CC BY
9Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского Серия: География. Том 22 (61). 2009 г. № 2. С.121-138. УДК 631.432
551.477
ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ ЗАПОВЕДНИКА «МЫС МАРТЬЯН» И ЕГО СВЯЗЬ С ГЕОТОПОЛОГИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ТЕРРИТОРИИИ
Смирнов В.О.
Таврический национальный университет им. В. И. Вернадского, г. Симферополь
Рассмотрены общие закономерности режима влажности почв заповедника «Мыс Мартьян», изменение динамики влажности почв в зависимости от характера растительности, геотопологических параметров территории. Показано, что коричневые почвы исследованного региона формируются в условиях периодически промывного водного режима.
Ключевые слова: почва, водный режим почв, механический состав почв, водный баланс почв
ВВЕДЕНИЕ. Известно, что условия увлажнения почв как в стенной, так и в горной части Крыма играют исключительную роль в жизни растущих на них растений. Поэтому изучение режима влажности почв при облесении горных территорий представляет большой интерес. В настоящем сообщении рассматривается режим влажности коричневых почв рекреационной зоны Южного берега Крыма в окрестностях г. Ялта на территории природного заповедника «Мыс Мартьян».
Одним из направлений исследования территории является оценка ее ландшафтных свойств на базе геотопологической концепции, позволяющей оценивать и прогнозировать свойства геосистем.
Цель работы состоит в изучении водного режима почв территории заповедника «Мыс Мартьян», их пространственной дифференциации с помощью геотопологического анализа. Это является явно актуальным вопросом при учете уникальности растительного и почвенного покрова заповедника.
Местоположение каждого элементарного ландшафта рассматривается в качестве важнейшего фактора, определяющего особенности входящих в него геокомпонентов и его физико-географические свойства. Эти особенности и свойства отличают конкретный контур от смежных с ним элементарных единиц ландшафтной дифференциации и проявляются на уровне непрерывных фоновых их изменений.
1. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Наблюдения (2008 г) проводили в условиях засушливого и более прохладного периода многолетнего цикла на территории заповедника «Мыс Мартьян», расположенном на склоне ЮВ экспозиции в нижнем горном поясе южного макросклона Главной гряды Крымских гор. Высота 0-230 м над ур. м. Общая крутизна склона 15°. По протяженности склона имеется три террасовидных уступа.
Территория заповедника, находящаяся в центральной части Южного берега Крыма, представляет собой характерный по растительности участок Субсредиземноморья в Крыму. Растительный покров Мартьяна является частью
растительного пояса можжевеловых и дубовых лесов и кустарниковых зарослей [12, 18], впоследствии названного шибляковым [16]. Коренной тип растительности этого пояса - можжевеловые леса.
Растительность заповедника, в целом, характеризуется как лесная, и представлена двумя формациями - формация дуба пушистого (Quercus pubescens) и Формация можжевельника высокого {Juníperas excelsa) [9, 10].
В распределении растительности по территории заповедника наблюдаются определенные закономерности. Главным фактором, оказывающим влияние на размещение сообществ в условиях Мартьяна, является влага. Размещение формаций тесно связано с сухостью климата.
Почвообразующие породы
Основными почвообразующими породами на территории заповедника являются юрские известняки и продукты их разрушения, представленные красно-бурыми щебнисто-глыбисто-глинистыми отложениями делювиального, обвального и оползневого происхождения. Они сформировались в плиоцен-четвертичное время. М.И. Муратов [13] называет их массандровскими. На северо-западе и в юго-восточной части заповедника в качестве почвообрзующих пород выделен смешанный делювий известняков и глинистых сланцев с песчаниками с преобладанием продуктов выветривания глинистых сланцев и песчаников [8].
Почвы
Основным типом почв на территории заповедника являются коричневые почвы, которые различаются по характеру почвообразующих пород, мощности почвенного профиля, смытости, скелетности и карбонатности. Выделено 12 почвенных видов, объединенных в три группы коричневых почв [8]:
1. красно-коричневые (красноцветные), сформировавшиеся на элювии и делювии известняка;
2. коричневые карбонатные на глинистых делювиальных отложениях -продуктах выветривания известняка;
3. коричневые слабо карбонатные на смешанном делювии известняков, глинистых сланцев и песчаников.
На крутых скалистых известняковых обрывах выделены перегнойно-карбонатные почвы [11].
Изучение режима влажности почв проведено на следующих участках (таблица 1).
1. Пробная площадка расположена на высоте 141 м н.у.м. в пределах средней части склона второй «террасы» протяженность склона 490 м, ЮВ экспозиция, крутизна склона 15-30°, склон прямолинейный в горизонтальном и вертикальном профиле.
Таблица !.
Гсотопологическая и почвснно-ботаннчёская характеристика пробных площадей 1-10 ( Кочкнн и др.. Ï 976; Ларина. 1474, 1476)
ю со
Почны Группа ассониашш ассоциации В 1.1 co- 'ЭКСПО- Уклон Верти- Горизон-
нлп- ta ЗИЦИИ поверх- кальная тальна)!
