CC BY
3Ежеквартальный
научно-практический
журнал
естник ЛПК
Ставрополья
УДК 911.52
Сивоконь Ю. В.
Sivokon Yu. V.
ВНУТРИЛАНДШАФТНАЯ ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ВЫСОТНЫХ ГЕОБОТАНИЧЕСКИХ ПОЯСОВ ГОРНЫХ ЛАНДШАФТОВ ДОЛИНЫ РЕКИ СОФИЯ (КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕССКАЯ РЕСПУБЛИКА)
INTRALANDSCAPE GEOCHEMICAL DIFFERENTIATION ELEVATED GEOBOTANICAL BELTS MOUNTAIN LANDSCAPE RIVER VALLEY SOFIA (KARACHAY-CHERKESS REPUBLIC)
Проводится анализ геохимических особенностей почвенного и растительного компонентов ландшафтов различных геоботанических поясов. Выявлены особенности латерального распределения химических элементов в компонентах высотных поясов.
Ключевые слова: горный ландшафт, геоботанический пояс, геохимические особенности.
The article analyzes the geochemistry of soil and vegetation components of landscapes of various geo-botanical zones. The features of the lateral distribution of chemical elements in the components of high-altitude zones.
Key words: mountain landscape, geobotany zone, geo-chemical features.
Сивоконь Юлия Вячеславовна -
ассистент кафедры землеустройства и кадастра
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652) 71-72-40
E-mail: geografwoman@yandex.ru
Sivokon Yulia Vyacheslavovna -
Assistant of the Department of Land Management and inventory Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8(8652) 71-72-40
E-mail: geografwoman@yandex.ru
На современном уровне взаимодействия человека и природы определение геохимических особенностей различных областей является одним из основных путей познания окружающего мира. В этой связи большое значение приобретает определение количественных показателей современного состояния природных геосистем. Важнейшей задачей является установление закономерностей дифференциации химического состава окружающей среды в целом и ее компонентов в частности. Особого внимания требует исследование геохимической структуры ландшафтов горных территорий, которые при современном уровне антропогенной трансформации природных комплексов выступают в качестве эталонных участков биосферы.
Объектом данного исследования явились ландшафты долины реки София в Карачаево-Черкесской Республике. Исследования проводились в пределах Софийского среднегор-ного ландшафта хвойных лесов и Софийского высокогорного ландшафта луговых ассоциаций.
Долина реки Софии является составной частью Бокового хребта и простирается от г. София (3637 м) на северо-запад. В геологическом отношении территория сложена в основном серыми гранитами, в меньшей степени - гнейсами. Из четвертичных отложений
преобладают коллювиально-делювиальные, коллювиальные и моренные отложения [1].
С Софийского хребта берут начало левые притоки реки Софии [2]. Одним из таких притоков является река Кашха-Эчкичат, истоки которой находятся в верхних Софийских озерах. Река не имеет выработанного профиля, ее долина представлена «лестницей» древних цирков с большими перепадами высот. В пределах этого притока реки Софии отбор проб проводился по высотному профилю этих двух ландшафтов, что позволило получить геохимические данные по катенному ряду сопряженных фаций.
Для Софийского среднегорного ландшафта характерны динамично изменяющиеся с высотой биоклиматические показатели, которые определяют формирование здесь нескольких высотных геоботанических поясов. В пределах днища долины Софии сформировался долинный экотон с преобладанием луговой растительности (на месте вырубленных сосновых лесов) и березняками вдоль русла реки. Далее, до высоты 2000 м над уровнем моря на восточном склоне распространен доминантный пояс хвойных пихтовых лесов, а на западном -пихтово-сосновых лесов на бурых лесных почвах. В диапазоне высот от 2000 до 2400 м над уровнем моря, на границе среднегорий и высокогорий, формируется переходный геоботанический пояс или пояс экотона верхней границы леса. Данная территория представлена
в
естник АПК
Ставрополья
№ 4(16), 2014
Науки о земле
169
сочетанием сосновых редколесий, березовых криволесий и луговых ассоциаций на примитивных горно-лесных, горно-кустарниковых и горно-луговых почвах. Примерно с высоты 2350-2400 м над уровнем моря располагается Софийский высокогорный ландшафт. В его пределах сформировались три геоботанических пояса - субальпийский и альпийский высокогорных лугов, а также субнивальный. В поясе экотона верхней границы леса днища долины Софии и на субальпийских лугах осуществляется выпас скота. Кроме того, данный район популярен у туристов [3].
