 42-51.
Сиземская М.Л. 1991. Мелиорируемые солонцы Северного Прикаспия и подходы к их
классификации // Почвоведение. № 9. С. 97-108. Сиземская М.Л., Бычков Н.Н. 2005. Солевое состояние лугово-каштановых почв Северного Прикаспия в условиях подъема уровня грунтовых вод // Почвоведение. № 5. С. 543549.
Сиземская М.Л., Сапанов М.К. 2004. Устойчивость к рекреации видов и сообществ растений в аридных условиях // Влияние рекреации на лесные экосистемы и их компоненты. М.: КМК. С. 132-148.
Соколова Т.А., Сиземская М.Л., Сапанов М.К., Толпешта И.И. 2000. Изменение содержания и состава солей в почвах солонцового комплекса Джаныбекского стационара за последние 40-50 лет // Почвоведение. № 11. С. 1328-1339.
THE MODERN CONDITION OF ECOSYSTEMS AND STRATEGY OF ADAPTIVE NATURE MANAGEMENT IN NORTHERN PRICASPIAN SEMI-DESERT
© 2010. M.L. Sizemskaya, M.K. Sapanov
Institute of Forest Science of Russian Academy of Sciences Russia, 143030Moscow area, Odintsovskii distr., Uspenskoe, Sovetskaja str., 21. E-mail: [email protected]
Abstract. Dynamics of weather conditions in the territory of Northern Pricaspian since 1951 till 2008 have been studied and development mechanisms of nature ecosystems during 50-year period have been revealed. Three parts of this process, in which there were appreciable changes of environment of region, have been shown. The general trend of natural and climatic conditions over last decades of the XX-th centuries can be described as a mesofitization stage of modern evolution of semi-desert landscapes. The basis of rational adaptive nature management, considering the features of modern soil-hydrological conditions and the need to improve the quality of environment, is developed. The results of 60-year successful scientific experience (desertification and degradation of soils control by methods of agroforest melioration) at the Dzhanybek Research Station of Institute of Forest Science RAS can be recommended for usage in practice in other regions.
Key words: semidesert, adaptive nature management, arid regions, Dzhanybek Research Station.