«laji H.J. м. ности, кри- кривизна
КИ град визна
1 Крае н о вато - кор и ч н е в ы с Дуба с единичным участием с подлеском из мож- 141 ЮВ ¡5-30 прямо- прямо-
маломощные средне- можжевельник« высокого на жевельника колючего линей- линейный
щебн истые на щсбнисто красновато-коричневых ма- и коротконожки в ым ный
каменистом элювии (¡о» ломощных почвах срсднекру- травостоем
ВеСТНЯКа тых ЮЖНЫХ склонов
2 Красно-коричневая сред не глинистая в комплексе со средненамы-го и на дел ю в н ал ы 1 ы \ ел абощебн и сто - х р я ще -ватых глинах Дуба на коричнево-красных МОЩНЫХ почвах выровненных и слабо наклонных участков с густым грабицинковым подлеском, ярусом иглицы и участием плюща таврического 109 юв 5-10 вогнутый вогнутый
3. Пере гнойно-карбонат- Зс м л я н и ч и 11 ко во - ду бо во - зе м л я н и ч н и ко в о ■ д у- юв 30-45 выпук- прямо-
ные каменист скцеб н и- можжевеловая на перегнои- бово-можжевеловая с лый линейный
стые эродированные ло - карбо н ат и ы х ка м е п и сто- подлеском из можже-
крутых склонов с час- шебнистых эродированных вельника колючего и
тыми обнажениями из- почвах крутых вогну 1 ы\ ярусом ладанника и
вестняка приморских склонов вязе ля
4 Красновато-коричневые маломощные средне-щебнистые на щебннето Каменистом элювии известняка Группа ассоциаций можжеие-лово-дубовая на красновато-коричневых маломощных почвах выпуклых водоразделов и ереднекрутых при водораздельных склонов с подлеском из можжевельника колючего, ярусом иглицы и чаевым травостоем 110 ю 10-15 прямолинейный вашу ГЬТЙ
го О ti
m -о О m
si
si
42
- го
ГП Ja
^ o ro ' m sti ZI X
> S
-о ж
> >
S я m S
tJ
s >
H 3 m ¿
■о
"S ^
О S 3 m
О О го я u tr о
го о й
I ] родолженме табл. I
№ Почны Группа ассоциации ассоциация Высо- Экспо- Уклон Верти- Горизон-
пло- та зиции поиерч- кал 1.и а л тальна»
шал н.у.м. НОС1И, кри- криннзна
К И град визна
9 Коричневые слабокарбонатные среднемошные тяжелосугл инистые слабощебнистые на сме- Группа ассоциации дуба на коричнево-красных мощных почвах выровненных и слабо наклонных участков с густым грабнннико-вым подлеском, ярусом иглицы и участием плюща таври- 225 К>В 10-15 вогнутый вогнутый
ч шанном делювии из- ческого
ю сп вестняков и глинистых сланцев
И) Коричневые карбонатные маломощные лег^ когл инистые среди с-щебнистые на продуктах выветривания известняков Группа ассоциации можжеве-лово-дубовая на красновато-коричневых маломощных Почвах выпуклых водоразделов и ередпекрутых при водораздельных склонов с подлеском йа можжевельника колючего ч ярусом ладанника 225 Ю13 10-15 выпуклый выпуклый
гп "О О гп
§1 §1 42
— го
£ и
гп 5, %%
^ О ГО
' гп
> ^
-о ж > >
2 я
т 2 >
н 3 т ^
-о [г ■о ^
О : ■о ,
О О го я и 0-о
Таблица 2.
Динамика шпасов алаги н слос О-100, 0-50 см, апрсль-иоябр.ь 200Я
Запасы влаги в слое 0-50 / 0-100 (мм) 4 мая Запасы влаги в слое 0-50 / 0-100 (мм) 8 нюня Запасы влаги в слое ОоО / 0-100 (ММ) период практики Запасы влаги в слое 0-50 / 0-100(мм) 8 августа Запасы влаги в слое 0-50 / 0-100(мм) 7 сентября Запасы влаги в слое 0-50 / 0-100 (мм) 4 октября Запасы влаги в слос 0-50 / 0-100(мм) 9 ноябри
Пробная площадь 1 25,3 26,9 16,4 13,8 14,4 25,5 26,8
58,0 55,7 35,7 29,1 28,0 49,5 51.1
1 [робная площадь 2 148,7 130,0 102,4 78,2 75.8 100,9 120,5
289, 253,5 216,8 161,2 150,4 180,3 198,5
Пробная площадь 3 35,0 25,3 20,9 15,0 8,0 17,8 24,9
52,6 41,43 36,3 28,3 12,0 29,9 36,7
Пробная площадь 4 46.6 38.8 33,7 31,8 29,2 35.6 38,6
77,2 64,8 53,4 49,6 46,5 64,3 70,0
Пробная площадь 5 28,1 28,3 21,3 18,9 14,6 19,9 20,3
45,5 46,8 36,2 31,4 24,2 31,5 32,9
Пробная площадь 6 28,4 26,8 20,3 13,8 11.5 18,1 19,1
46,0 42,4 34,7 24,0 20,1 26,2 27,4
Пробная площадь 7 24,4 26,6 22,5 18,5 18,0 20,6 21,8
52,6 50.8 47,6 36,2 33,8 36,4 40,4
Пробная площадь К 31,6 18,8 11,0 10,1 8,2 15,8 18,6
51,1 32,5 24,1 21,5 16,1 24,2 28,6
Пробная площадь 9 83,1 77,71 69,0 61,0 59,6 65,0 77,9
232,6 281,3 296,1 252,0 209,9 232,6 269,3
Пробная площадь 10 27,0 22,1 15,0 12,8 12,3 18,0 18,1
61,7 49,2 40,3 34,9 31,8 39,7 40,0
2. Пробная площадка расположена на высоте 109 м н.у.м. в пределах нижней части склона второй «террасы» протяженность склона 490 м, ЮВ экспозиция, крутизна
склона 5-10°, склон вогнутый в горизонтальном и вертикальном профиле.