На данном ключевом участке было заложено 9 экспериментальных площадок, на каждой из которых были проведены полевые исследования. Экспериментальные площадки были заложены в пределах четырех геоботанических поясов: долинного экотона реки София, пояса хвойных лесов, циркового экотона верхней границы леса, субальпийском и альпийском, в диапазоне высот 1700-2800 м над уровнем моря (рис. 1).
Рисунок 1 - Схема расположения экспериментальных площадок катенного ряда в высотных геоботанических поясах Софийских ландшафтов
Геоботанический пояс долинного экотона Софии:
2 - вторая надпойменная терраса днища долины с луговой растительностью и антропофитами на луговых аллювиальных почвах;
Геоботанический пояс хвойных лесов:
1 - склон троговой долины, сложенный кол-лювием, юго-западной экспозиции с сосново-пихтовыми лесами на горных лесных бурых почвах;
3 - эрозионная долина левого притока Софии, сложенная коллювиально-пролювиальными отложениями, с березовым криволесьем на грубоске-летных примитивных горно-лесных почвах;
4 - крутой склон троговой долины, сложенный коллювием, северо-восточной экспозиции с пихтовыми лесами на горных лесных бурых почвах.
Цирковый экотон верхней границы леса:
5 - днище цирка, сложенное делювием и коллювием, с субальпийскими высокотравными лугами и антропофитами (на месте бывших кошей) на горно-луговых почвах;
6 - крутой склон конуса выноса, сложенный пролювиально-коллювиальными отложениями, юго-восточной экспозиции, с разнотравно-вейниковыми лугами;
7 - очень крутые склоны верхней части цирка с выходами скальных пород гранитоидов и березовыми криволесьями на примитивных горнокустарниковых почвах;
Геоботанический пояс субальпийских лугов:
8 - крутые склоны (нижняя треть), сложенные коллювием, с субальпийскими лугами на горнолуговых почвах и осыпями (до 15-25 %).
Геоботанический пояс альпийских лугов:
9 - днище цирка, сложенное моренными отложениями, с фрагментами альпийской растительности на горно-луговых почвах.
На указанной территории для целей оценки состояния природной среды выполнялась ландшафтно-геохимическая съемка. Для изучения геохимических характеристик компонентов ландшафтов на каждой экспериментальной площадке нами были взяты почвенные образцы и произведен отбор растительных проб. Определение содержания валовых форм элементов проводилось методом вольтампе-рометрического анализа. Нами рассмотрена группа биогенных элементов с высокой миграционной способностью: цинк, медь, свинец и кадмий. В качестве информативных показателей были выбраны средние содержания элементов в гумусовом горизонте почв, надземных органах растений, а также интенсивность биологического поглощения элементов растениями.
Одними из основных факторов, влияющих на современные условия миграции, являются гумусированность почвенного покрова и кислотность почв.
Во всех фациях Софийских ландшафтов почвы кислые (табл. 1).
170
Ир Ставрополья
научно-практический журнал
Таблица 1 - Показатели кислотности и гумусированности почв геоботанических поясов Софийских среднегорного и высокогорного ландшафтов
№ экспериментальной площадки Геоботанический пояс Высота над у.м., м рН Гумус, %
2 Долинный экотон антропогенного характера 1700 5,39 8,3
1 Пояс хвойных лесов 1800 5,82 8,7
3 1750 5,08 4,3
4 1770 5,67 6,9
5 Цирковый экотон 2000 5,37 7,6
6 2200 5,42 8,1
7 2350 5,11 3,9
8 Субальпийский пояс 2430 4,73 4,6
9 Альпийский пояс 2800 4,11 7,9
Низкий рН почв объясняется тем, что режим кислотности складывается под влиянием целого ряда факторов: свойств материнской породы (гра-нитоиды дают продукты выветривания с кислой реакцией), грунтовых вод, климатических условий. В изменении рН почв по катенному ряду геоботанических поясов наблюдается тенденция к усилению кислотности вверх по профилю от доминантного пояса хвойных лесов к альпийскому (рис. 2).