3. Пробная площадка расположена на высоте 85 м н.у.м. в пределах верхней части склона третьей «террасы» протяженность склона 140 м, ЮВ экспозиция, крутизна склона 30-45°, склон выпуклый в вертикальном профиле и прямолинейный в горизонтальном.
Точки 1,2,3 расположены в пределах одно стокового бассейна, вдоль линии юго-восточного направления в пределах сложного склона из 3 «террас».
4. Пробная площадка расположена на высоте 110 м н.у.м. в пределах средней части склона второй «террасы» протяженность склона 280 м, Ю экспозиция, крутизна склона 10-15°, склон прямолинейный в вертикальном профиле и вогнутый в горизонтальном.
5. Пробная площадка расположена на высоте 125 м н.у.м. в пределах средней части склона второй «террасы» протяженность склона 130 м, В экспозиция, крутизна склона 10-15°, склон прямолинейный в вертикальном профиле и выпуклый в горизонтальном.
6. Пробная площадка расположена на высоте 140м н.у.м. в пределах ровной поверхности в верхней части склона второй «террасы», протяженность склона 130 м, ЮВ экспозиция, крутизна склона 0-3°, склон прямолинейный в вертикальном профиле и выпуклый в горизонтальном.
Площадки 5 и 6 расположены в пределах одного сложного склона.
7. Пробная площадка расположена на высоте 125 м н.у.м. в пределах средней части склона второй «террасы» протяженность склона 480 м, ЮВ экспозиция, крутизна склона 10-15°, склон прямолинейный в вертикальном профиле и в горизонтальном.
8. Пробная площадка расположена на высоте 65 м н.у.м. в пределах верхней части склона третьей «террасы» протяженность склона 120 м, ЮВ экспозиция, крутизна склона 15-30°, склон выпуклыйй в вертикальном профиле и прямолинейный в горизонтальном.
9. Пробная площадка расположена на высоте 220 м н.у.м. в пределах днища не глубокой «висячей» балки верхней части склона первой «террасы» протяженность склона 220 м, ЮВ экспозиция, крутизна склона 10-15°. Днище балки вогнутое в вертикальном профиле и в горизонтальном.
10. Пробная площадка расположена на высоте 220 м н.у.м. в пределах локального водораздела верхней части склона первой «террасы» протяженность склона 220 м, ЮВ экспозиция, крутизна склона 10-15°. Поверхность выпуклая в вертикальном профиле и в горизонтальном.
Пробные площади 9 и 10 расположены в пределах одного локального водосборного бассейна - 9 точка в днище балки, а 10 в верхней части ее правого борта, линии тока вдоль склона направлены на ЮЮЗ.
Мощность почв, определяемая толщиной рыхлого элювиально-делювиального слоя, который лежит на плотной слоистой и трещиноватой каменистой породе,
колеблется от 30-40 до 80 см с преобладанием почв 50-см мощности. Такие горные почвы классифицируются как среднемощные.
2.МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Так как почвы содержат много скелета, обломков плотных пород >1 мм, то объемный вес их определяли по методу Зайдельмана [3] в 3-кратной повторнсти. Извлеченный почвенный образец использовали также для определения количества грубообломочного материала и его фракционного состава ситовым методом.
Определение влажности почв проводили в начале каждого месяца с мая 2008 по ноябрь 2008 г. Образцы брали в 3-кратной повторности из каждого 10-см слоя стенки почвенного разреза до плотной подстилающей породы.
Так как почвы содержат много скелета, то влажность их определяли термостатно-весовым методом по усовершенствованной методике для определения влажности почв, содержащих влагоемкий скелет [5, 6, 7]. За наименьшую влагоемкость (НВ) принята величина влажности при максимальном насыщении почвы в зимне-весенний период 2008 г по материалам «Агрометеостанции Никитский сад».
3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ. В связи с особенностями формы склона на разных его элементах почвы несколько различаются по своим свойствам. В геотопах приуроченных к средним частям прямолинейных склонов формируются красно-коричневые маломощные среднещебнистые почвы; на приморских уступах в верхних частях крутых выпуклых склонов - пере гнойно-карбонатные каменисто-щебнистые эродированные почвы; на пологих вогнутых склонах - красно-коричневая среднеглинистая почва в комплексе со средненамытой на делювиальных слабощебнисто-хрящеватых глинах, на выпуклых склонах средней крутизны и местных водораздельных поверхностях - коричневые карбонатные маломощные легкоглинистые среднещебнистые почвы на продуктах выветривания известняков; в днищах балок и вогнуто-вогнутых склонах - коричневые карбонатные маломощные легкоглинистые среднещебнистые на продуктах выветривания известняков.
По количеству грубообломочного материала рассматриваемые почвы относятся к средне- и сильноскелетным разновидностям. По горизонтам скелетность почв пробных площадок колеблется в широких пределах - от 0 до 90%.
В геотопах приуроченных к средним частям прямолинейных склонов (пробные площади 1, 4, 5, 7) в верхних горизонтах скелетность составляет 30-40%, преобладает щебень, в нижних горизонтах скелетность возрастет до 60-80%, в скелете преобладает хрящ и щебень. На приморских уступах в верхних частях крутых выпуклых склонов (пробные площади 3,8) в верхних горизонтах скелетность составляет 17-25%, здесь существенно увеличивается доля щебня, в нижних горизонтах скелетность так же резко возрастает, при этом увеличение доли щебня не происходит. На пологих вогнутых склонах скелетность почв минимальна. Например, в пределах пробной площади 2, скелет практически отсутствует по всему профилю. На выпуклых склонах средней крутизны и местных водораздельных поверхностях (пробные площади 6,10) высокий процент скелетности (40-70%) наблюдается практически от поверхности, в скелете преобладает хрящ и щебень, доля мелкого хряща увеличивается от поверхности.
В почвах территории также наблюдается определенное количество камней, обломков пород >10 см, количественный учет которых не проводили. С учетом фракционного состава скелета рассматриваемые почвы можно назвать глинистыми каменисто-хрящевато-щебнистыми или каменисто-щебнисто-хрящеватыми. Более высокая скелетность почвы покатой части склона по сравнению с почвами уступа объясняется эродированностью, меньшей ее мощностью, где ближе к поверхности подступает сильноскелетный слой, что обусловлено характером рельефа (значительным уклоном). В то же время можно предположить, что на уступах большее количество мелкозема накопилось за счет принесенного мелкозема с покатых частей склона в далеком прошлом при формировании уступов [4].
Величины объемного веса (ОВ) мелкозема свидетельствуют о рыхлом сложении мелкоземистой части почв. Наиболее плотное сложение почвы отмечено на пологих вогнутых склонах с низкой скелетностью почв, с густым травянистым покровом в сомкнутом пушистодубовом лесе (пробная площадь 2) (1,126 - 1,32 г/см3), причем ОВ практически не меняется по профилю. Подобная картина наблюдается и в днищах балок (пробная площадь 10), где ОВ может достигать 1,6 г/см3, по профилю наблюдается некоторое варьирование показателя, в зависимости от привнесения мелкозема. Минимальные значения ОВ наблюдаюся на приморских уступах в верхних частях крутых выпуклых склонов (пробные площади 3,8) -
0.6-0,8 г/см3 - в верхних горизонтах и до 1,3 в нижних. Это прежде всего связано с высокой эродированностью почв и небольшим проективным покрытием травостоя. В геотопах приуроченных к средним частям прямолинейных склонов (пробные площади
1, 4, 5, 7) ОВ колеблется от 0,8-0,9 г/см3 в верхних горизонтах до 1,1-1,2 г/см3 в нижних.
Наблюдения за динамикой влажности почв является одним из важнейших и необходимых в стационарных исследованиях, так как именно водный режим в значительной степени определяет продуктивность почв и растений [8, 17].
Влажность почв на всех опытных участках определяли в наиболее типичных и по возможности наименее нарушенных рекреационной деятельностью условиях с тем, чтобы выявить различия по элементам склона, характеру растительности. Изучение влажности выявило обычное для коричневых почв чередование двух периодов: 1) влажного в холодное время года, когда почва максимально увлажняется и величины влажности достигают значений НВ и более и 2) сухого в теплый сезон года, когда в основной части профиля вследствие десукции почва находится в состоянии физиологического иссушения и величины влажности близки к значениям ВЗ. Лишь в верхнем слое, примерно до 10 см, почва иссушается до значений МГ и менее за счет физического испарения влаги (таблица 2, рис.1, 2, 3).
В засушливые годы, к которым можно отнести и 2008 г, особенно ярко выражен недостаток влаги в холодный период, что приводит к ухудшению водного режима коричневых почв в целом, значительно уменьшился промежуток времени с высокой влажностью почвы. При этом абсолютные величины влажности также оказались ниже обычных для влажных лет, что видно из сравнения влажности, приводимой в настоящем сообщении, с данными, полученными на основании ранее выполненных нами аналогичных исследований в годы с высоким количеством осадков [4].
Особенностью режима влажности почв 2007-2008 гг. является сильное иссушение уже в ранневесенний период, а начало увлажнения смещено на более поздний срок. Во влажные годы иссушение почв в районе наступает в апреле-мае, а к июлю влажность почвы снижается до состояния физиологической сухости. В марте, а порой и в апреле, почва бывает насыщена влагой до НВ или сохраняется в интервале НВ-ВЗР (ВЗР - влажность замедления роста, принята равной 70% от НВ). После летнего сухого периода заметное насыщение влагой почвенного профиля отмечается в ноябре [8]. В исследуемые засушливые годы в июне, а местами и апреле, влажность почвы была близка к калии ВЗР и даже изменялась в интервале ВЗР-ВЗ. Осеннее насыщение почв влагой наступило в ноябре.
Рассмотрим пространственное распределение влажности почв и ее динамику в пределах вегетационного периода 2008 г.