Долинный экотон Лесной пояс Цирковый экотон Субальпийский Альпийский пояс
пояс
- - - - рН — Гумус, %
Рисунок 2 - Распределение кислотности и гумусированности верхнего почвенного горизонта по геоботаническим поясам
Гумус благодаря особенностям молекулярного строения активно влияет на аккумуляцию и миграцию химических элементов в почве и является важной частью механизма регулирования миграционных потоков. Наиболее высокие показатели гумусированности почв наблюдаются в долинном экотоне антропогенного характера. Далее к субальпийскому поясу содержание гумуса в верхнем почвенном горизонте уменьшается вдвое, однако в альпийском поясе снова возрастает до 7,9 %. Отличительной чертой гумуса альпийского пояса является его «грубый» характер - наличие в его составе не полностью гумифицирован-ных растительных остатков.
При анализе распределения элементов в почвенном и растительном компонентах различных геоботанических поясов прослеживается общий тренд уменьшения концентраций элементов во всех изучаемых компонентах при росте высоты нахождения геоботанического пояса над уровнем моря и при уменьшении антропогенной нагрузки на территорию.
Почвы - важное звено, связывающее почво-образующие породы, грунтовые воды с приземной атмосферой, растениями и живыми организмами. В них наблюдается наибольшее напряжение геохимических процессов, причём его максимум характерен для гумусового горизонта, который является геохимическим центром ландшафта. Анализ содержания химических элементов в почвах различных частей катенного ряда, позволил выявить особенности их распределения (рис. 3).
42
2_____
-3--
Долинный Лесной пояс Цирковый экотон Субальпийский Альпийский пояс экотон пояс
Рисунок 3 - Латеральное распределение элементов в почве по геоботаническим поясам Софийских среднегорного и высокогорного ландшафтов, мг/кг
Концентрации химических элементов в почве постепенно снижаются с ростом высоты над уровнем моря и переходе геоботанических поясов от долинного экотона в долине Софии к альпийскому поясу. Наиболее высокие концентрации всех изучаемых элементов наблюдаются для почв долинного экотона. Далее по профилю содержание элементов уменьшается по разному для каждого элемента. Так, концентрации свинца, меди и цинка в почвах альпийского пояса по сравнению с долинным экотоном снижаются втрое, а концентрации такого технофильного элемент, как кадмий, - в 22 раза, и в почвах альпийского пояса приближаются к нулю (0,04).
На рисунке 4 отражено распределение концентраций элементов в растительном компоненте в различных геоботанических поясах.
в
естник АПК
Науки о земле . № 4(16), 2014 *
171
Долинный экотон Лесной пояс Цирковый экотон Субальпийский Альпийский пояс
Рисунок 4 - Латеральное распределение элементов в растительном компоненте по геоботаническим поясам Софийских среднегорного и высокогорного ландшафтов, мг/кг
Изменение концентраций химических элементов в растительном компоненте (укосе травянистой растительности) подвергается той же закономерности, что и в почвенном компоненте. Латеральное распределение свинца в растениях долинного экотона и поясе хвойных лесов не имеет значимых различий. В цирковом экотоне концентрация его снижается более чем в 1,5 раза и далее продолжает резко сокращаться в субальпике. В растениях альпийского пояса наблюдаются наименьшие концентрации этого элемента. Наибольшие концентрации кадмия в долинном экотоне реки Софии, и с ростом высоты над уровнем моря его содержание сокращается в 15 раз. Вариации концентраций меди невелики. Содержание элемента незначительно сокращается от 9,2 в долинном экотоне до 5,7 мг/кг в альпийском луговом поясе. Содержание цинка не превышает его содержание в почвенном компоненте. По профилю происходит снижение концентрации данного элемента, однако в растениях лесного пояса и в цирковом экотоне концентрации близки. В растительном компоненте субальпийского пояса концентра-
Литература
1. Шальнев В. А. Эволюция ландшафтов Северного Кавказа. Ставрополь : Изд-во СГУ, 2007. 310 с.