Наибольшими запасами влаги в течении года, в 3-4 раза превышающих средние для территории, наблюдаются в пределах пробных площадей 2, 9, расположенных в жней части склона второй «террасы» (склон вогнутый в горизонтальном и вертикальном профиле, пологий) и в днище балки (вогнутое в вертикальном профиле и в горизонтальном). Почвы в пределах данных площадок средне- и тежелосуглинистые, отличаются наименьшей скелетностью для всей территории заповедника. Это объясняет высокое содержание влаги на данных участках в течение всего вегетационного периода. В летние месяцы запасы влаги здесь превышают зимние запасы для ряда площадок. Кроме того, площадка 2 имеет починенное положение вдоль линий поверхностного и внутрипочвенного стока и, в связи с незначительным уклоном поверхности, является местом замедления стоковых процессов и аккумуляции влаги. Аналогичное явление наблюдается и в днище балки.
Растительный покров в пределах пробных площадей отличается наибольшей сомкнутостью полога леса, травяного и кустарникового яруса, наличием мощной подстилки, что способствует уменьшению испарения с поверхности почвы, «сохраняя» запасы влаги.
В течении года, на пробных площадях 2, 9 наблюдается уменьшение запасов влаги в почве в летние месяцы, тесно связанное с динамикой осадков. Исключение составляет июль месяц, когда количество осадков почти в 2 раза превысило норму. Однако в данный месяц осадки выпали в виде непродолжительных интенсивных ливней, большая часть осадков «ушла» в виде интенсивного поверхностного стока, существенно не повлияв на влажность почв территории. Данное явление наблюдается на всех пробных площадях за исключение - №9, расположенной в днище балки по которому при ливне проходит временный водоток, что обуславливает увеличение влажности здесь в июле месяце.
Рис. 1. Динамика запасов влаги в слое 0 -100 мм на пробных площадях 1,3,4,5,6,7,8,10.
Динамика запасов влаги в слое 0-100 см, мм
Л—2
*— 9
Рис. 2. Динамика запасов влаги в слое 0 - 100 мм на пробных площадях 2,10.
Рис. 3. Динамика осадков 2007-2008 гг, мм.
Наименьшими запасами влаги в пределах территории отличаются крутые приморские склоны (пробные площади 3, 8), с силиноэродированными, высокоскелентными, сильносмытыми почвами. Прежде всего, низкие запасы влаги в пределах данных участков обусловлены интенсивным стоком осадков за счет высокого уклона поверхности. Так же низкие показатели влажности обусловлены высокой скелетностью.
Растительный покров участков представлен относительно слабосомкнутыми можжевеловыми и земляничниково-можжевеловыми лесами, в данных растительных сообществах испарение с поверхности почвы высоко по сравнению с другими, представленными на территории заповедника. Интенсивным испарением и может быть объяснено резкое понижение запасов влаги в июне. На других площадках уменьшение запасов влаги происходило более сглажено при незначительном уменьшении количества выпадающих осадков.
Промежуточное положение по запасам влаги наблюдается на пробных площадях 1,4,5,6,7,8, приуроченных к различным частям склонов с различным профилем и планом, а так же крутизной. В зависимости от данных характеристик наблюдается некоторое варьирование влажности почв и запасов влаги. Наибольшие значения, при этом, наблюдаются в пределах средних частей длинных склонов слабой крутизны, вогнутых или прямолинейных в профиле и плане (пробные площади 4, 7). Растительный покров в пределах данных участков представлен можжевелово-дубовыми и можжевелово-сосоново-дубовыми лесами, отличающихся относительно высокой сомкнутостью.
В пределах участков, приуроченных к верхним частям склонов и выпуклых в профиле и плане запасы влаги несколько ниже (пробные площади 5,6,10), что связано с большей интенсивностью стоковых процессов и «выносом» влаги в нижние части склоном. Кроме того, на данных участках скелетность несколько выше.
В течение вегетационного периода на пробных площадях 1,4,5,6,7,8, в летние месяцы (даже при относительно небольшом изменении количества осадков
например между июнем и июлем) наблюдается постепенное уменьшение запасов влаги, за счет испарения. Обратная картина наблюдается в осенние месяцы.
Рассматривая изменение запасов влаги в почвенном профиле в пределах вегетационного периода на разных площадях отметим следующие закономерности:
- в пределах пробной площади 2 на вогнутом склоне с незначительными значениями крутизны наблюдается слабое варьирование запасов влаги по горизонтам, летом наблюдается небольшое иссушение почвы на глубине 20-60 см, за счет отсутствия притока влаги с поверхности и внутрипочвенного испарения;
- на крутых приморских склонах в верхних горизонтах запасы влаги минимальны, далее по профилю происходит некоторое увеличение запасов влаги с последующим уменьшением на глубине 80-100 см, что связано, прежде всего, с интенсивным испарением и стоком (пробные площади 3,8) в пределах всего вегетационного периода;
- в пределах остальных пробных площадей наблюдается постепенное уменьшение запасов влаги от поверхности к нижним горизонтам, при этом при уменьшении осадков по месяцам различия становятся меньше, на выпуклых верхних частях склонов наблюдается иссушение верхних горизонтов в засушливые месяцы (пробная площадь 10).
Характеристика водного режима и баланс влаги.
Как известно из литературных источников, формирование коричневых почв происходит в условиях непромывного и периодически промывного водного режима, что отмечено в ряде работ [8]. Исследования Каплюк Л.Ф. показали, что водный режим коричневых почв Крыма в основном складывается по типу периодически промывного. На основании положений Высоцкого [1, 2] и с учетом того, что в нижней зоне южного склона Крымских гор величины годовой испаряемости значительно превосходят годовую сумму осадков, можно было бы предположить, что здесь складывается непромывной тип водного режима. Но вследствие внутригодовой неравномерности в выпадении осадков, высокой скелетности и главным образом небольшой мощности рыхлого почвообразующего слоя в нижней зоне южного склона Крымских гор формируется периодически промывной тип водного режима почв [8].
Для характеристики типа водного режима мы использовали рассматриваемые данные наблюдений влажности почв и попытались составить баланс влаги в почвах заповедника «Мыс Мартьян» за вегетационный период. Баланс влаги составили по схеме, предложенной Роде [14, 15]. Эвапотранспирацию за теплый период (1У-Х) и за каждый месяц определили из уравнения водного баланса (таблица 5) [15] как сумму осадков и приращений запасов влаги в почве за срок. При этом исходили из того, что в теплый период внутрипочвенный отток влаги обычно отсутствует, однако возможно рассматривать искомую величину как сумму эватранспирации и стока (поверхностного и внутрипочвенного).
Габлица 3.
Баланс влаги (мм) за вегетационный период и помесячно
Элемент баланса Пробная площадь
1 7 3 4 5 6 7 8 9 10
Май
Приход
Запас на начало месяца 53,0 289 52,6 77,2 45,5 46,0 52,6 51,1 232,6 61,7
Запас на конец месяца 55,7 253,5 41,43 64,8 46.8 42,4 50,8 32,5 281,3 49,2
Приращение запаса -2,3 -35,5 -11,17 -12,4 1,3 -3,6 -1,8 -18,6 48,7 -12,5
Осадки 17.5 17.5 17,5 17,5 17.5 17,5 17.5 17.5 17,5 ! 7,5
Эватранспирация 19,8 53 28,67 29,9 16,2 21,1 19,3 36,1 -31,2 30
Июнь
Приход
Запас на начало месяца 55,7 253,5 41,43 64,8 46,8 42,4 50,8 32,5 281,3 49,2
Запас па конец месяца 35,7 216,8 36,3 53,4 36,2 34,7 47,6 24,1 296,1 40,3
Приращение запаса -20 -36,7 -5,13 -11,4 -10,6 -7,7 -3,2 -8,4 14,8 -8,9
Осадки 18,3 18,3 18.3 18,3 18,3 18,3 18,3 18.3 18,3 18,3
Эватранспирация 38,3 55 23,43 29,7 28.9 26 21.5 26.7 3,5 27,2
И юдь
Приход
Запас на начало месяца 35,7 216,8 36,3 53,4 36,2 34,7 47,6 24,1 296,1 40,3
Запас на конец месяца 29,1 161,2 28,3 49,6 31,4 24,0 36,2 21,5 252,0 34,9
Приращение запаса -6,6 -55,6 -8 -3,8 -4,8 -10,7 -11,4 -2,6 -44,1 -5,4
Осадки 62.8 62.8 62.8 62,8 62.8 62,8 62.8 62.8 62.8 62.8
Эватранспирация 69,4 118,4 70,8 66,6 67г6 73,5 74,2 65,4 106,9 68,2
Август
Приход
Запас па начало месяца 29,1 161,2 28,3 49,6 31,4 24,0 36,2 21,5 252,0 34,9
Запас на конец месяца 28,0 150,4 12,0 46,5 24.2 20,1 33,8 16,1 209,9 31,8
Приращение запаса -1,1 -10,8 -16,3 -3,1 -7,2 -3,9 -2,4 -5,4 -42,1 -3,1
Осадки ел 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0.1 0.! 0,1 0,1
Эватранспирация 1,2 10,9 16,4 3.2 7,3 4 2,5 5,5 42,2 3,2
л г? и = = - £ - я (О 1 со со Га! СП г-' Г-1 * л р- св л О а т С7 с> Г- О О ч ч— см 1 л (О [Л са Г"
О) т о см (С 04 Сч й 1п г^ Т-* Ф ем" СО (V л щ сч к Ч г-- я (г" 1 со ри я о ф 1-м и? [Л л 1 (О О: Т"
<в '— см 3 с£) э т см" л N а (О Л СМ ТГ -ГТ г_ п Т-- ю ей Й См см" СМ н л Й □й м
со со" со щ ш л! л 1 —' (О л Ф л ^ С5 ^ — ■ т м со ГЧ 1Л о" СМ см" л о; г4- СО СО а? т— (О ой" <1. г О) 03 ®
С: см см 1В ГШ се гй п г? я СМ № сч ■а- к? (м СМ г- ^ а ^ — сч 1±1 .-■Л
СМ я" СО ?) со т-.' п 3 ф (Ч со Й 05 См" л -Ч; г- & ш 1Л ф СМ"
СП *4 СП 3. со (С Ч1 ч ;м СЧ СО 5 о о 1Л — г-" К => о 1*М рь ■ ГО_ кГР со ®
О ® О) N С 1 -} РЗ о! сч СГ> п сч $ аз и; тГ г-- 'С о сОг им Й Оп Ш" СО_ и; 1Л Сч СС ¥ N
о л о СО О) а; (Ч Н а ч л. о" П О □3 1Л СО С1 ¡N1 ас* — 1-- СЙ О 1 а> ао « (Я ао" л о" И со_
с 00 (V ш СП -Ч1 Гм г, Щ К Л О} СП ■да -т щ. ьп О □о" ьП а.1 ш № Л Л" ■Л
— и я _ я Ь г" £ щ ? ; ь и § й ?. а ч и а гг* г в -с и 1 к — ; 1 ■71 - Э — - I | в ° л 3 1 X -я 1 г. й г и 3 г- I я I к с я 1 1 гп 3 В 5 <* - £ э в я ч и 73 Я В* и -н Й —г I & н- ^ ■зс ^ с. | н а V 1— — = - 1-а 'т1 =3 г1 С, tV С — г Л X = | ■Б £ - 1 п ■я и ■3 — и ш — 1 я 9Е — — Ё и 1
При составлении годового баланса влаги внутрипочвенный отток возможно