2. Савельева В. В. Ландшафты Архыза // Северный Кавказ. Вып. II. Ставрополь, 1973.
3. Савельева В. В., Шальнев В. А. Рекреационные оценки природных комплексов Ар-хыза // Вопросы рекреационной географии Северного Кавказа. Ставрополь, 1977.
4. Владыченский А. С. Особенности горного почвообразования. М. : Наука, 1998. 189 с.
5. Земельные ресурсы Ставропольского края / В. И. Трухачев, П. В. Клюшин, А. С. Цыганков, В. Н. Чернышев ; Ставропольский государственный аграрный университет. Ставрополь, 2001.
6. Трухачев В. И., Воронин М. А., Клю-шин П. В. Мониторинг агроландшафтов Грачевского района Ставропольского края // Успехи современного естествознания. 2004. № 1. С. 108-110.
ции сокращаются почти вдвое и продолжают сокращаться в растениях альпики.
Таким образом, наиболее высокие концентрации всех описываемых элементов в исследуемых компонентах наблюдаются в долинном экотоне реки Софии, что подтверждает принцип катенно-го ряда в распределении химических элементов. В поясе хвойных лесов концентрации всех элементов несколько сокращаются, а в поясе циркового экотона характерно незначительное повышение концентраций меди и цинка в биотических компонентах. Наименьшие концентрации химических элементов прослеживаются во всех компонентах фаций альпийского пояса.
В результате проведенного исследования выявился ряд геохимических особенностей ландшафтов долины реки София:
- содержание в почве свинца, кадмия, меди и цинка колеблется в пределах 12,7-36,8, 0,04-0,88, 11,5-28,4, 20,5-30,7 мг/кг для каждого элемента соответственно. Концентрации свинца и кадмия превышают ПДК (ГН 2.1.7.2041-06), что является основанием для постоянного мониторинга;
- наблюдается увеличение концентраций химических элементов в компонентах с уменьшением высоты расположения геоботанического пояса над уровнем моря;
- почвы исследуемых ландшафтов относятся к классу кислых (рН в среднем около 5,18), это объясняется тем, что атмосферные воды в горах абсолютно чисты и не содержат примесей. Также для горных почв Кавказа характерна невысокая степень насыщенности основаниями [4]. Увеличение кислотности происходит последовательно от пояса долинного экотона Софии к альпийскому;
- характерно уменьшение содержания гумуса в почвах с ростом высоты над уровнем моря от пояса экотона к субальпийскому, далее в почвахальпики содержание гумуса резко возрастает, что объясняется наличием не полностью гумифициро-ванных растительных остатков.
References
1. Shalnev V. A. The evolution of the landscape of the North Caucasus. Stavropol : State University, 2007. 310 p.
2. Savelyeva V. V. Landscapes of Arhyz // North Caucasus. Vol. II. Stavropol, 1973.
3. Savelyeva V. V., Shalnev V. A. Recreational evaluation of natural complexes Arhyz // Questions recreational geography of the North Caucasus. Stavropol, 1977.
4. Vladychensky A. S. Features mountain soil. M. : Science, 1998. 189 p.
5. Land resources of Stavropol region / Trukh-achev V. I., Klyushin P. V., Tsygankov A. S., Chernyshev V. N. Stavropol State Agrarian University. Stavropol, 2001.
6. Trukhachev V. I., Voronin M. A., Klyushin P. V. Ag-rolandscapes monitoring of Grachevsky area of the Stavropol Territory // Success of Modern Natural Sciences. 2004. № 1. P. 108-110.