определить по сумме осадков холодного периода (Х1-Ш) за вычетом влаги, необходимой для пополнения дефицита запаса ее в почве, создающегося к концу теплого периода (октябрю), и расходуемой на испарение за этот срок. Этот расчет основан на том, что по достижении максимального насыщения до значений НВ поступающая затем в почву влага фильтруется через почвенный слой и уходит по трещинам подстилающей плотной горной породы в грунтовые воды. Часть осадков задерживается растительностью и испаряется. Также происходит частичное испарение влаги с поверхности почвы. Так как нам неизвестна величина внутрипочвенного оттока, то эвапотранспирацию за холодный период из уравнения водного баланса определить невозможно.
Анализируя данные таблицы 3 возможно сделать следующие выводы:
- В пределах территории заповедника «Мыс мартьян» в вегетационный период 2008 года сохраняется общая тенденция изменения запасов влаги в почве и величины эвапотранспирации, характерная для засушливых лет на ЮБК: большую часть вегетационного сезона наблюдается снижение запасов влаги в почвенном профиле; максимальные значения эвапотранспирации наблюдаются в летние месяца; в осенние месяца транспирация практически отсутствует; летние осадки существенного влияния на влажность почвы не оказывают, вследствие интенсивного летнего испарения и ливневого характера дождей; при обильных летних осадках увлажняется лишь поверхностный слой почвы до 10-20 см, редко до 30 см на открытых участках; рост и развитие древесно-кустарниковой растительности происходит в основном за счет влаги, накопленной в зимне-весенний период [8].
- Различия в значениях величины эвапотранспирации в пределах различных геотопов не значительно по сравнению с их месячными колебаниями. За вегетационный период различия составляют от 2 о 25 %, а в летние месяца, например, различия в значениях данной величины между различными геотопами могут составлять 4-10 раз.
- Максимальные значения эвапотранспирации наблюдаются на подчиненных вогнутых склонах с не болыпым уклоном поверхности, (пробная площадь 2). Высокая величина эвапотранспирации здесь, при максимальных значениях запасов влаги в почве, прежде всего, связана с наиболее интенсивной десукцией (здесь представлены сомкнутые ассоциации дуба пушистого с развитым подлеском, кустарниковым и травянистым ярусом). Здесь же наблюдаются и максимальные запасы влаги на конец вегетационного периода и летних месяцев. Это свидетельствует о минимальных для территории заповедника величинах поверхностного стока, испарения внутри полога леса и с поверхности почвы. В пределах данных геотопов. Аналогичная картина наблюдается и в пределах днища балок - пробная площадь 9.
Минимальные месячные значения эвапотранспирации (как и за вегетационный период), осеннего прироста запасов влаги в почве характерны для крутых выпуклых склонов с разреженной растительностью (пробные площади 1,3,8). Данное явление связано с высокой величиной стока, прежде всего при выпадении ливневых осадков. Внутримесячные различия изменения запасов влаги
здесь при минимальных значения для всей территории заповедника могут достигать 5-7 раз.
3. ВЫВОДЫ. На основании полевых исследований и полученного материала можно заключить, что пространственное распределение запасов влаги достаточно тесно связано с геотопологическими параметрами территории, при этом морфометрические свойства геотопов являются, на ряду с морфологическими особенностями почв, одними из ведущих факторов определяющих процессы перераспределния влаги в почве, внутрипочвенный и поверхностный сток, испарение.
Нахождение более точных зависимостей между пространственным распределением внутригодовой и внутримесячной динамики величин запасов влаги в почве, эвапотранспирации и изменения запасов влаги является достаточно сложным, в связи с многообразием геотопических (геотопологических) условий в пределах территории заповедника и многообразием факторов оказывающих влияние на формирование режима влажности в почве, по мимо геотопических условий территории (например, характер выпадения осадков, термический режим, характер стока и т.д.). Более детальное рассмотрение данных вопросов является предметом дальнейших исследований.
Список литературы
1. Высоцкий Г. Н. Омброэвапорометрические коррелягивы, пульсивность и диспуль-сивность грунтовых вод. Избр. соч. Т. 2. / Г.Н. Высоцкий. - М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 236 с.
2. Высоцкий Г. Н. О глубокопочвенном (полнопочвенном) почвоведении. Избр. соч. Т. 2. / Г.Н. Высоцкий. -М.: Изд-во АН СССР, 1962, с. 362-368.
3. Зайдельман Ф. Р. Методика исследований некоторых физических и водно-физических свойств каменистых почв / Ф.Р. Зайдельман // Почвоведение. - 1957. № 1. - С. 124-128.
4. Казимирова P.H. Почвы и парковые фитоценозы Южного берега Крыма / P.H. Казимирова.
- К.: Аграрна наука, 2005. -183 с.
5. Каплюк Л.Ф. К методике определения влажности почв, содержащих щебень влагоемких пород / Л.Ф. Каплюк//Почвоведение. - 1968. №9. - С. 136-139.
6. Каплюк JL Ф. Влияние террасирования на режим влажности коричневых почв КрымА / Л.Ф. Каплюк// Лесоводство и агролесомелиорация. Вып. 33. - Киев: Урожай, 1973.
7. Каплюк Л.Ф., Павлов Б. А., Поляков А. Ф. Динамика влажности коричневых почв под сосново-лиственными культурами Южного берега Крыма / Л.Ф. Каплюк // Почвоведение. - 1974.
-№ 1. С. 67-78.
8. Кочкин М.А., Казимирова P.H., Молчанов Е.Ф. Почвы заповедника «Мыс Мартьян» / М.А. Кочкин, P.H. Казимирова, Е.Ф. Молчанов // Труды Гос. Никитск. ботан. сада. - 1976.
- Том. 70. - С. 26-44.
9. Ларина Т.Г. Карта растительности заповедника «Мыс Мартьян» / Т.Г. Ларина // Государственный заповедник «Мыс Мартьян». Летопись природы. Книга 1. - Ялта, 1974. -С. 185-189.
10. Ларина Т.Г. Флора и растительность заповедника «Мыс Мартьян» / Т.Г. Ларина // Труды Гос. Никитск. ботан. сада. - 1976. - Том. 70. - С. 45-62.
11. Молчанов Е. Ф. Почвенно-климатический стационар / Е.Ф. Молчанов // Государственный заповедник «Мыс Мартьян». Летопись природы. Книга 4. - Ялта, 1977. - С.7-26.
12. Малеев В.П. Растительность Южного Крыма / В.П. Малеев // Труды Никитск. ботан. сада.
- 1948. - Том. 25,- Вып. 1-2. - С. 29-48.
13. Муратов М.И. Краткий очерк геологического строения Крымского полуострова / М.И Муратов.
- М.: Гос. научно-технич. изд-во лит-ры по геологии и охране недр, 1960. - 207 с.
14. Роде А. А. Водный режим некоторых основных типов почв СССР. - В кн.: Тепловой и водный режим почв СССР /А. А. Роде. -М.: Наука, 1968, с. 143.
15. Роде А. А. Основы учения о почвенной влаге. Т. 2. / А. А. Роде. - М.: Гидрометеоиздат, 1969
16. Рубцов Н.И., Котова И.Н., Махаева JI.B. Растительный покров / Н.И. Рубцов, И.Н. Котова, JI.B. Махаева// В кн.: Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 6. Украина и Молдавия. Вып. 4. Крым.-Л.: 1966. -С. 36-50.
17. Судницын И.И. Влажность почв и влагообеспеченность растений в условиях южного Крыма / Н.И. Судницын // Почвоведение. - 2008. № 1. - С. 75 - 82.
18. Станков С.С. Основные черты в распределении растительности Южного Крыма (Севастополь-Феодосия) / С.С. Станков // Бот. журн. - 1933. - № 1-2. - Т. 18. - С. 66-94.
Смирнов В.О. Водний режим ipymiii заповвдника " Мне Мари,ян" i його связь з геотопологичними параметрами repmopi'i / В.О. Смирнов // Учет записки Тавршського национального ушверситету iM. B.I. Вернадського. Сер1я: География. -2009. -Т.22 (61). -№2. - С. 121-138.
Розглянуто загальш законом1рноеп режиму вологоеп Грунпв зашшдника "Мис Март'ян", змша динампси вологоеп Грунпв у залежноеп ввд характеру рослинноеп, геотопологичних параметр1в територи. Показано, що коричнев! Грунти доаидженого perioHy формуються в умовах перюдично промивного водного режиму.
Kjuomtei слова: Грунт, водний режим Грунпв, мехашчний склад Грунтв, водний баланс Грунпв
Smirnov V.O. Water mode of soils of preserve „ The Mart'yan cape" and its communication with the geotopologycal parameters of the territory / V.O. Smirnov // Scientific Notes of Taurida V.Vernadsky National University. - Series: Geography. - 2009. - Vol. 22 (61). - № 2. - P.121-138.
The mode of humidity of soils of the preserve «Mart'yan Cape», and change of humidity dynamics of soils depending on character of vegetation, geotopologycal parameters of the territory are considered. It is shown that brown soils of the explored region are formed in the conditions of the periodically washying water mode.
Keywords: soil, water mode of soils, mechanical composition of soils, water balance of soils
Поступила e редакцию 15.05.2009 г.
